BIM技术在建筑工程结构设计中的应用 1.花蕾 2.孟链链

发表时间:2021/8/9   来源:《时代建筑》2021年6期3月下   作者:1.花蕾 2.孟链链
[导读] 现阶段,信息技术已经被大规模应用到建筑工程行业当中,并取得了良好的成效。以BIM技术为例,该技术可以被应用于工程设计、工程施工管理、工程运营等环节当中,具有一定的应有优势。在本文中,笔者着重探讨了该技术在建筑工程结构设计中的应用优势,并对其具体应用提出了几点建议,希望能够为提高结构设计质量起到帮助作用。

1.身份证号码:610522****09266032    1.花蕾
2.身份证号码:610523****11082044    2.孟链链

摘要:现阶段,信息技术已经被大规模应用到建筑工程行业当中,并取得了良好的成效。以BIM技术为例,该技术可以被应用于工程设计、工程施工管理、工程运营等环节当中,具有一定的应有优势。在本文中,笔者着重探讨了该技术在建筑工程结构设计中的应用优势,并对其具体应用提出了几点建议,希望能够为提高结构设计质量起到帮助作用。
关键词:建筑信息模型技术;结构设计;应用
        引言
        随着电子信息技术、计算机技术、数据技术的不断发展,BIM技术的功能愈发强大。将其应用于工程设计过程中,不仅可以为设计者提供三维立体设计模型,还可以及时检验出设计中存在的隐患及问题,并提出相应的解决方法。在对建筑结构进行设计时,设计人员可以根据工程的实际建设情况应用BIM技术,在提高设计质量的同时,增强施工设计的可行性。
        1 BIM技术在建筑工程结构设计中的应用概述
        1.1技术概述
        BIM技术自二十一世纪初被提出,是一项集建筑设计、建筑施工管理、工程运营维护等功能于一体的建筑信息模型技术。随着信息技术的不断发展,该技术已经具有良好的网络沟通能力,相关工作人员可以构建工程信息数据共享平台,完成对工程的施工设计和施工监管[1]。该技术主要具有以下几点功能:第一,具有数据信息化的功能。工作人员可以使用该技术建立数据库。工程建设过程中,工作人员可以在数据库中快速获取想要的施工信息。第二,具有实施更改施工设计的功能。设计人员可以根据相关数据完成对设计图纸的更改,且不会影响到后续施工。第三,具有信息集成功能。通过使用BIM技术,设计人员可以详细的掌握工程中建材的各项参数信息,比如结构信息、尺寸信息等等,从而提高结构设计的质量。
        1.2技术应用的优势
        将BIM技术应用到建筑工程的结构设计过程中,具有以下几方面的优势:(1)可以对传统二维设计进行优化[2]。在之前的设计工作中,设计人员通常使用CAD方式构建结构模型,无法将实体以三维的方式呈现出来,设计效果并不理想。应用BIM技术,可以构建真实、立体的3D设计模型,方便设计人员观察设计细节与整体结构之间的关联,减少设计中存在的各类隐患。(2)可以对复杂的建模进行简化,提高设计参数的精确度。以钢结构的施工设计为例,在对加强件、钢结构连接进行设计时,设计人员可以使用该技术计算出钢结构的实际梁高,并在数据库中搜索合适的连接件,提高设计质量。(3)可以对设计内容进行检验,提升建筑结构设计的质量。设计人员可以将设计参数导入到相关软件当中,通过数据运算检查结构设计中可能存在的隐患,并及时调整设计方案,提高设计质量。
        2BIM技术在建筑工程结构设计中的具体应用
        2.1使用RA软件平台,对工程结构进行整体设计
        Re-vit Architecture软件专门主要被应用于建筑信息模型的构建过程中,具有良好的可视化性能。在Re-vit Architecture软件中,设计人员可以根据设计情况使用不同的“族”搭建三维立体设计模型。比如,使用RA软件模拟工程结构布置。布置过程中,设计人员使用不同的材料对工程结构进行布置,并使用RA软件中的概念体量工具对建筑工程的整体结构进行设计[3]。在RA软件平台中,设计人员可以反复思考工程的设计意图、设计形态、设计效果,并进行相关操作打造出概念体量模型,完成对建筑结构数据的提取操作。比如,在对工业建筑的裙楼结构进行结构设计时,设计人员可以使用RA软件完成对结构的可视化设计,确保透明幕墙、商业立面构件、塔裙的整体设计符合要求。
        2.2使用信息化模型,完善工程结构设计
        使用BIM技术对工程空间位置进行碰撞设计检查,可以提高工程结构的稳定性。操作过程中,设计人员需要注意以下几点:(1)做好层数设置工作。在实际操作过程中,结构设计中的各项数据信息十分复杂。


