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BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

摘要:在经济的全方位推动下,建筑领域发展较快。在其结构设计中,为了贴合与时俱进的客观要求,BIM技术大量应用,可以辅助建筑工程完成高质量的结构设计,将结构设计优化推向新的高度。在具体实践环节中,借助BIM技术,能够保证设计状况的理想化与良好性,同时深度挖掘设计方案潜在价值,将建筑工程结构可行性与平稳性提升。基于此,本文将围绕BIM技术开展细致、综合性研究,以便为建筑工程结构优化提供有价值的参考。

关键词:工程结构;建筑工程;BIM技术

在当今社会,建筑物的建设效果可以影响城市影响,给生活提供保障,显得非常重要。在实际工作中,想要将建设能力增强,就要加强设计环节的优化工作,将提高结构设计水平作为核心任务,对工程施工全方位保障。在现代化科技涌现的今天,BIM技术应用广泛,占据核心地位,在动态控制模型建造方面优势突出,可以满足绿色可持续设计的相关工作要求,值得大范围推广。

1BIM技术概念、特点以及发展现状

1.1BIM技术的概念

在科技的指引下,BIM技术日益成熟,发展潜力巨大,属于建筑信息模型简称,具有可视化的特征,该技术是借助信息技术的核心原理发展起来的,是一种实用型软件工具,在设计活动推行过程中,发挥了可视化以及协调性的功能,同时兼具出色的模拟性,可以从源头收集建筑结构关键性信息,并确保信息处理效率,在上述工作的基础上,运用计算机载体功能,完成三维模型搭建,将设计图纸转变,同时进行高质量的参数设计与优化[1]。基于此,BIM技术对设计图纸可实施性检验帮助较大,通过检验设计图纸,可以及时弥补其中的漏洞,在这样的背景下,进行实时数据调整,最大限度避免重复,消除冗余数据,规避反复施工问题,为后续工程开展保驾护航,实现成本的合理控制目的。

1.2BIM技术发展现状

在经济的全方位促动下,建筑行业发展较快,BIM技术应用相对成熟,在我国建筑领域中,核心地位不可替代,呈现出巨大潜力。随着需求的增多,BIM技术价值被放大,发展空间广阔。尽管如此,该项技术存在的问题依然无法规避,例如:建筑模型数据统一性不强,这种情况极易造成施工中资源浪费与模型重复。但现实工作中,为了各自的利益,这种标准很难统一。除此之外,BIM技术理念,还没有得到普及,仅限于小范围使用,现有的设计人员对该项技术理解程度不够,错误认为BIM技术只是简单完成了软件建模工作,思想认识相对狭隘。比较正确的说法是,BIM虽然是一项技术,但同时更是设计理念的体现,基本要求是在统一建筑模型的环境中,完成设计方案优化[2]。但从发展现状看,建筑工程统一性并不强,模型交互数据存在不充分、不明确的特征,诱发多次返工返修,不仅效益受损,还会导致工期延长。总而言之,在BIM技术应用中,工作人员要理论扎实,在结构设计环节,深度挖掘BIM技术的功能和显著优势,以此来提高设计活动的可靠性,提升结构的安全性能。在此基础上,借助三维建模,搭配使用可视化技术,完成设计方案优化,将存在的不足找出来,实现设计方案的可行与精细,确保设计更加完整。

1.3BIM技术相关特点

通过研究发现,在当前建筑行业中,BIM技术价值的体现,主要是通过模型来实现,对数字模型的利用,可以让建筑结构更加清晰,从而完成对建筑结构的精细化设计与管理,这项技术的推广,让协同设计质量更高,同时将信息集成化优势发挥到了最大。BIM技术相关特点如下:

1.3.1信息集成化特点

在现实应用中,BIM技术核心价值和鲜明特点,可以通过信息集成化来体现,该特点表现在信息集成阶段和涉及信息具体设计中,各个专业信息可以完成高质量的模型构建,提高信息利用价值。基于这样的前提,信息集成特性被凸显。正是因为这一特征,应用BIM技术时,结构设计效果可以清晰、直观,设计方案相对合理、完善,工程结构稳定性理想[3]。在模型数据库中,多个三维立体模型被囊括其中,其所包含的要素较多,涉及多个层面,例如:施工所需材料、结构尺寸等,在实际应用中,借助BIM技术,可以让构件紧密联系,确保结构设计合理。同时在数据库(信息化)中,信息查询速度被提升,同时BIM技术出现,让传统CAD技术优势放大,多种应用路径实现。

1.3.2协同性特点

除了信息集成化特点外,BIM技术协同性特征同样鲜明,采用BIM技术,可以实现全面化设计平台的搭建,强化建筑设计的创新效果,以此作为前提,创建良好沟通平台,实现和施工单位的有效沟通,加深与业主的交流,确保施工的顺畅。BIM技术设计原则,强调对构件影响的高质量监测,依托专业类别的差异,借助BIM技术,可以看到团队协作效率的合理、有效提升,确保设计期间规划工作能够高效率推行,将成本有效降低。

