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

厉鑫,邱海兵,,郑云龙

身份证号：3711021989051810**   山东 日照   276800

身份证号：3708281989101356**   山东 日照   276800

身份证号：3711021989080113**   山东 日照   276800

摘要：当前，社会各界对建筑的品质提出新的要求和挑战，尤其是对建筑的结构设计。作为一名合格的设计工作者，应善于学习，总结工作经验，及时更新设计，为落实在建筑结构设计环节中合理地采用创新技术，显著提升建筑整体的综合性能提供保障。而BIM技术的科学应用，会对建筑工程各项工作的顺利开展产生推动作用，有利于提升建筑工程结构设计的整体质量。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用

前言：BIM技术对于建筑结构设计有着很大的促进作用，不仅能够提升建筑结构的稳定性和安全性，而且还能大力提升建筑结构设计的效率和质量。因此，各建筑企业必须重视BIM技术的合理运用，熟知其具体应用要点，这样才能使其在建筑结构设计中发挥出更大的优势，为我国建筑行业的长期发展提供可靠的技术保障。

1、BIM技术定义

在建筑工程设计领域，利用工程数据建立三维建筑模型是BIM的核心功能，BIM技术不仅仅拥有3D建模功能，同时还可以对设计数据进行分析，对设计流程进行信息化管理，是一种能够实现信息资源分享的信息系统。BIM是常规3D建模的扩展和升级，是包含了更多技术方法和工具软件的设计平台，其主要组成部分包括产品模型、过程模型以及决策模型。这三个相互关联互相影响的模型组成完整的BIM系统，能够有效提升建筑设计效率。其中，产品模型到过程模型是指建筑构件的空间信息、非空间信息和拓扑关系。空间信息通常包括建筑构件的尺寸、外形、空间位置以及构件间的相互关系，非空间信息主要包括建筑构件的材质、重量、载荷特性等。过程模型反映了建筑物结构动态模型与各个构件之间的关系，直接影响了构件在各个时间段的性能。决策模型，是设计人员在进行建筑设计过程中，直接或间接影响产品模型与过程模型的数值模型。

2、BIM技术优势

2.1 可视化

 设计人员可以BIM技术进行建筑工程的实体建模操作，实现项目工程的3D实体模型的生成工作，借助3D立体的图像模式来体现建筑实体工程的相关参数信息，跨越了以往借助二维平面的施工作业图进行想象3D立体工程实体的技术限制，促进了建筑项目工程中各个相关部门或者各个专业人员间在图形化的3D实体模型中进行有效的沟通、交流及工程有关的决策。

2.2 集成化

 设计人员可以借助BIM相关技术生成建筑项目工程整体的全部阶段的参数信息文档，相关文档汇集了建筑工程的模型有关的参数信息，例如外形尺寸的几何信息、材料物理属性信息、工程结构空间参数信息、建筑原材料及构件的参数信息、建筑原材料数目和有关属性信息等，汇总为复杂的建筑工程总体模型，数据信息库生成复杂的建筑工程模型，相关的数据库达到了建筑工程规划设计进程的集成化，参数信息规范化的目标。

2.3 模拟化

 设计人员可借助BIM相关技术，针对对建筑工程3D模型处在各种各样的外部环境条件下的情况实施模拟操作，例如实施建筑工程3D模型的放大操作、缩小操作、旋转操作等，由此进行多维度的观测，或者能够完成工程结构的受载荷情况的模拟、日光照射情况的模拟、节能减排活动的模拟、热量传递情况的模拟、施工作业过程的模拟，从而完成建筑工程的各类制约要素的工程模拟及相关设计工作。

3、 BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1施工环节的应用

 BIM技术的应用体现在细节调整、孔洞预留等方面上，在建筑结构设计中会存在各种细节工作，像隔热材料选择、墙内线路的设计和走向、保温材料的布置和选取，各种细节工作都要求工作人员采用现代化技术，避免存在潜在威胁。而且各细节中的结构设计，如果存在问题不能及时处理，也会导致建筑性能不能完全展现。北方地区四季分明，在进入秋末时节后，气温会明显降低，直到来年春节才会回暖。在这一段时间中北方大部分地区都会采用集中供暖的形式，但供暖期之外的低温环境也会影响人们的正常生活。所以，选择保温材料是至关重要的，要求在选择保温材料时，工作人员应注重采用BIM技术开展模拟工作，在开展模拟工作时合理设计固定条件，像10℃环境、0℃环境、零下10℃的环境，并分别判断各材料在温度中的实际保温效果，从而综合选择性能最突出的保温材料。

