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分析BIM技术中的建筑设计

杨怿然1 庞莞冰2

1.中南建筑设计院股份有限公司,湖北省武汉市,430010;2.湖北省国土测绘院,湖北省武汉市,430010

摘要: 自改革开放以来,国内建筑行业得益于国家经济的飞速发展以及快速的城市化进程一直都是粗放式的发展,因此也积累了诸多的设计和管理上的问题。在经济增速放缓,地产去泡沫化的整体形势下,这些问题一一被放大,亟待解决。传统的二维CAD设计模式对于复杂的项目难以清晰表达,更是无法表达三维信息。建筑信息模型(BIM)技术作为一种新兴技术手段,由于其具有独特的将信息模型化的手段以及信息共享的特征,能够有效地提高建筑设计的效率,实现三维可视化设计,同时可以将设计图元和数据信息有机结合,实现一种集成化、同步化、开放式的设计建造模式。
关键词: BIM;设计;数据模型化;建筑设计模式
DOI:10.12721/ccn.2023.157003
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在现阶段我国建筑行业快速发展背景下,建筑工程项目整体复杂性更为突出,尤其是面临着更高应用要求,前期规划设计工作面临较大挑战,要求予以适应性处理。建筑结构作为整个建筑工程项目中比较关键的构成部分,必然也就需要切实做好优化设计工作,以便促使相应建筑结构体系更为合理协调,由此对建筑工程项目应有作用的发挥做出贡献。为了切实优化建筑结构设计效果,引入运用BIM技术的必要性较为突出,可以在明显降低设计人员工作难度的同时,保障建筑结构设计优化效果,应该予以高度重视。

1 BIM技术在建筑结构设计中的应用优势

具体到建筑工程项目设计环节中,结构设计是比较关键的构成部分和重要任务,如果建筑结构体系设计不合理,存在着较为明显的偏差问题,则势必会直接影响到建筑工程项目的安全性以及实用价值。在建筑结构设计中引入运用BIM技术成为重要优化手段,可以在明显降低设计人员工作压力的基础上,促使最终形成的建筑结构设计方案更为适宜合理,具备较强建筑设计优化效果,其具体应用优势表现如下。首先,BIM技术在建筑结构设计优化中的作用首先表现在可视化方面,因为该技术手段的应用可以促使相应建筑结构体系具备三维可视化特点,利用三维立体模型进行建筑结构的呈现,解决了原有二维平面呈现建筑结构可能带来的制约问题,避免了设计人员或者是相应建筑结构设计方案应用人员存在的视觉信息接收不准确问题,以此更大程度上提升了建筑结构设计水平,解决了基础技术层面存在的设计隐患,相应建筑结构设计优化作用突出。其次,BIM技术在建筑结构设计优化中的作用还表现在高度协同处理上,因为BIM技术应用的强大功能,可以促使多个不同类型的设计人员共同参与项目设计工作,不仅仅可以提升建筑结构体系自身的协调性,同时还有助于促使建筑结构和其它相关联的部分较为协调。比如建筑工程项目中的给排水系统、暖通系统等,都需要和建筑结构设计进行协同处理,避免相互之间出现冲突矛盾,BIM技术在该方面的应用也就可以发挥积极作用,有助于促使不同专业的设计人员共同在该平台中顺利完成设计任务,且针对可能存在的冲突问题予以及时调整处理,最终也就可以保障建筑结构设计效果。另外,BIM技术在建筑结构设计优化中的应用还具备较强的问题修正能力,有助于针对建筑结构设计方案中存在的不合理问题进行调整改进,避免了可能出现的严重设计偏差问题。在BIM技术的应用中,设计人员可以充分依托该技术手段针对完成的设计方案进行综合检测分析,借助于管线碰撞检测以及虚拟施工等方法,及时发现其中存在的异常问题和冲突点,然后采取最佳策略予以调整处理,促使相应建筑结构设计方案得到更为理想的优化改善,由此增强建筑结构设计方案的可行性效果。

2 BIM技术在建筑结构设计中的作用

2.1 建筑结构信息模型的设计

建筑结构信息模型,也就是ASIM建模,其流程主要是利用BIM软件完成计算机的辅助建筑设计,再利用IFC标准数据模型格式进行建筑对象的表达,建立建筑模型。接着,模型信息转换平台会利用C++编译器或FORTRAN编译器及PKPM图形显示平台提取结构对象的信息,或者是对象之间的关系,并利用结构规范,建立结构模型。最后,利用结构设计与分析的软件对结构模型进行分析、修改、调整与计算,并对荷载进行布置,最终生成模型数据库,保证接下来的工作顺利完成。

2.2 建筑结构内力计算

在建筑结构设计中,针对框架结构需要进行内力计算,将各区格按双向板考虑,计算范围内的其余荷载通过纵梁以集中荷载的形式传给框架柱,要求杆端弯矩以绕杆件顺时针方向旋转为正。如为剪力墙结构,则在设计中需要考虑水平和垂直下的钢筋设计中结合计算的有关数据选择适宜的钢筋,使结构在不同方向上的受力均匀,通过BIM+建造管理平台在窗口中进行信息的浏览和管理,可以将模型中工序、要求等提前录入,通过手机APP进行现场数据采集,融合物联网、大数据、5G通信等,最后在管理平台内处理数据,使设计实现深度优化。

2.3 明确设计任务

建筑结构设计中BIM技术的引入应用还需要重点从设计任务的明确入手,确保设计人员能够准确掌握如何借助于BIM技术完成相应建筑结构设计任务,以便更好实现对于建筑结构设计水平的提升,解决可能在建筑结构设计方案中出现的异常问题。基于整个建筑工程项目的建设过程来看,往往主要涉及到了概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计、施工准备、施工实施、运维等阶段。具体到设计环节来看,概念设计阶段一般在建设单位与设计单位签订设计合同前完成,在建设项目规划时进行概念设计,并确定基本方案,它一般划分在设计阶段之前,可理解为立项准备阶段的工作内容,故一般不会涉及到BIM技术的应用,在BIM技术应用中仅针对方案设计、初步设计、施工图设计等阶段进行分析落实即可,这也是切实优化建筑结构设计效果的重要着眼点。具体到建筑结构设计工作落实中,为了促使相应BIM技术的应用更为协调有序,往往需要重点围绕着方案设计、初步设计以及施工图设计的具体任务目标予以细化。

2.4 节能建筑设计

建筑物的能耗主要取决于外部环境与建筑物之间存在的能量交换、通风及采光,这主要是由建筑物的方位、造型及结构所引起。应用BIM技术后,设计人员可利用计算机模拟建筑能耗,从而进行生态的计算与评估,然后对建筑设计的方案进行调整和修改。例如,在建筑场地中,设计人员可以将建筑材料的各项信息导入到虚拟模型中,通过BIM技术自动分析建筑物的能耗,方便设计人员制定解决对策,从而进行良好的设计与布局。

3 结束语

综上所述,建筑结构设计中引入运用BIM技术的必要性较为突出,BIM技术在建筑结构设计中的优化作用较强,这也就需要建筑结构设计人员能够具体结合不同项目设计要求,合理选择相匹配的BIM技术及其配套软硬件设施,由此实现对于建筑结构设计工作的有序完成,最终更好提升建筑结构设计水平。

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