1.3.3设计工作的传递性

BIM技术应用,可以让设计工作的传递性增强,在建筑设计环节,所有类型的信息价值都可以得到体现,能够实现数据有效连接,让核心数据关联在一起,一起发挥作用。并且工作便利性大大加强,在技术人员修改某处设计后,不需完成对应图纸的修改,因为BIM技术具有自动更新结构信息的功能,可以作出正确的调整。与此同时,通过仿真建模,可以模拟施工阶段情况,建立模型后,对相关参数进行分析,对施工期间因素进行全面性、综合性分析,确保整体时间设计有效节约,将设计工作效率提高。

2BIM技術的应用分析

2.1控制设计动态

随着BIM技术研究深入,相关领域的应用日益广泛,特别是在建筑结构优化中,BIM技术地位特殊,具有极高应用价值。实践证明,建筑工程活动任务量重,复杂且长期,属于相对繁杂的过程,在实际施工中,需要依托施工计划开展精细化的施工指导,确保施工的科学性和有效性。如果缺少周密的施工方案保障,建设质量无法达标,工期也会无限延长,直接经济损失巨大,同时还会产生恶劣的社会负面影响。基于这样的前提,在BIM技术实施期间,同时可以监控施工进度,发挥实时监控的理想化作用,组建建筑参数数据库,确保功能的完善。在实际应用中,参数数据密切联系,形成统一整体,其中一个参数变化,后期建筑情况就会受到影响,为了开展后期实践活动,将设计的科学性稳步提升,必须要借助BIM技术的动态控制功能,保证工程按时完成。

2.2制作虚拟模型

BIM技术给人最直观的印象就是三维模型搭建,想要发挥BIM技术优势,现代信息化技术基础一定要夯实,在此基础上运用BIM技术,效果才更加理想。另外,搭配使用相关软件,完成数据参数设定,合理借助计算机,完成高精度的模型建造,在整个实施阶段,将自身设计数据全面、清晰掌握。借助该技术,完美展现建筑模型,将二维图纸转化,最终以三维的方式展现,并且进行模型演示。演示的目的,是希望对建筑物功能完成精细、周密的评估,进行全方位审核,保证结构设计质量。例如:在实际应用中,审核的重点可以放在建筑物平衡受力以及压力承受等内容,以此来检验结构稳定性。实践证明,该技术非常重要,具有极高应用价值,特别是当前建筑物构造形态相对复杂,个性化建筑备受青睐,作用突出,通过放大建筑物的肢解,可以保障计划可靠性与可实施性[4]。另外,在现实的三维建模中,管道安装同样可以得到优化,确保机电安装质量,实现建筑水平大跨度提升,发挥布局的合理性,以此来突出细节技术操作的优势,从源头避免技术性问题形成,消除建筑结构潜藏风险。最后,在造型模拟中,借助BIM技术,设计者可以直观、全面掌握建筑物损害实际情况,例如:地震、泥石流中产生碰撞的承受能力,这些参数原本无法通过平面设计图纸展现,而现在BIM技术的出现,扭转了这一局面,对建筑物的性能持续、稳步优化作用很大。

2.3强化可视化效果

通过BIM技术,建筑结构可视化效果得到强化,在实际设计环节,三维立体模型发挥出较大作用,借助该模型,可以对建筑构件进行综合性展示,全面了解构件性能,同时让呈现出来的形象清晰、直观。结合以往经验可知,在传统建筑设计阶段,技术人员想要优化建筑结构,都是通过CAD技术实现,完成对图纸的绘制,在此基础上,完成设计思想的表达。实践证明,这种方法单一化特点鲜明,在實际应用中,传递和表达容易出现偏差,实际应用中,很大部分构建信息完整性受损,得不到有效展示,导致设计效果弱化,施工质量无法保障。现实生活中,通过对BIM技术全方位应用,能够搭建三维模型,以此作为前提,完成建筑功能分析,完整计算建筑面积,为后续高效率施工提供保障。结合建筑结构设计现状来看,针对大型建筑结构来说,在设计阶段,为了保证设计合理,需要对具体尺寸(建筑结构的)开展综合性考察,只有这样才能保证建筑结构设计精准,但以往的工作,耗时费力。利用BIM技术,可以实现技术难关的成功攻克,将建筑结构有效信息更加全面有效呈现到设计人员眼前。同时借助BIM技术,结构设计缺陷可以精准定位,确保设计整体质量提升,得到有效、充分保障。

2.4在结构参数设计方向的应用

通过前文中对BIM技术应用特征的介绍可知,BIM技术协同性和传递性特征鲜明。在建筑结构设计中,相关模型参数属于基础性数据,涉及信息较多,并且信息间联系紧密。建筑设计人员在结构优化环节,需要将信息整合,搭建完整的结构体系。值得注意的是,BIM技术想要发挥作用,需要定期全面更新,确保设计整体需求得以体现和满足。在现实应用中,利用BIM技术,可以让设计信息传输质量提高,确保理想的传输效率,同时强化信息应用效果,将设计整体质量提高的基础上,在安全性方面得到较大裨益[5]。就目前应用现状看,基于数字化领域的温床,建筑设计工作推行将会更加顺畅和高效。