设计人员借助RA软件设置层数、叠加数量,完善柱网系统,提高立柱图、梁柱图、楼板的设计内容。(2)做好墙面绘制的参数设计[4]。使用RA软件中的工具对幕墙进行绘制设计,使用“画参考线”工具控制幕墙平面、迷墙垂直度、室内标高,从而完善BIM模型的主体设计内容。(3)做好梁柱、板件的模型构建工作。结合工程的实际情况,选择何时强度的建材,同时控制好板件等建材的截面。使用BIM技术规范工程的配筋率,将截面的高度控制在标准范围内。(4)做好挑梁底筋的设计工作。在对挑梁底筋进行设计时,需要考虑到挑梁底筋的安全问题。设计人员可以使用BIM技术计算其挠度、荷载,并构建相应的安全系统。(5)做好过梁、圈梁的一体化设计。使用BIM技术模拟过梁的受力情况,根据受力情况分析设计中的不足,并做出相应的改善,提高设计的抗震性能。
        2.3构建分析模型,对工程进行空间实体模型模拟
        设计人员使用RA软件进行三维建筑信息模型的构建,可以增强结构设计的细致性。在设计工程结构的构件时,设计人员使用Revit MEP软件对工程中涉及到的参数进行建模处理,将设计对象构建成空间实体模型,并将其与整体联系在一起。由于工程实际建设中涉及到的项目较多,为了减少设计中的碰撞问题,设计人员还可以使用BIM技术对设计内容进行碰撞检查。比如,在对关键位置进行设计时,设计人员可以将梁、柱、管线等建筑结构设计数据上传到信息模型当中,使用BIM技术完成对空间实体模型的建设。之后,设计人员对三维模型进行碰撞检查,并根据生成的碰撞报告分析设计中存在的施工碰撞问题。此外,设计人员还可以应用BIM技术的四维动画技术对施工进行模拟。通过模拟正常施工甄别出设计中的结构节点定位问题、复杂节点配筋问题、钢筋锚栓设计问题,并做出改正。
        2.4生成三维透视效果图,对工程进行视图设计
        使用三维头饰效果图进行结构设计不仅能够提高设计的美观性,还可以对施工程序进行优化[5]。视图设计可分为以下几点:(1)建筑工程的剖面图和立面图。使用三维工具对设计内容进行查看、编辑、修改操作,对二维设计图纸进行优化设计,将其生成3D立体效果图。(2)建筑结构的平面设计图。设计人员需要做好平面设计工作。使用平面设计工具对设计图纸进行编辑,并使用三维设计该工具完成顶视图的模型搭建管理。使用工具将建筑结构的二维设计图表现出来,之后,对每一层的平面设计图进行重复操作,生成三维模型的构建顶视图。(3)建筑结构的3D透视效果图。在BIM软件中,设计人员使用软件中的构造工具进行模型编辑,完成透视图的构建操作。根据透视效果图,设计人员可以全面掌握建筑工程结构的情况。
        2.5进行协同建模操作,对建筑结构设计进行优化
        将BIM技术应用到关联性结构的构建当中,可以优化工程结构设计的合理性。设计人员需要掌握工程中对称关联、不对称关联的设计情况,并结合实际要求对关联结构设计进行调整。将IFC模型应用到模型构建当中,并对模型中的数据进行实时更新,防止工程结构设计受数据影响。同时,设计人员使用BIM软件平台整合设计相关的所有数据,并对数据进行整理和归纳,提升工程结构设计的协调性。
        3结束语
        综上所述,将BIM技术应用到建筑工程的结构设计过程中,可以解决施工设计中数据、样式、质量等方面的问题,推动工程的高效进展。施工单位需要提高单位内设计人员的技术水平,加大对该技术的应用力度,从根本上提高工程结构设计的质量。
参考文献:
[1]孔纲强,沈扬,丰土根,崔春义,姚芬.能源地下结构与工程BIM实验室建设与教学实践[J].实验室研究与探索,2020,39(12):198-202.
[2]陆海奇,高永强,刘克田,崔晓龙. BIM技术在榆林市体育场屋盖钢结构工程中的应用[C]. 《施工技术》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司.2020年全国土木工程施工技术交流会论文集(上册).《施工技术》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司:施工技术编辑部,2020:517-521.
[3]陈旺,戴建国.基于程序开发的桥梁工程BIM正向设计研究[J].土木建筑工程信息技术,2020,12(06):6-11.
[4]杜定发.建筑结构设计中BIM技术的应用探析[J].中国新通信,2020,22(23):112-113.
[5]张学生,徐志新,潘霞,赵中军,程欣荣,符建超. BIM技术在北京冬季奥运村人才公租房项目一标段工程装配式钢结构住宅施工中应用方法[C]. 中国图学学会.2020第九届“龙图杯”全国BIM大赛获奖工程应用文集.中国图学学会:《土木建筑工程信息技术》编辑部,2020:86-91.

 

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