探析结构设计中BIM技术的应用

探析结构设计中BIM技术的应用

田晓

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司   天津  300221

摘要：为满足提高经济发展水平的需求，在多数地区，随着各种类型全新建筑项目的构建，对于企业内部整体设计和功能方面也有着更高的要求。持续沿用传统的结构设计模式逐渐呈现出相应的弊端。因此，在运用BIM技术时，为结构设计活动开展提供支持，不仅能够优化设计方案，也可以满足社会发展中的实际需要。本文主要分析BM技术的特点，总结结构设计当中对BM技术的相关运用，以供参考。

关键词：建筑；结构设计；BIM；技术应用

引言：结构设计的优良程度对整个建筑的安全性和稳定性具有直接影响。在面对复杂的结构形式时，针对设计这两方面的严格要求，顺应BIM技术的发展趋势，通过构建信息模型为各单元设计工作开展提供科学指导，使整个结构设计具备连续性与系统性，对促进结构设计科学发展具有现实指导意义。

1.BIM技术特点

1.1可视化

在传统建筑设计活动中，一般会根据设计人员原有经验，按照工程项目实际需求，相应的设计制作需要在特定图纸上完成。在结构设计中，随着信息技术应用范围的拓展，摒弃了传统二维平面化的设计图纸。为了更加直观地展现设计方案中的细节，确保能够顺利建立起立体化的工程项目设计模型，通过应用BIM技术能够实现对设计方案的三维立体展示。在该类设计模型中，相关设计理念的展现更为直观，可以帮助设计人员掌握其中的各项数据，便于结构设计活动更好地完成。

1.2协调性

结合工程中的各项参数，为确保作业流程调控的合理性，增强各部门之间的协调性，可以在工程施工各阶段重视对BIM技术的运用，尤其是对重要的程序运用BIM技术进行模拟操作，注重对细节部分的把控，采取模拟操作的方式排查其中的问题。随着3D立体数学模型的生成，所制定的预算方案更为科学合理。一旦遇到紧急状况，也能够快速找出有效应对措施，维护工程结构后续的稳定运行。

1.3模拟性

在工程测试和检验阶段，可以运用BIM技术的模拟功能，明确整体施工效果，及时发现其中的安全隐患。在模型检验功能的支持下，帮助设计人员了解整体施工情况，针对可能出现的安全隐患及时加以明确，并在设计中做出合理调整。在阶段性的施工任务结束之后，可以有效降低不良事件的发生概率。

2.结构设计中BIM技术的应用

2.1BIM模型建立与管理

2.1.1　数据收集和整理

在数据收集过程中，需要将各种类型的建筑结构设计信息包含在内，例如物料信息、立面图、平面图、剖面图、构件信息等等。数据的来源渠道多种多样，包括结构工程师、设计师、制造商、供应商以及建筑师提供的信息。所收集的数据应具备完整性、全面性和准确性，为模型的创建提供充足的数据支持，便于模型编辑工作更好地展开[1]。

在数据整理过程中，针对所有收集到的数据进行转换和整合，使数据更为标准。通过对多种数据类型的转化，形成通用的数据格式，如Bentley、Revit、ArchiCAD等。通过对数据的筛选、分类和分组，针对模型中的信息进行科学组织。通过加大管理力度，既能够保证BIM模型中数据的准确性和一致性，也能够为管理环节提供便利。

2.1.2　模型创建和编辑

对于BIM模型的建立，需要借助专用的建模软件，如Bentley、Revit、Tekla、ArchiCAD等，不仅允许模型创建操作的执行，也能够为编辑环节提供便利。在模型创建过程中，需要按照结构设计中的具体要求，由设计师和工程师配合使用各种工具和功能，完成对结构各部分的绘制，将楼板、墙、柱、梁等部分包含在内。模型应具备精确性和一致性，所以需要按照具体工程设计要求，将材料属性设置在内，并且需要明确构件的具体参数。

