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BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究韦娜

发表时间：2021/3/16 来源：《建筑科技》2020年8月下作者：韦娜

[导读] 近年来，我国的建筑行业的发展迅速，随着我国建筑行业的快速发展以及施工技术的不断提高，人们的日常生活中出现了越来越多的高层建筑。BIM技术作为一种现代化信息技术，发挥其自身优势，为建筑工程项目各阶段的有效开展提供了信息依据，实现了施工质量和施工效率的双重提升。高层建筑由于其层数高、工程量大等特点，施工难度较大。

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摘要：近年来，我国的建筑行业的发展迅速，随着我国建筑行业的快速发展以及施工技术的不断提高，人们的日常生活中出现了越来越多的高层建筑。BIM技术作为一种现代化信息技术，发挥其自身优势，为建筑工程项目各阶段的有效开展提供了信息依据，实现了施工质量和施工效率的双重提升。高层建筑由于其层数高、工程量大等特点，施工难度较大。
关键词：BIM技术；建筑工程结构设计；应用研究
        引言
        在当前的建筑设计行业领域，BIM的产品正在伴随着BIM技术的发展不断地完善，在建筑设计中的应用优势也更加的突出。在实际工作应用过程中，BIM技术可以实现不同专业、不同部门和不同设计人员之间的数据信息共享，同时借助信息技术的支持，将建筑设计以直观化的形态展示出来，便于设计人员以及施工单位更加直观地对建筑结构细节问题进行分析，从而达到提升建筑结构设计和施工质量的目的。
        1.BIM技术的特点
        1.1可视化
        对于建筑行业而言，可视化在建筑业中的作用是非常广泛的。在现在的建筑业中，通常会有一些关于设计方向的效果图，为人们提供可视化的帮助，但是，这种帮助往往只是包含了构件大小、位置颜色等信息，对其他方面的信息内容包含不多，严重缺少了构件之间的互动性和反馈性，而BIM技术的可视化功能，就可以实现构件间的互动性和反馈性，消除2D图纸所不能反映出的构件碰撞问题，优化工程设计，减少由于设计图纸错误而造成的返工的可能性，使项目在设计、运营和实际建造的过程中都能够在直观可视的状态下得到正确有效的进行。
        1.2模拟性
        BIM技术的模拟性体现在建筑结构施工的各个阶段，通过对施工过程的模拟来提高施工质量，优化施工方案，降低施工过程中的各种风险。在设计阶段，BIM技术通过建立3D立体化的模型将设计方案直观立体的展现出来，避免了高层建筑结构设计中个体与整体碰撞问题的发生；在招标阶段，BIM技术通过4D施工模拟技术将3D立体化模型与施工进度相链接，建立4D施工信息模型，即根据施工组织设计来进行模拟，通过模拟来进行最优施工方案的寻找。在施工材料采购阶段，也能够采用BIM技术进行模拟，通过建立模型将材料费、机械费、人工费体现出来，系统再根据施工实际情况，给出合理的材料采购计划，并将成本控制在工程预算范围内。
        1.3协调性
        在建筑行业中，协调性起着重要的作用。结构施工过程中会出现各种各样的问题，施工单位、业主、设计、监理单位相互协调、相互配合，就显得尤其重要。并且，由于高层建筑结构的工程量巨大，很多建筑工程会采用分包的方式，若各分包单位不能及时就各种施工信息进行有效的交流，容易存在施工不到位的情况。此时，可利用BIM技术自身所具备的协调性特点来进行问题的处理。BIM技术可有效汇总各施工单位的施工信息，实时进行信息交换，可以使建筑施工的准确性得到保障。
        2.BIM技术概述及其主要功能
        现代建筑工程项目是一项复杂的建筑工程综合体，它涉及到多个环节不同施工内容，同时在建筑工程施工过程中根据不同的施工项目存在多个施工参与者进行参与，这一工程实际情况使得建筑工程造价管理工作在信息处理上变得复杂起来。BIM技术的核心在于信息处理，它是一种以计算机技术和信息技术为基础的可视化建筑信息模型，通过利用统计学、几何学、建筑工程学等多种学科技术将建筑工程整体信息、施工操作工序、施工技术等多方面因素进行集中整合处理，并以数字模型的形式呈现出来，便于为相关建筑工程设计及施工管理人员提供清晰、准确的数据参考。在实际建筑结构设计过程中，BIM技术的主要功能大致分为以下几个层面的内容：一是设计图纸可修改功能基于BIM技术应用下的建筑结构图纸，其所有的设计信息都是在建筑模型基础之上生成得出的。

