BIM技术在建筑结构设计中的应用研究

BIM技术在建筑结构设计中的应用研究

发布时间：2022-12-12T06:57:09.037Z 来源：《科学与技术》2022年16期作者：石琅

[导读] ：随着现代化城市建设脚步的加快，建筑工程施工属于与日俱增。在建筑工程全生命周期中，结构设计是十分重要的内容，在以往的建筑结构设计中，

石琅

湖北中天世纪工程技术有限公司，湖北省武汉市，430074

摘要：随着现代化城市建设脚步的加快，建筑工程施工属于与日俱增。在建筑工程全生命周期中，结构设计是十分重要的内容，在以往的建筑结构设计中，一般依靠CAD软件进行二维设计，很难实现立体化以及协同化，同时也无法对结构设计方案进行分析，找出结构设计中的不足，在后续施工中，可能出现与设计方案不符的问题，影响施工质量，同时造成成本增加。通过将BIM技术应用于建筑结构设计中，采用BIM技术建模，并开展协同设计、碰撞检测，可对结构设计方案进行优化调整，提升建筑结构设计质量。因此，对BIM技术在建筑结构设计中的不足进行详细探究迫在眉睫。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用

引言

BIM技术是基于三维模型技术而成的应用于现代建筑工程领域的新兴技术,在现代的建筑结构设计中应用比较广泛。BIM技术由于其在建模过程中能够比较直观的展现出三维实体模型，将建筑结构更加全面的展现给客户，可以让客户通过直观的角度对建筑构件的信息功能化布局形态化设计等有一个相对准确的认识与了解。同时BIM技术在实际的使用之中，由于其便利性可协调性可以提高设计的效率。

1 BIM技术特性

1.1模拟性

BIM技术的模拟性能够对建筑物的样式进行模拟，也能够对建筑物在施工中的情况进行模拟，在设计的阶段也可以对设计方案进行有效模拟，例如节能模式、紧急疏散模式、日照模式等都可以进行模拟，在招标以及施工建设的过程中也可以通过4D进行模拟从而确定施工方案，也能够对施工建设工作的开展更为准确的指导，5D模拟能够对成本进行合理的控制，也能够对紧急情况进行模拟与处理。这样相关的建筑工程部门就可以从模拟的BIM模型中，及时发现建筑结构设计中存在的问题，制定出相应的有效地应急解决方案，使得后续的建筑工程施工工作能更加安全和高效地开展。

1.2协调性

施工单位和设计单位在开展工作的过程中都要保障其协调性，但在实际开展工作的过程中如若遇到问题就需要各参建人员公共针对其问题进行讨论，然后针对其问题制定有效的应对方案。但部分问题在沟通的过程中无法得到有效的应对方案，进而也会对工程工作的开展产生影响，BIM技术的协调性特点能够很好地解决其问题，也能够提高其工作的进度，更利于为后续工作内容的开展奠定良好的基础。相关的结构设计人员可以运用BIM模型，进行对结构设计与施工设计部分的合理调整，直至将其调试为真正符合工程所需的设计方案，以加强对结构设计方案合理性和实用性的保证。

2工程概况

某建筑工程总面积为4136m2，在该建筑工程结构设计中，耐火等级要求能够达到2级标准。该建筑工程上层结构共8层，下层结构2层，为钢筋混凝土框架结构，设计使用期限为50年，抗震设防烈度要求能够达到7度以上。

3 BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1构建结构模型

该建筑工程为钢筋混凝土结构，在结构设计中，应当将不同构件的连接位置作为设计重点和难点。在本工程结构设计中选用BIM技术，首先需对各个射线以及列元素的一般特性、各项参数进行分析，在各个构件连接设计完成后，执行各类参数。另外，在利用BIM技术创建建筑工程三维模型时，可对各类构件的设计参数进行适当调整，在调整完成后，对不同构件之间的距离进行自动化更新，促进设计效率和精度的提升。在本工程结构设计环节，首先利用BIM技术创建三维模型，然后再应用Revit软件创建建筑结构分析模型，对于不同构件之间的连接位置，均可视为节点，不同构件通过节点即可自动化连接。在模型创建过程中，要求对建筑工程结构柱、结构板、梁等进行综合考量。模型创建要点如下：（1）选择适宜的样板文件。（2）与建筑工程BIM模型进行连接。（3）创建轴网，并确定标高参数。（4）

