基于BIM技術(shù)的建筑工程結(jié)構(gòu)設計中的應用分析

李丹妮 楊依庭

摘要：BIM技術(shù)是近年來在建筑工程中廣泛應用的一種先進技術(shù)，主要通過建立三維可視化土建模型，實現(xiàn)大量建筑信息的整合，方便建筑工程整個壽命周期中涉及的各個主體對相關(guān)信息進行運用，以提高自身的工作效率。將其應用在建筑工程結(jié)構(gòu)設計工作中，能大幅提高設計工作的效率和質(zhì)量，本文以實際工程為例，對BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設計中的具體應用展開分析，旨在為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑工程結(jié)構(gòu)設計;應用分析

引言

建筑行業(yè)的發(fā)展與國計民生息息相關(guān)，在社會快速發(fā)展的過程中，人們對建筑工程建造質(zhì)量的要求不斷提升。各類先進技術(shù)的應用有效促進了建筑行業(yè)的發(fā)展，如將BIM技術(shù)應用在建筑工程結(jié)構(gòu)設計中，能有效提高結(jié)構(gòu)設計的科學性和合理性，為提高建筑工程的建造質(zhì)量奠定良好的基礎。

1工程案例

某劇院項目總建筑面積為3.6萬㎡，該建筑工程設計靈感來源于蓮花，整個建筑從外觀上來看是由多組弧形曲面片組成。建筑工程整體結(jié)構(gòu)較為復雜，在對其結(jié)構(gòu)進行設計過程中應用了BIM技術(shù)，不僅實現(xiàn)了優(yōu)化工程設計的目的，而且該劇院工程為綠色建筑，滿足我國建筑行業(yè)現(xiàn)代化、節(jié)能環(huán)保化的發(fā)展要求。下文結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的設計經(jīng)驗，對BIM技術(shù)在建筑工程機構(gòu)設計中的具體應用展開分析。

2應用BIM技術(shù)建立建筑信息模型

環(huán)境為建筑工程提供生存的空間，在建筑工程設計初期，必須充分考慮建筑場地周邊環(huán)境因素，提高建筑工程與環(huán)境的融合度，促進人與自然的和諧共處。通過采集場地信息能幫助設計人員作出更加科學的設計決策，因此，設計人員需要在初期階段全面地采集并分析擬建造場地信息、周邊環(huán)境信息、建后交通流量及景觀規(guī)劃等信息，結(jié)合工程的設計目標，確定場地范圍內(nèi)的最大開發(fā)范圍，并且盡量減少原有環(huán)境中的綠化植被、林木等的破壞。

BIM技術(shù)的應用從源頭上改變了傳統(tǒng)場地分析的方法，將其與GIS系統(tǒng)聯(lián)合應用，能快速地對擬建筑場地內(nèi)的各項信息和建筑物數(shù)據(jù)進行處理。BIM技術(shù)的虛擬成型技術(shù)能對單體建筑、群體建筑甚至城市空間進行模擬，設計人員能依托相關(guān)軟件從不同角度對建筑場地進行觀察和分析，幫助其優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設計方案。本文采用工程案例中，由于建筑工程結(jié)構(gòu)設計復雜程度較高，實際設計過程中利用GIS系統(tǒng)將建筑劃分成3個不同專業(yè)，由各專業(yè)人員對其負責部分進行創(chuàng)建和設計，后將完成設計的3個部分通過銜接服務器進行組合，最終得到完整的建筑信息模型。

3基于BIM技術(shù)的參數(shù)化輔助設計應用

BIM三維可視化土建模型的建立需要大量設計參數(shù)的支持，所以模型本身含有大量數(shù)據(jù)，不僅能在設計之初讓設計人員對場地信息進行更加全面的考慮，還能在設計工作推進的過程中，根據(jù)設計要求的變化對相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，讓設計人員直觀地觀察到單項參數(shù)變化的情況下，建筑結(jié)構(gòu)的變化趨勢。BIM技術(shù)的這一優(yōu)勢有效彌補了傳統(tǒng)建筑工程結(jié)構(gòu)設計中應用二維設計圖紙的局限性，提高設計邏輯的科學性，設計人員可通過設置多組設計參數(shù)，通過對比每組參數(shù)下建筑工程形態(tài)上的變化，擇優(yōu)選擇，大幅減少了傳統(tǒng)設計程序中數(shù)據(jù)處理和測繪難度，使設計人員能將更多精力用于優(yōu)化設計方案。

4分析并優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)

