建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:随着科学技术的进一步发展,各行业对于BIM技术的应用越来越广泛。在建筑结构的设计过程中,对于BIM技术的应用,能够有效提高建筑结构设计质量与水平。通过对BIM技术的应用,能够对建筑结构的相关资料进行收集,通过对BIM资料体系的建设和完善,对建筑结构设计过程中的内容进行分析和整理,从而更好地满足建筑结构设计的效率与质量。本文就BIM技术如何更好地应用于建筑结构设计之中展开了研究和分析,以期对提高建筑工程结构设计质量水平带来积极影响。

  关键词:建筑结构;结构设计;BIM技术;应用研究;

  BIM技术即建筑信息化模型,英文全称building information modeling,,简称BIM。在建筑结构的设计过程中,对于BIM技术的运用,能够实现建筑结构设计与信息技术之间的完美结合,以解决建筑结构设计过程中存在的不足,为后期建筑工程的顺利施工夯实基础。

1 BIM技术

  在建筑工程当中,通过应用BIM技术能对工程设计、建设以及管理得以实现。在开展建筑结构设计工作时候,BIM技术可以真实反映各工程分部之间的关系,从而确保建筑信息的真实性,也能进一步反映建筑构件的整体性,完全将不同工程设计建的关系呈现出,科学有效地避免不同岗位设计之间的重复率,使得其能够有效满足相关标准。BIM技术的应用流程如图1所示

  通常情况下BIM技术具备以下两个方面的特征:(1)数据信息共享性,就是对所有数据信息实现共享。开展建筑工程结构设计工作时,经常使用的方法为构建模型,建模技术很好的推动着工程设计工作,其可以收集所有结构设计数据信息,整合与运用收集到的数据信息。实施建筑结构设计工作时,各个部门的设计人员能同时应用BIM技术,其能实现各个部门设计目标的一致性。(2)协调一致性。对BIM技术来说协调一致性是显著的特征,可以实现各个部门设计平台的一致性,将多个方面的限制性因素打破,促使各个部门设计人员信息共享得以实时实现,确保数据信息共享的及时性[1,2]。另一方面将BIM技术应用到建筑工程当中,使用不同专业原理能够实现最终的测试,把有可能存在的问题作为重点,探索出具体的解决方法,这样不仅可以加快结构方案的设计工作,提高设计效率,还能提高结构设计质量。

2 建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究

  在对S工程进行设计时,其所设计的建筑面积为4 136 m2。对于建筑工程的防火等级,要求其达到二级以上的标准。S工程分为地上和地下两个部分,其中地上部分有8层,还剩下的两层为地下部分。该建筑工程的主体结构形式是钢筋砼框架结构,其设计的年限是50年。对于抗震等级的设计,则需要确保其达到七级以上。

  2.1 构建结构模型

  对于S工程,结构形式以钢筋混凝土为主,主要的设计要点在于结构的连接部位。对于连接部位的设计,运用BIM技术能够推理出每个连接射线之间的合理性,并且在找到合理性连接后,能够将这些参数进行认真地执行。除此以外,在设计的过程中运用BIM技术,还能够进行相关结构模型的建立,在这一过程中,能够对各个结构中的参数进行调整,并还能对相关的零件或其它的部件进行更新完善,从而使得工程结构的设计效率和设计质量得到提升。

  在对本工程进行结构设计时,首先需要运用BIM技术进行结构几何模型的建立,并且对Revit软件进行充分地应用,进而构建结构分析模型,对建筑结构中的每一个节点进行分析研究,进而对具体的连接位置进行确定,在确保无误的基础上实现自动连接。在进行模型构建的时候,需要对基本的构建、结构板、梁等要素进行充分地分析。为了确保模型建立的质量,还需要做好以下几个方面的工作:首先,对样板文件进行合理地选择,并且建筑BIM模型进行有效链接;其次,利用相应的软件进行轴网的建立,进而对标高进行精确地定位,并且对样本文件进行科学地制定;第三,对于建筑结构中的砼梁与砼柱,需要进行科学地设置,进而构建科学、合理的砼楼结构板;最后,对于整个模型需要进行全面、认真地检查,一旦发现问题时,需要进行及时地改进和调整。通过这一系列的工作,能够建立初步模板图[3,4]。

  对于建筑结构设计来说,之所以需要进行标高的科学设计,主要是为了便于后期施工的顺利进行,并且有利于进一步提升建筑结构设计的质量。在利用BIM技术时,虽然相关软件中有“族”功能,但是在实际的设计过程中,由于受到各种因素的影响,使得设计过程中的各个工作难以得到满足。因此,在实际的设计过程中,在进行异性构件的构建时,应该独立构建相关族文件,并以此为基础进行工作的开展。在建筑结构设计的过程中,对于BIM技术的不断应用,会使得族库内的相关数据更加丰富。对于初始的模型来说,对我建筑结构的属性并不能完全的覆盖,这样对于结构面板的功能难以充分发挥出来。因此,需要不断添加相关的属性,并且对于相应的参数需要进行不断的完善,这样有利于后期平面图以及3D视图的更好设计。

  2.2 分析建筑结构

  在对建筑物结构性能进行分析时,合理地应用BIM技术,能够使得建筑物平面结构设计更加高效、稳定。除此以外,BIM技术的相关软件,还具有一定的计算能力和分析功能。对于建筑结构设计,通过对相关性能的分析和研究,能够确定所设计的相关数据是否满足实际的需求,进而确保建筑结构的性能得到充分地保障[5]。