2.1.3　模型协同与共享

在BIM协同平台当中，能够加强设计师、工程师等成员或者团队之间的协作，保障信息共享的实时性。在集中的环境当中，各部门人员共同工作，便于交换结构设计意见，并促进建模数据的共享同步。加强对模型版本的控制与管理。在同一个模型中，团队成员能够共同工作，可以避免冲突，有效减少重复性工作。在协同平台上对模型进行查看、标注，便于团队成员共同讨论并做出相应的批注。通过对BIM模型的共享，在团队、客户或其他相关方之间促进信息的沟通与传递，促进交流和决策效率的提升。

2.2实现对建筑空间的规划

在结构设计中，空间规划属于其中的关键组成部分，需要提前确定具体施工地点，保障空间规划合理，保障结构设计满足实际需求。通过综合考虑地形和周边地质条件，对建筑空间分析和计算，确定合适的结构设计方案。对于BIM技术的运用，在分析坡高、斜坡的斜率等关键参数时可以达到高效化的基本要求，并保障参数准确。站在不同的设计角度，帮助设计人员模拟空间规划。在后续结构设计过程中提供充足的数据支持。

在地形设计分析结束后，针对内部空间做好规划，运用BIM技术对内外部空间与也全面展示，以3D形式准确评价不同结构设计方案在空间规划方面的效果。通过对室内与室外两方面空间的分割，针对内外部各项关键结构参数，帮助工作人员做好相应的设计，在结构设计方案中确保各项参数能够达到最优水平。

2.3施工图设计

在工程图设计过程中，运用BIM技术完成对三维效果图的绘制，通过对结构的细致化分析，保障施工图设计更为高效，提供关于结构的有效信息，避免耗费大量的时间与精力。在提供与施工图设计的有关数据时，保障各类重要指标的设定更为科学，避免施工图中存在偏差。在钢筋参数配置时，也可以运用BIM技术，通过对施工图设计的调整，在评估设计效果时运用相应的结构软件。

以某工程结构设计为例，更适宜选择C30混凝土材料，其变系数为2，墙高为20.10，所设计的柱与梁结构以HRB335带肋钢筋为主，将HPB光面钢筋作为主要的箍筋材料。为合理调整配筋方案，需要对理论配筋和实际配筋进行对比，基于准确的计算结果做出合理调整。对于施工图的绘制，可以使用Bentley、Revit软件完成对共享参数的创建，促进数据共享，便于各参与方协调[2]。

2.4碰撞检查

通过多次模拟场布方案，为优化整体空间布局，可以运用BIM技术提高对场地资源的利用率。基于可视化功能，通过对方案的合理调整，针对可利用的空间也需要促进利用率的提升，形成科学、经济、可行的方案。在结构设计中，为有效应对复杂难题，避免过程过于繁琐，可以运用BIM技术检查其中的管道，加强收集人员之间的沟通，排查其中的碰撞情况，最大程度保障管线设计合理，促进安装质量与效率的同步提升，减少对企业经济效益的不良影响。在不同模型的设计过程中，可以发挥BIM技术的整合功能，确保模型的完整性，运用计算机分析工具进一步分析水暖、电气、通风等管道的碰撞类型，针对各类管道的位置予以明确，如图所示。

图某项目基于BIM模型的综合管线碰撞检查

2.5参数优化设计

对于结构参数的优化，可以运用BIM软件结合结构模型与参数化建模技术，对结构参数做出灵活调整，以达到优化的目标。对于设置的不同类型的结构参数，如材料属性、截面形状、截面尺寸等等，基于不同的参数组合所生成的结构模型存在一定的差异。运用BIM技术的可视化功能，在不同的参数组合条件下对结构的性能分析比较并做出客观评估，如刚度、强度、位移等等。在确定最优结构参数组合之后，可以满足约束条件和设计目标的要求。

结束语：在结构设计的过程中，BIM技术的运用可以促进设计效率的提升，基于准确的结构分析和模拟结果，有效减少失误并降低成本投入。通过促进多学科、多部门、多人员的协同，制定规范的设计标准，通过对方案的不断优化，确保结构设计符合发展目标，对推动BM技术在结构设计中的广泛运用具有关键作用。

参考文献：

[1]李秀霞.关于建筑结构设计中BIM技术的应用探究[J].门窗,2022,(02):1-2.

[2]刘鹏.建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究[J].工程建设与设计,2022,(11):3-4.