3.2可视化 3D 模型的建立

三维模型技术在当今的建筑设计领域中是一种全新的技术，人们可以在建立三维模型的基础上直观地对建筑有一定的了解，在传统的设计工作中，通常使用Autodesk CAD 软件进行绘图工作，CAD 可以把建筑结构的各方面的数据信息展现给用户，而使用 BIM 技术可以把建筑的三维立体模型更加形象地展示给用户，使专业和非专业人员都可以对建筑结构的各种数据信息建立清楚的认识。目前，我国的相关设计人员通常使用 BIM 技术对建筑的结构布局进行动态演示，使相关人员更加直观地对建筑的各参数信息进行清晰的了解，并在分析数据信息的基础上，设计最合理的建筑结构，确定最合理的施工方案。除此之外，相关人员在分析研究 BIM 模型的基础上，可以及时发现设计过程中的不足，并及时制定相应的解决方案解决问题，保证建筑的质量。

3.3对建筑空间进行规划

在建设区域确定后，设计人员要对该区域进行空间规划，若该区域的地形状况较为复杂，需要开展较为深入的空间规划分析。借助 BIM 技术对建设区域进行空间规划，分析建筑区域的坡向、坡高、斜率等参数，针对复杂地形建筑空间，提供有效的设计技术支持，进而开阔设计人员思路。通过GIS 技术进行坡度分析，建立相关 BIM 模型， 对各类参数进行模拟，设计人员通过模型对施工区域进行全方位、多角度的研究，获取大量基础性数据，为后续正式的建筑结构设计、空间规划工作提供详实资料。在建设区域地形分析工作完成后，设计人员即可开展空间规划工作。另外，通过BIM 技术还可以在建筑内部进行视野分析、可视度分析，类似于坡度分析，设计人员建立相应模型实现对各项功能的分析、调试，综合多种因素，最终确定三维空间规划实际情况。

3.4主体结构受力复核

复杂的建筑结构对建筑结构设计技术要求更高，尤其是建筑结构中的主体结构受力复核方面。以某高层建筑为例，要将两栋塔楼连成一个整体，在塔楼间采取高区位、中区位与低区位进行三道楼体连接，其中高区连体部分一共四层，最高点与地面间距离175m，中区位置连体四层，最高点与地面间距离125m。因楼体高度不符合标准，很难进行施工。此时应用BIM技术，降低了三道连体的施工项目难度，进而使工程顺利开展。BIM技术能专业模拟工程建设中的起吊过程，先对高区进行模拟，然后模拟下2层位置，采用塔式起重机安装上2层。模拟中区时，先在地面初步拼接，拼接完成再进行起吊工作。确定以上所有方案后，利用BIM技术全面统计起吊点荷载，分析统计的数据结构，确保无误再向设计院提交，BIM技术的运用为主体结构受力复核提供了一定支持与参考数据。

3.5建筑结构性能分析

在建筑结构设计环节，设计人员需要着重保持建筑结构的抗震性以及牢固性，以此来提升建筑结构的环境耐受度，减少安全事故的发生。基于这种需求，在结构设计的过程中，设计人员可以借助于BIM技术，对建筑结构性能进行分析，尤其在相关分析软件的支持下，建筑结构相关部分的性能得以呈现，设计人员则可以依据呈现新效果，对建筑结构的抗震性、牢固性进行针对性提升，在建筑结构设计方面形成一种动态化的设计机制，进而为后续相关建筑施工以及管理工作的开展提供方向性引导。

结束语：在BIM技术实际应用过程中，设计人员必须掌握BIM技术的应用要点，确保BIM技术在结构设计过程中能够合理应用，充分发挥BIM技术的应用优势，提高建筑结构设计的整体水平，同时保障建筑的施工质量。

参考文献

[1]申晓宝.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].中国住宅设施,2020(11):29-30.

[2]关于BIM技术在建筑结构设计中的应用分析[J].马金涛. 现代物业(中旬刊). 2019(09)

[3]崔玲.BIM 技术在建筑工程结构设计中的应用分析[J].住宅与房地产,2019(28):90-91.