2.5钢工程建模的应用

结合现实情况可知,在钢工程建模中BIM技术的优势更加凸显,受到广泛青睐。钢工程建模,涉及层面较广,实施难度大,属于建筑工程设计比较难的板块,同时也是设计重点。通过研究发现,想要攻克钢结构建模的技术瓶颈,就要在构件连接效果方面下功夫,提升构件连接质量。当前钢结构中,比较重要的连接内容包括梁与梁的连接,这是连接设计的重点,除此之外,还有梁柱的连接等。在现实工作中,对连接进行设计时,需要参照梁的实际高度,以此作为依托和构件的基本参数,通过合理设计,实现连接构件参数化,这样的方法,可以让构建工程量压缩,得到有效降低,控制成本的同时,构件连接效率也得到了提升。现实应用中,通过BIM技术高效率布置一类加强件,搭配软件绘图完成图形模样描绘,确保施工期间参考数据精准。

2.6可持续设计

在当前形势下,可持续的发展理念已经实现了和建筑结构设计的融合,属于社会发展趋势,被公众认可和提倡。基于这样的前提,在结构设计优化中,需要站在可持续的角度看待全局问题,从实际出发,将设计工作精准、高效完成。例如:借助各种设备软件,完成地理环境数据的精准化采集,并对采集结果综合分析,分析内容包括地质构造以及实际岩石分布等多项内容,同时还可以兼顾光照强度、时间等,为建筑结构的持续平稳助力。

2.7在绿色设计中的应用

除了可持续理念外,环保理念同样重要。随着绿色设计推广,建筑设计活动要求更高,在设计中,要融入低碳消费的理念,增加绿色设计的难度,确保设计的精准、可行。需要注意的是,设计环节中,由于影响因素众多,想要达成设计目标,BIM技术必不可少。同时要对建筑物的结构环保性与节能性全方位研究,加强建筑物采光设计,合理优化通风、日照等条件,在实施阶段,要结合舒适度的数据,站在最佳体验感的角度,完成建筑结构优化。例如:在屋顶设计中,保温、隔热效果理想的材料是首选,需要充分利用保温技术,在冬季维持较高温度,避免室内热量流失;在夏季高效率隔离外界热度,实现冬暖夏凉。基于BIM技术,建筑物功能会相对完善,设计更加面面俱到,减少对设备的依赖,减少风扇、空调在现实生活中的使用,实现节约资源的目标,保障绿色生活的品质。总而言之,绿色设计意义重大,属于未来发展趋势,有了BIM技术的辅助,这方面的研究会取得重大进展,实现保护自然环境的理想化目标。

3BIM技术难点分析

通过前文的应用分析可以知道BIM技术想要高质量应用,需要攻克一些技术难点,研究发现,BIM技术应用时,核心设计方式单一,通常是把建筑模型搭建完成,并向软件进行传输,在此基础上,分析和计算模型,借助精准分析全方位呈现设计信息。与此同时,在BIM实际应用中,可以更新施工图,做到设计及时变更,从而保证施工质量,并以此作为前提,对建筑模型逐步完善。在现实应用中,BIM技术核心理念相对成熟,与基本设计思维方向一致,主要内容是实现结构设计的优化,将其与施工图联系起来,找到两者有效融合点,多角度提升设计品质。基于这样的前提,需要对BIM基本模型的应用价值,以及在设计阶段的应用程度进行综合性考察,确保空间设计可行性与模型搭建的真实性,为后续施工奠定基础。在结构设计期间,为了保证设计质量,设计人员要强化意识,重视结构安全性方面的需求,把握设计重要环节,将设计质量提升。与此同时,建筑材料设计要细致、周密,将荷载、物理力学等多方面因素考虑其中,同时合理看待模型设计期间所遭遇的复杂性特点。结合现实经验可知,BIM模型独立性特点鲜明,想要发挥作用,需要参考结构模型,将其与图纸高度融合,只有这样,才能确保设计方案可行。但由于构建情况复杂,结构模型分析期间,为了防止数据丢失,需要灵活运用BIM技术,挖掘出BIM技术的价值,通过结构模型的对接,对结构方案优化进行指导。

结论:综上所述,在经济的推动下,城市建筑活动频繁,建筑形态相对复杂,高层建筑成为主流,建筑安全事故概率较以往相比出现了较大的波动。基于这样的背景,BIM技术应用具有一定前瞻性,通过三维建模,让建筑结构立体呈现,不仅可以实现精细化设计,让建筑功能趋于完善,还可以让故障缺陷清晰、直观呈现在眼前,保证好设计工作质量,将信息共享率显著提升,增加设计方案可行性以及可实施性,将绿色可持续的健康、积极理念全面落实。

参考文献:

[1]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.

[2]李一鸣.BIM技术在现代建筑结构设计中的应用分析[J].住宅与房地产,2021(06):117-118.

[3]尹斐,谢志英.BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].四川建材,2021,47(02):25-26+53.

[4]肖人鹏.浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].居业,2020(10):48-49.

[5]李晓音.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].科技创新与应用,2020(26):91-92.

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