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摘要:建筑工程项目中的结构设计越来越复杂,而BIM模型能够结合结构设计进行应用,并且以此形成一个完整的模型平台,让其中大量的数据统筹形成一个完整的数据平台,在这个平台中的任何结构数据都作为一个真实的构件所存在,并且具备良好的属性和特性,可以更好的被调动和分析。从而使得与建筑、设备专业之间的协作更加高效。
关键词:建筑结构设计;BIM技术;应用
1.BIM基本概念
BIM的中文概念为建筑信息模型,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化,统筹性,模拟性,优化性和可出图性五大特点。
计算机设计软件的多样化促使建筑行业发生了重大变革,从传统的手工绘制建筑设计图纸的生产方式过度到使用计算机软件辅助制图。由于及计算机技术的不断发展提升,各大软件开发商大批的加入建筑行业,加剧了建筑行业的激烈竞争。传统的建筑行业运转模式已经不能满足建筑行业形式的发展。
2.建筑结构设计中BIM模型所包含的内容
2.1构件方面
BIM技术在建筑结构构件设计中具有非常重要的作用,其中内容很丰富,包括构建材料、几何尺寸以及荷载等信息,这些信息能够非常直观的显示出来,相关的设计人员能够随时进行使用和分享。尤其是在结构节点设计方面,BIM技术的使用,能够快速和直接进行构件作用的判断,将梁、板以及墙、柱等部分的信息进行定义,同时能够对连接构件做出更加合理的判定,这样是为了更好的将其与节点的进行匹配,这样就能够将所建立模型的信息进行科学地参数计算。
2.2整体层次关系
使用BIM技术,必须要建模,而模型的构件需要大量的信息数据,在虚拟的条件下,模型能够非常正确完整将结构进行优化调整,为人们提供最合理、最具可行性的设计施工方案,同时,还可以缓解施工过程中所产生的突发问题,协调各部分施工之间的关系,BIM技术可以及时搜集并整理各种施工信息,并实现分享,施工人员以及技术人员在需要的时候可以随时进行查阅和使用,为建筑结构整体分析计算提供更多依据。
3.BIM技术在建筑结构设计中的实际应用
3.1实现建筑结构设计的可视化
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,其可以利用三维模型技术来将真实的建筑构件展现给用户,由于传统建筑结构设计中都是以CAD软件进行绘图,该种方法很难将建筑结构的详细信息展示给不同用户,而BIM技术在建筑结构设计初期阶段便通过建立建筑结构的三位实体模型,来帮助各层次用户通过直观的角度对建筑构件信息、功能布局有一个准确的认识与了解。很多大型建筑工程结构设计中可以利用BIM技术来对其整体结构进行动态演示,帮助用户利用直观的角度对建筑结构的各项参数进行观测,从而帮助设计单位选取最佳的设计方案,并且可以及时发现建筑结构设计中的质量缺陷与设计缺陷,对进一步提高建筑结构设计的整体质量有着重要意义。
3.2BIM技术在建筑结构参数设计中的具体应用
建筑结构信息模型中会有一个包含所有设计信息的数据库,所有建筑结构设计参数都是相关联的,设计人员可以利用该数据库中的数据信息来对建筑结构形体进行构建,而且在设计过程中会对不同的参数予以一些约束,从而确保BIM系统在建筑结构设计中可以及时更新数据库。BIM技术在建筑结构设计应用中最大的特点,是可以实现高质量、高安全性、高可靠性的设计信息输出,对提高建筑结构设计的数字化发展有着重要意义。
3.3BIM技术在钢结构建模中的具体应用
现阶段钢结构已成为一个大跨度建筑物的主要结构形式,其在建模中往往需要面临结构链接和加强件布置等多个方面的难点,钢结构在设计中需要涉及到梁柱连接、梁梁铰接以及梁梁刚接等多种连接形式,所以在设计中往往需要根据梁的高度,来将各个连接件进行专项设计并要将其参数化。BIM系统在应用中可以利用参数共享,来对螺栓的数量与间距来进行控制,设计人员只需要对参数进行调节便可以形成新的连接件,而在加强件、连接件设计中设计人员只需要画出大样,而在钢结构施工中技术人员只需要对相应位置设计进行参考,便可以来确定加强件、连接件的准确位置,这对进一步提高钢结构设计质量及施工效率有着重要作用。
3.4BIM技术在建筑设计中不同专业协调设计中的应用
BIM技术在建筑设计中的应用,通过创建数字化、唯一的模拟信息化模型,该种设计模型的数据能够跨越不同的专业,在水暖、机电、结构、建筑等系统之间相互交换,集成化的设计模型将不同专业设计师完成的三维模型所携带的信息,更加方便的与其他专业团队进行共享,保证建筑设计的所有参与方都能够在掌握建筑设计所有信息的前提下进行工作,这种方式改变了施工企业、制造商、业主、设备工程师、结构工程师、建筑设计师等各个参与方的工作协调模式,保证所有的参与方能够使用基于相同参数的建筑模型进行协同工作,例如,在进行建筑设计的过程中,建筑设计师需要添加构件时,结构工程师将墙、柱、梁等材质结构的信息完整的输入到BIM模型中,设备工程师根据添加构件的位置、方式以及数量等,在建筑内部进行各种设备的配置,通过测试各种设备的数据信息,当出现异常时进行调试,保证建筑的整体设计效果。通过将BIM技术应用到不同专业协调设计中,各个专业的工作人员能够实现信息的完全共享,便于进行协同工作,保证建筑设计以及施工能够正常、有序的进行,进一步保证建筑的质量。
4.建筑结构设计中BIM技术的未来发展
BIM技术相比于传统建筑结构设计不仅实现了建筑的参数化设计,还有效的将计算机仿真技术应用起来。设计人员在将建筑物设计完成后可以通过计算机仿真技术对建筑物的各项标准进行检验,确保在受力以及各建筑部分协调上具有可行性,最低标准是在使用期内不能发生结构安全问题,同时在建筑施工过程中应该体现经济性特点。在设计中除了要满足正常使用需求还要考虑一些突发情况,例如受到地震等因素的影响,保证承受一定范围外力的影响,保障居民的生命财产安全。在设计中应该考虑到相关因素可能造成的影响,利用BIM技术对设计方案进行演练,并结合仿真结果在设计之初利用有限元及力学原理,从不同角度进行受力分析,从而保障设计的合理性与安全性。
结束语
BIM技术的快速发展和普及,必将引起结构设计的一次重大变革。目前的结构设计流程将被改变,许多在结构设计过程中遇到的问题将会得到解决。因此相关结构设计人员要不断提升自身的专业素质,增强综合能力,熟悉掌握BIM技术,在保证建筑结构设计质量的前提下,快速、高效的完成建筑工程设计任务,从而保证建筑结构的质量。
参考文献
[1]彭宝莹,杨志杰,李娜,等.浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].四川水泥.2015.
[2]徐豪.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材.2014.
[3]吴文勇.BIM建筑结构设计过程的研究与实现[J].建筑结构.2013.