智能建筑结构设计中BIM技术的有效应用探析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：于立强（1972），男，汉族，河北保定人，高级职称，一级注册结构师、一级注册建筑师、一级注册建造师、一级注册造价师，硕士研究生。-65-智能建筑结构设计中 BIM 技术的有效应用探析 于立强 中电科建设发展有限公司，河北 石家庄 050051 摘要：摘要：现如今，BIM 技术在建筑行业领域中的应用地位不断提升，这也源于 BIM 技术自身所蕴含的巨大功能价值。其智能化、数字化、立体化、精细化的模拟功能可以在一定程度上提高建筑结构设计工作的效率，正因如此，才让 BIM 技术在如今的建筑行业领域有着极高的业界好评。而在现代化的智能建筑结构设计过程中，BIM 技术也显然成为了其中不可缺少的重要技术手段。基于此，本文就将针对智能建筑结构设计中 BIM 技术的有效应用展开相关分析与探讨。关键词：关键词：智能建筑；结构设计；BIM 技术；应用 中图分类号：中图分类号：TU318 0 引言 随着如今各项科学技术水平的不断提升，建筑行业也迎来了全新的发展机遇和挑战，基于传统建筑行业各项技术的应用来看，急需注重时代创新，并在各个建筑工作环节中，注重引进如BIM一般的技术形式，用于提高各项工作的精细度标准。而随着当前建筑行业的现代化发展，在进行智能建筑结构设计工作时，BIM 技术可谓是其中不可缺少的重要技术手段。故此，有关企业单位在展开智能建筑结构设计工作时，务必要重视 BIM 技术的有效应用，并加强其技术推广与技术革新，从而在 BIM 技术的全面支持下，不断完善智能建筑结构设计工作效果。1 BIM 技术及特点 1.1 BIM 技术 所谓的 BIM 技术其实就是一种建筑信息模型，该技术不但有效融合了物理以及功能性的数字表达形式，并且也能够有效实现数据资源的共享功能，当 BIM 技术不断发展与贯彻应用下，也可以为当代的建筑结构设计工作提供更为完善的技术支持。根据现状来看，BIM 技术在应用过程中，不但能够实现对于多元化信息的更新和修改，并且也能够通过不同环节的规划应用，提高不同工作环节之间的协调性。对于我国当代的建筑行业发展而言，BIM 技术在近年来实现了大规模的应用，但依旧处于发展阶段。在未来的规划下，BIM 技术仍然要不断加强技术方面的革新与研究。通过总体形势分析，BIM 技术在现代智能建筑结构设计中的应用后，将提高建筑结构设计的精准性，并有效降低设计成本，且大大缩减原有的设计周期，这种功能性的体现也极大地提升了建筑结构设计的整体效率，对于推动建筑行业的发展极为有益。1.2 BIM 技术特点 可视化特点:BIM 技术在建筑行业领域中的应用具有着可视化的特点，尤其在建筑可视化的背景下，整体工程进度监督控制需要依靠4D技术作为主体支撑，这样才能够推动静态 BIM 模型与各类进度信息之间的交接速度，并以此衍生出更为完善性的 4D 化施工进度计划，而这种形式也将为后续项目进度展开直观性，生动性、全方位的呈现。在这之中，通过 BIM 技术构建更为直观性的数字模型时，将会以立体化的角度对整个工程项目的设计环节进行动态化监督，有关设计人员只需借助 BIM 技术将自身的设计理念进行最大化的展现出来，就能够提高信息传递的便捷性，同时能够保障设计数据信息的可行性与精准性。此外，在应用 BIM 技术构建工程进度计划时，也能够直观性的展现出相对真实的可视化功能效果，同步确保定位流水线施工顺序误差的效率，避免与不同施工专业和施工班组之间引发工程冲突。优化性特点:BIM 技术在建筑中的具有极强的优化性特点。当借助 BIM 技术展开建筑设计工作时，不中国科技期刊数据库 工业 A-66-单单可以根据需求应用在不同的施工环节中，也将从建筑设计、建筑运营、工程项目施工等多个方面展开结构性的优化，并且优化效果十分显著，对于部分工程项目建设时间相对紧迫的情况下，通过 BIM 技术的优化性能，可以更好的预算出建设时间，对各项技术关键点展开优化控制，弥补工程不足。协调性特点:BIM 技术在建筑行业领域中的应用具有着协调性的特点，在 BIM 技术应用下，可以有效实现各部门之间以及各专业人员之间的组织协调工作形态。相较于传统各部门之间信息传输误差，以及工作无法串联运转的情况，在 BIM 技术的支持下，各项工程项目的运转工作更加顺畅，这也将从本质上保障工程项目的建设进度，避免各类工程误差的产生。