在上述三个步骤完成后，即可创建样本文件以及构件族。（5）对混凝土梁柱结构进行合理设计。（6）创建混凝土楼结构板。（7）对模型进行全面细致的检查，及时发现不足并优化调整。在模型创建完成后，应当对视图显示结果进行分析，并创建初步模板图。在建筑工程结构模型的创建过程中，要求保证标高参数的合理性，如果需对部分构件进行调整，则首先需对标高进行检查和调整，避免出现标高差。软件可发挥“族”功能，但是可能无法满足建筑结构设计中的所有要求，因此，在结构模型创建和调整中，如果需创建异性构件，则应当独立创建与之相关的族文件，并合理定义相关属性。随着建筑工程量的不断增加，族库中的内容也会逐渐增多，在初始模型创建完成后，其中可能无法涵盖与建筑结构相关的所有属性，因此，应当充分发挥结构面板的作用，根据设计要求增加相关属性以及参数。

3.2碰撞检测

在利用BIM技术开展建筑工程结构设计时，各专业模型创建完成后，可利用软件技术对模型中的各类构件进行碰撞检测，判断各类专业之间是否有冲突，比如结构设计与机电设备安装位置之间是否有冲突、建筑结构与管线排布净高是否有冲突等。在Revit环境中，要求应用碰撞检测软件，对于Revit中的结构模型以及机电模型等，均可导入至Navisworks软件中，首先设定碰撞检测的判断条件，然后开展各类主体模型的自由选择碰撞检测，最后根据检测结果绘制检测报告。对于建筑结构设计模型、机电设计模型等，均可进行碰撞检测，进而发现建筑结构设计中各类专业设计之间所存在的冲突，据此对建筑工程结构设计方案进行优化调整，避免在后续施工中不同专业之间产生冲突，提升施工效率。

3.3虚拟施工

在建筑工程施工中存在很多影响因素，建筑结构设计方案与实际施工之间存在较多偏差，可能会对项目建设的顺利完成以及施工质量控制造成不良影响。BIM技术具有可视化特征，通过利用BIM技术创建建筑工程三维模型，要求确定项目设计目标和要求、项目建设、管理运行等，便于各方参与建筑结构设计中相互讨论协调。为了能够判断工程结构设计效果，判断是否会对后续施工造成不良影响，或者产生设计变更，可利用BIM技术对施工环节进行模拟分析，找出建筑工程结构设计中的不足，并进行调整，保证与后续施工相匹配。在虚拟施工中，可利用BIM技术的可视化功能，采用计算机技术对施工环节进行合理预测，同时结合虚拟现实功能、参数设计功能等，全面展示出施工环境，便于进行细致化检查，找出实际施工中可能存在的问题。另外，通过对建筑工程施工环节进行模拟分析，还可对管道设计、线路设计提供参考，与实际施工相对比，合理规避施工环节的各类质量隐患。

结语

BIM技术在现代建筑结构体系中运用比较广泛，除了常规的建模化虚拟等技术外，还可以实现不同专业之间的水平互动与垂直关联，也是一种基于平台化的共同协调。这种模式化的应用可以同时将不同专业的人整合在一起，及时发现设计中的问题并且很好的对接，因此在设计能够很好的提高效率，减少时间与成本。

参考文献

[1]李泳波.关于BIM建筑结构设计过程的研究与实现[J].智能建筑与智慧城市，2018（2）：2.

[2]周亚东，石桂菊.BIM技术在建筑结构设计中的合理应用[J].智能建筑与智慧城市，2018（3）：2.

[3]侯新意.BIM在建筑结构设计中的应用[J].绿色环保建材，2018（6）：2.

[4]黄斌.BIM技术在建筑结构设计中的应用研究[J].科技创新与应用，2019（32）：2.

[5]高涵，关群.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].冶金丛刊，2020，5（2）：195-196.