  另外,对于建筑结构的设计,还需要对相关的安全性能进行高度重视,目前对于建筑结构性能进行分析时,除了可以运Revit2016这一软件外,还能对ETABS2013等软件进行充分地应用,进而确保建筑结构的设计分析能够做得更好。通过对这两个软件的应用,能够使得相关的数据进行对比分析,进而对于相应的数据能够进行双向链接,进而使得不同软件之间的数据能够实现相互之间的传送。然后通过对这些数据的科学计算,进而对建筑结构的安全性进行判断。对于Revit2016这一软件的应用,对于结构模型分析可以进行数据的自动生成。并且各个模型之中,能够根据相应的需求进行转换,如果存在一些结构构建不能进行转换的,需要对其进行简单地处理。对于一些特殊的结构,在进行计算时,对于不能转换的构件,不需要进行计算。对于这些构件,需要将荷载信息与分析模型进行融合即可。

  2.3 施工图设计

  对于BIM技术的应用,在施工图纸设计中的应用更加广泛,效果也更加显著。这是因为在施工图设计中应用BIM技术,能够实现三维模型的效果,能够使得给人的直观视觉效果更加明显,这样便于设计人员对于所进行的设计进行科学地评估。并且即使是设计方案存在问题,在进行更改的时候也更加的方便,这样能够极大的节省相应的人力、物力和财力。此外,通过对BIM技术的运用,能够得到有效的数据信息,进而对于建筑结构设计的目的、相关的设计要点以及关键性的设计指标,有非常清晰地了解。这样不仅能够使得施工的难度得到降低,同时还能减少施工过程中安全事故的发生,使得建筑工程的施工质量得到显著的提升。对于建筑施工图纸的设计,比较重要的一项工作就是对配筋参数的确定。通过对结构软件的应用,能够对建筑结构进行全面、系统地分析,通过分析得出的结果能够对砼构件配筋和相关阐述进行科学设计,同时借助于其它工具,能够使得建筑结构的钢筋设计得到科学地设计[6]。对于钢筋符号的输入和输出,具体情况如表1所示。

  在S工程中,在对砼进行选择时,所选择的型号是C30的型号,对于徐变系数的设置,其数值为2,对于容重的设置,其值为26 k N/m2,至于建筑结构的强度特征值,设置为20.10。在对建筑的柱和梁进行设计时,所选择的是HRB335带肋钢筋,对于箍筋材料,所选择的是HPB光面钢筋。在实际的应用过程中,如果需要对配筋进行调整,则会将实际使用的配筋数量与理论的配筋数量进行比对,以确保使用的万无一失。最后,在进行图纸的绘制时,需要进行共享参数的创设,这样方便相关的用户能够实现数据信息的共享。

  2.4 成本预算和施工材料采购

  成本预算和施工材料采购是工程建设质量管控的重要内容,运用BIM技术可以精准计算工程建设材料需求、机械设备的使用量、施工人员数量,精准掌握工程建设预算,从而合理的制定采购计划。同时BIM技术可根据工程建设的需要,具体将采购内容细分至每个工程项目中,依照不同阶段的施工进度进行采购,便于相关工作人员根据市场行情及时调整采购方案,同时依据物料使用情况进行采购计划的补充跟进,从而减少了物料设备的库存,提升机械设备的使用效率,确保工程项目的成本管控更加精准。

  2.5 绿色建筑设计

  在建筑结构设计工作中,绿色设计是建筑结构设计工作当中比较倡导的一种设计理念,同时也充分符合现阶段人们对于低碳消费的一种追求,而绿色设计难度相对较大,在具体的设计工作中所存在的影响因素也相对比较复杂。在建筑结构设计过程中,相关设计工作人员可以通过BIM技术的有效应用对建筑的节能性问题进行更深层次的研究和分析,尤其是针对建筑采光、建筑通风以及建筑日照等方面内容,必须要通过更加深入的设计和分析之后,从中找到最适合人类居住的相关设计数据,并且需要以人为本全面提高建筑结构的整体设计质量和效果,如图1所示。比如,在建筑屋顶结构设计工作中,可以有效运用保温和蓄热系數更大的隔热材料来进行使用,可以在冬季条件下保证室内的热量不会大量流失,同时下集条件可以更好地隔绝外部的环境温度以此来实现,冬暖夏凉的效果,充分彰显出建筑绿色设计理念[7,8]。

3 结束语

  综上所述,在进行建筑结构设计时,应用BIM技术有着非常重要的作用。现如今,在我国建筑结构的设计过程中,对于BIM技术的应用已经非常广泛,但仍然有很大的提升和创新空间。作为相关的设计人员,需要在借鉴传统优秀技术和经验的基础上,充分应用和融合BIM技术,将BIM技术的优势充分发挥出来,最终促进我国建筑设计水平的进一步发展。

参考文献

  [1]王龙.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2019(21):68-69.

  [2]刘军.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程建设与设计,2019(21):152-153.

  [3]褚隆.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].工程建设与设计,2019,(10):17-18.

  [4] 田京涛.北京城市副中心某工程结构设计[J].建筑结构,2017,(47):237-240.

  [5]黄琼.建筑结构设计中BIM技术的应用探析[J].山西建筑,2019(09):46-47.

  [6]周柏青.建筑结构设计中BIM技术的应用研究[J].居舍,2019(07):70-71.

  [7]康建.浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2021(02):32-34.

  [8]王思蓉.探析BIM技术在建筑结构设计中应用[J].四川水泥,2021(01):43-44.

作者:康晓鹏 文军 单位:北京城建设计发展集团股份有限公司郑州分公司

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