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通过这种形式设计出来的结构图纸，在后期应用过程中在出现修改的情况时，设计人员只需要根据实际需要对某一数据信息进行修改，基于BIM技术下的整体图纸设计系统就会根据数据的变更自主的完善其他数据参数的匹配和修正，因此能够大大降低设计人员的图纸修改和数据修正工作量，从而有效降低工作负担。除了数据信息的自动修改，基于BIM技术应用下的图纸设计也具有自动修改的功能，其在减少设计人员工作量方面有着积极的促进作用，有助于设计人员将精力更好的兼顾把控全局和细部优化，通过BIM技术的自动数据比对和修正功能，得出最优的设计数据及方案，从而为后期施工质量的提升奠定良好的基础。二是设计数据信息化功能。BIM技术是一种基于现代化信息技术的应用工具，其核心内容就是信息。相较于传统形式的建筑结构设计过程，BIM技术背景下的工程设计具有可携带信息的特点。基于这种应用的背景，可以将BIM技术模型作为建筑工程设计的数据库使用，在建筑结构设计过程中的所需信息都可以从此数据库中进行查询，借助各种数据之间的有效关联，还可以获取最佳配置的数据信息。因此，在设计实践的应用过程中，设计人员在需要调取某一方面的数据信息时只需要点击特定的点，就可以获知全面的信息内容，大大提高了信息的获取效率，同时也能够迅速掌握相关的关联信息，提高获取信息的全面性。这种工作模式下的建筑结构设计过程可以帮助设计人员在最短的时间内获取系统的数据信息，有效避免了由于人工记录和输出数据时存在误差的情况，从而有效提升建筑设计的准确性和可靠性。
        3.建筑工程设计中BIM技术的应用措施
        3.1在结构性能分析中的应用
        在建筑工程设计的过程中，BIM技术能够对建筑结构性能进行分析。在结构设计的过程中需要对相应的元件进行改进，利用BIM技术可以进行建筑结构的分析，从而优化整体设计，使得设计更加具有稳定性。此外，BIM软件中的对应功能能够对建筑的结构性能进行分析，使得在基于实际数据上的分析更为精准、快速。例如，在针对地下室结构设计中，利用BIM技术能够对管线铺设进行规划，防止出现管道打架问题，以此来节约建筑材料。如果在分析的过程中发现的问题应当及时进行修改，优化结构设计。
        3.2在空间设计中的应用
        在建筑的结构设计中不仅需要从平面上进行设计还应当进行立体的设计。然而，就传统设计技术而言只能停留于平面层面，难以把握建筑具体的三维结构。对此，在设计过程中容易出现误差。BIM技术能够将建筑的整体布局以及虚拟模型用更为立体的形式呈现。这样一种模式下，设计人员能够清晰地观察到建筑的空间结构，便于对建筑方案进行优化改进。BIM技术可以将设计过程中关于高度宽度、形状参数、空间距离等各个数据呈现出来，这也是传统技术无法完成的。这也使得建筑的空间设计能够更加符合工程以及用户的需求。
        3.3在建筑节能设计中的应用
        在建筑的结构设计中还应当注重整体的节能，在节能设计的过程中需要结合建筑的结构特点，合理利用自然资源。当前针对建筑节能主要包括通风设计、采光设计等。利用BIM技术能够让这些设计通过可视化的方式呈现出来，设计师在进行具体的设计时需要将建筑与环境结合起来。在通风设计的过程中需要关注到建筑结构、周围环境、建筑朝向等。通过BIM技术来进行模拟设计，从而让建筑更加适应环境，提高环境利用率。在BIM设计的过程中，设计者只需要在其中输入环境数据，结合当地的气候、日照情况进行数值的设置就能够获得最佳的设计比例。将其应用到节能设计中，能够提高整体的质量和水平，实现人与自然的和谐。
        结语
        在建筑工程的结构设计过程中应用BIM技术对于提升整体设计质量有着重要的促进作用。就当前我国建筑工程设计应用情况分析，BIM仍旧有很大的提升和创新空间。相关设计人员要在传统设计经验的基础上，加强融合BIM技术应用的实践，充分发挥BIM技术的应用优势，促使我国建筑设计水平再上新的台阶。
参考文献
[1]吴晓磊.?BIM技术在高层建筑混凝土结构设计中的应用分析[J].?建设科技,?2019(9):83-85.
[2]张红年.?BIM技术在建筑工程施工中的应用价值及前景分析[J].?住宅与房地产,?2018,?516(30):163-163.