2 智能建筑结构设计中 BIM 技术的有效应用 2.1 建筑结构性能分析 面向智能建筑结构性能而言，会涉及到建筑物整体的抗震性能、牢固性能等多个方面，随着 BIM 技术在智能建筑结构性能方面的应用，能够确保这些标准性能得到展现，而具体环节只需要将对应的数据信息导入性能分析软件内就可以实现精确、高效、快捷的建筑结构性能分析。随着分析效率不断提高的同时，也能够相应降低建筑结构性能分析过程中所消耗的时间与精力。比如说，以常规性的建筑性能分析环节来看，性能分析因素中涵盖着声音、日照、热反应、风环境等，这些因素都能够通过 BIM 技术实现立体模拟。尤其是在建筑室外风环境的模拟过程中，通过 BIM 技术的模型构建，能够将自然风环境下的建筑物的真实情况展开实际化的模拟，而相关设计人员也能够通过此模拟形式来了解建筑内部的一些情况，从而展开参数方面的优化设计。另外，在采用 BIM 技术时，也可以针对建筑四周的绿化，包括布景进行模拟设计。不管是对建筑物周围的滞风涡流问题的形成，还是建筑物周围由于环境噪声所产生的干扰，都能够通过 BIM 技术的立体模拟展开设计，而整个过程中，将以建筑结构模型作为基础支撑，并将建筑结构设计方式进行转换，也或者是转变建筑材质，针对建筑声学质量展开反复性的模拟化测试，从而根据实际情况制定出科学而有效的降噪方案。由此不难看出，BIM 技术在智能建筑结构设计中的应用，能够根据建筑物自身多方面的结构性能，完善结构优化设计分析，这样可以便于有关工作人员更为详细的了解建筑物的实际情况，并借助优化建筑单体设计的功能，持续性的对建筑物自身通风、保暖、采光、隔热等多个方面性能参数进行调整，从而有效提高建筑本身的环保性能与舒适度。2.2 建筑结构场地分析 在智能建筑结构设计过程中，面向建筑结构及场地分析工作需要，基于用户需求，建筑物外形建筑物使用性能等多个方面为切入点，随着 BIM 技术在建筑智能结构设计中的建筑结构及场地分析方面的应用下，可以显著克服传统分析过程中所引发的局限性故障问题，有效从景观规划、施工配套设施、环境现状因素等多个方面进行全方位的分析与评价工作，从本质上提高建筑物设计过程中的整体质量标准。此外，BIM 技术在场地分析工作中的应用优势主要是体现在其软件分析功能的精确率效果上，分析流程较短，分析结果精确，这样能够为后续各项决策工作的开展提供有效数据支持。除此之外，BIM 技术还可以结合 GIS 技术，以地理信息定位技术作为基础，生成建筑物的立体化模型。如此一来，工作人员就能够针对建筑物周围所包含的地理环境进行综合化的结构评估，在通过科学分析与评估方法，得到施工现场的建筑结构数据信息。比如，在工程建设之前，需要对建筑物的施工土方量进行详细计算，在计算过程中应用 BIM 技术并通过 3D 模型构建方式，可以在场地中的土方量上展开实际性的数字化模拟，这种模拟操作能够为后续施工运输以及土方挖取工作奠定完善基础。随着当前建筑结构的不断转变，当展开智能建筑结构设计时，对于建筑结构及场地分析工作而言，BIM技术中的 3D 模型功能在表现方法上更加立体、直观，可以在各项数据分析过程中，更为高效精准的为有关工作人员提供参考和帮助。2.3 钢结构建筑模型分析 通过分析现代化智能建筑结构时不难发现，其中以钢结构为主体，由于钢结构的稳定性能将影响建筑物本身的安全性和稳定性。所以，BIM 技术在钢结构模中国科技期刊数据库 工业 A-67-型构建环节中具有着不可缺少的重要作用。一般情况下，钢结构作为型钢以及混凝土的混合结构性质，钢结构间的连接形式一般会以梁为主体。故此，BIM 技术在钢结构模型构建过程中的应用，必须要重点考虑钢结构模型是否完整，尤其要不断强化对于构件定位的分段化处理，有效对其钢结构的焊接缝等一些关键性的连接区域进行反复检查，确保其焊接紧密，不会诱发不稳定性的锻裂影响。另外，在 BIM 技术应用下，钢结构梁柱高度计算是整个工作中的核心，随着高度计算完善之后，就需要对各项连接键进行设计，并结合建筑结构施工图纸规划出与之对应的建筑模型。并且，随着 BIM 技术的贯彻应用，以 BIM 技术模型为基础，可以有效实现建筑模型结构中的杆件连接节点，包括其加工、构造以及安装细节方面的优化性处理。总体来看，当 BIM 技术应用在智能建筑结构设计过程中，可以显著针对钢结构模型中的各项数据参数信息进行共享传输，这样也有利于针对钢结构内的螺栓连接数量，包括螺栓之间的间距进行更为精确完善的控制管理。2.4 建筑结构协同运作分析 从本质上来看，建筑结构设计的关键就在于其保障技术与信息共享功能，这两项技术的同步运行，可以避免由于信息数据无法同步而引发建筑工程不同环节间产生不一致或冲突的情况。