完成BIM三維模型的建設后，可將其導入可視化軟件中進行動畫演示，使設計人員通過可視化觀察，對建筑結(jié)構(gòu)和性能進行分析，及時發(fā)現(xiàn)建筑整體結(jié)構(gòu)、外觀呈現(xiàn)效果、室內(nèi)空間布局等方面存在的問題，及時采取相應的措施對其進行處理，以最大化保障建筑結(jié)構(gòu)的性能。建筑結(jié)構(gòu)分析計算可采用人工計算和計算程序計算兩種形式，計算內(nèi)容包括建筑結(jié)構(gòu)的剛度比、剪重比、位移比、周期比等，通過計算對建筑結(jié)構(gòu)設計的科學性進

行驗證，確保整體結(jié)構(gòu)受力均勻，各項指標滿足建筑工程整體建造要求。必須保障建筑的結(jié)構(gòu)設計與整體設計的協(xié)調(diào)性，從實際情況出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設計的整體布局、平面布置和立面造型等進行全面考慮，不能單純?yōu)閷崿F(xiàn)造型設計而忽略結(jié)構(gòu)安全。另外，在對建筑結(jié)構(gòu)進行分析和設計時，還應充分參考現(xiàn)場巖土勘察報告，確保建筑結(jié)構(gòu)設計、施工方案的選擇等都能充分滿足現(xiàn)場條件的施工需求。

5基于BIM技術(shù)的協(xié)同設計應用

協(xié)同設計是當前建筑工程結(jié)構(gòu)設計的重要應用方向之一。在BIM技術(shù)還未廣泛應用前，建筑工程結(jié)構(gòu)設計主要依托CAD完成，設計人員可將CAD文件中的外部形象實現(xiàn)與不同主體的數(shù)據(jù)共享，如利用網(wǎng)絡將設計方案傳輸給建設單位、施工單位和監(jiān)理單位，使各方人員能對工程結(jié)構(gòu)設計的科學性進行專業(yè)化驗證和評審，還可根據(jù)實際建設需求的變化對CAD設計方案進行變更。隨著BIM技術(shù)的成熟與發(fā)展，該技術(shù)在建筑工程全生命周期內(nèi)都有不同程度的應用，并且?guī)砹肆己玫膽眯Ч瑢f(xié)同設計來說，應用BIM技術(shù)打破了傳統(tǒng)工程設計中空間和地區(qū)的限制，通過不同專業(yè)人才的科學分工完成工程結(jié)構(gòu)的整體設計工作。

不論是局域網(wǎng)內(nèi)部協(xié)同設計還是廣域網(wǎng)協(xié)同設計，其核心目的都是依托不同專業(yè)人員的專業(yè)知識，對工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量進行優(yōu)化，降低工程成本，通過直觀的設計效果加強各個專業(yè)之間的系統(tǒng)性，避免不同專業(yè)之間產(chǎn)生沖突和矛盾，是未來工程設計技術(shù)發(fā)展的重要方向。設計單位應結(jié)合自身實際條件，選擇實用性更強的協(xié)同設計工作模式，以三維信息模型為中心，對各個專業(yè)的信息數(shù)據(jù)進行儲存，支持不同專業(yè)人員在本地網(wǎng)絡中對模型進行個性化操作和處理，并將完成處理的信息發(fā)布在中心模型中，其他專業(yè)人員也可根據(jù)自身設計需要，對中心模型中不同專業(yè)的數(shù)據(jù)進行下載和調(diào)整。

本工程案例進行結(jié)構(gòu)設計過程中，設計單位采用協(xié)同設計模式，應用鏈條文件對中心模型進行專業(yè)劃分為8個部分，由不同專業(yè)設計人員對本專業(yè)進行設計和建模，如建筑整體結(jié)構(gòu)、水、電、暖專業(yè)等，然后將所有部分模型進行整合，最終得到完整的工程結(jié)構(gòu)設計方案。

結(jié)語：

綜上所述，在建筑行業(yè)快速發(fā)展的過程中，BIM技術(shù)的成熟與發(fā)展為建筑行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，該技術(shù)可為建筑工程全壽命周期內(nèi)涉及的各個主體提供個性化服務，將其應用在建筑結(jié)構(gòu)設計中，能有效提高工程結(jié)構(gòu)設計水平，降低設計人員的工作強度，利用三維可視化土建模型，實現(xiàn)參數(shù)化輔助設計和協(xié)同設計，擴大BIM模型的應用渠道，對建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的促進作用。

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