所以，随着 BIM 技术应用在智能建筑结构设计环节中，将实质性的推动建筑结构的协同运行，并在一定程度上确保建筑结构设计环节所需要的信息能够动态同步。具体来说，面向建筑结构设计方案来看，无论是装饰装修、水暖、还是土建工程，各个方面的工作都需要建筑工程的数据进行动态化的更新，并且确保各个部门间每个环节的工程信息都要同步一致。比如说，在针对建筑剪力墙展开结构设计工作时，就需要同步性的考虑到剪力墙结构物理模型、梁庄柱分析模型以及结构荷载模型等多个方面的内容。在面对上述内容时，不仅要优先设置更具完整性的结构参数，还要保障各项设计数据能够第一时间进行传输，而这种协同性的工作运行方式就能够通过 BIM技术的融合应用得以实现，而此时的建筑结构设计工作能够更加可靠稳定的进行协同运转。从另外一个方面来看，BIM 数据库内的数据本身就具有着可计量的特点，这在一定程度上能够为协同性的工作运行，提供稳定的数据信息支持，并真正促进工程不同结构部门之间的数据共享功能，这在一定程度上也能够提升智能建筑结构设计工作的效率。2.5 建筑模型碰撞检查分析 不同于传统的建筑结构设计形式，在智能建筑结构的理念提出下，通过 BIM 技术的有效应用，不但能够提升对于各项信息数据的高效采集，也能够为施工进展过程中的碰撞检查工作提供可靠性的数据依据。在实际原理上，BIM 技术的应用可以将建筑物以及计算平台、构件等各项相关性的构件信息，借助 3D 模型的呈现方式，完成虚拟化的装配工作，而在实际安装过程中，只要遇到任何问题时都可以及时做出信息反馈。除此之外，将 BIM 技术应用在智能建筑结构设计中时，应提前检测数据信息是否精准完善，其中也不难看出，借助模型结构展开碰撞检查时，可以更为精准迅速的发掘设计图纸中可能潜在的问题和错误，将这些错误与不正确的操作及时区分排除。不过，因为传统建筑行业对于软件功能包括性能上的要求都相对较高，所以有关工作人员需要持续性的对图纸信息管理机制进行改进与优化，将 BIM 技术作为智能建筑结构模型碰撞检查时的规范手段，从而更好的去应对一些复杂情况的产生。2.6 建筑结构设计可视化分析 通过 BIM 技术的应用不难发现，BIM 技术具有模型复制再现功能，而该功能的体现恰恰是针对建筑结构设计的各项数据信息展开的一种实时性传播，所有有关于建筑结构的设计信息、数据内容都能够直观的展现出来。然而，在实际应用 BIM 技术时，则需要重视在进行构件加工完成之后，务必要在短时间内将各项数据信息导入到数据库内，如果是需要修改或者是融入新的内容，也需要有专业人员签字审核同意之后才能够重新制作。如果说，少数模型图纸中并未将建筑构件的尺寸和参数进行详细标注，那么将很可能导致最终的呈现效果产生差异。因此，需要通过 BIM 技术的使用，借助建筑模型实现结构构件设计生成，包括构件图纸的中国科技期刊数据库 工业 A-68-绘制都需更为清晰的标注好构建尺寸参数等信息，而因为 BIM 技术所具备的模型在线复制功能，也可以为后续工程施工提供更多的便利。不过，考虑到建筑信息数据量较大且容量较多，故此必须要借助三维可视化的建筑模型工具，对设计展开相应的复制与打印处理。在这之中。如果不将其视作为基础来完成相关模型的构建工作，就难以实现设计环节中的实用性与直观性，这也将对后续的建筑施工产生一定的影响。3 结束语 综上所述，面对新时期的发展，各项科学技术水平不断提升，而对于建筑行业领域来说，尤其是面向其中的智能建筑结构设计工作，需要重点依靠 BIM 技术的融合应用，完善整体结构设计工作的精确性。因此，为了能够保障智能建筑结构设计中 BIM 技术的有效应用，则需在重视其技术概念与各项特点的基础上，针对建筑结构性能、建筑结构场地、钢结构建筑模型、建筑结构协同运作、建筑模型碰撞检查分以及建筑结构设计可视化等多个方面的内容上进行应用分析。参考文献 1汪兴文,于浩,杨平.BIM 技术在建筑结构设计中的合理应用探析J.智能建筑与智慧城市,2022(11):111-113.2任治军.智能建筑结构设计中 BIM 技术的应用研究J.智能建筑与智慧城市,2022(8):13.3谭媛媛.智能建筑结构设计中 BIM 技术的应用J.中国科技期刊数据库工业 A,2021(1):2.4程宇.智能建筑结构设计中 BIM 技术的应用J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(3):2.5段承旺.BIM 技术在智能建筑结构设计中的应用J.中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2022(12):4.