浅析BIM在建筑设计和结构设计专业中的应用.pdf

2023年8 月浅析BIM在建筑设计和结构设计专业中的应用周荣东中海（山东）净化工程有限公司，山东济南2 50 0 0 0摘要：BIM技术应用于建筑设计行业具有深远意义，促成了传统专业的转型升级，有着提升设计质量、提高设计效率、降低生产成本等诸多明显优势，本文浅析BIM技术在建筑设计专业和结构设计专业中的应用。关键词：建筑设计；结构设计；BIM技术文章编号：2 0 9 5-4 0 8 5(2 0 2 3)0 8-0 1 3 3-0 30引言大大提高了设计产品质量。BIM技术具有可视化、设计协同性、模拟性、优随着信息时代的到来，计算机信息技术推动了各化性等特点。个行业走向信息化的发展步伐。建筑业作为我国经济（1)可视化。建筑信息模型将传统的表达方式由的支柱产业之一，是实现向信息技术转化的重要领二维平面上升到三维立体，为各参与方的沟通交流提域，BIM技术应用于建筑设计行业顺应了时代发展要供了可视化的平台，人们能直观地观察到建筑信息模求，BIM技术作为一项先进的计算机网络信息技术，型外部和内部的细节构造，整个设计流程中的动态变在建筑设计行业的应用，不仅可以大大提高建筑设计化都可以看到，使从业人员对建筑信息把握的准确性企业的生产效率和产品质量，还能显著降低企业的生大大提升，此外，在对建设单位和施工方进行设计成产成本，是对传统设计模式的转型升级，是一场广泛果展示时，相比较于二维设计图和效果图，BIM模型而深远的建筑设计行业技术变革。具有直观、全面、详细的优势。1BIM 技术概述(2)设计协同性。现代建筑功能愈加复杂多元，1.1 BIM 简介建筑设计过程中多专业合作协同显得越来越重要，每BIM是指建筑信息模型，是BuildingInformation一步设计工作无不是互相协调配合的结果，BIM技术Model首字母的缩写，最先由乔治亚理工大学Chuck为建筑设计各专业技术人员搭建了一个同步信息传递Eastman博士提出。目前已发展成一门影响巨大的专平台，各参与方能够实现通畅和迅速的信息交流，对业技术。近些年国家大力推广BIM技术应用，有力模型中的问题及时进行修改完善，在同一个BIM建地促进了我国建筑业向智能建造和新型工业化方向筑信息模型上实现协同工作。发展。(3)模拟性。BIM技术除了能模拟实际工程建设现代建筑工程不断向着大规模化、复杂化、多元进行三维建模外，还可以在模型中进行各种模拟试化方向发展，大量的建筑工程数据信息需要在建筑设验，检查建筑设计工程中存在的各种专业问题，及时计阶段汇总并迅速处理，在项目全生命周期中共享给修改完善方案设计。可以进行的专业模拟试验有模拟各个参与企业。BIM技术能够在建设项目整个过程中抗震性能试验、模拟建筑风洞试验、模拟应急疏散试为各参与方搭建统一的信息技术支持平台，实现各阶验、模拟节能隔热实验、模拟日照分析试验、模拟热段、各项任务和各相关方之间信息交换和数据共享，能传导试验等。模型中的数据信息具有唯一识别性和开放性。(4)优化性。整个项目建设周期是一个不断发现1.2BIM 技术的特点并解决问题的过程，也是一个不断完善优化的过程。BIM技术用于建筑设计的实质就是模拟建造。以BIM技术为工程项目更好的优化创造了技术条件，建建筑工程项目的信息数据作为基础，利用计算机技术筑设计各专业技术人员把所有数据信息集中到建筑信进行三维仿真模型建造，在计算机模拟建造过程中能息模型中，同时也把各种矛盾问题带到模型中。采用预知实际建设过程中会发生的问题，经过各个参与方BIM技术可以更加科学高效的把矛盾问题暴露出来，共同的完善优化，最终形成几乎不存在问题的三维模通过共享的建筑信息模型和配套的优化工具，在建筑型定稿。依据三维模型定稿生成二维建筑设计文件，设计初期就可以对各种矛盾问题进行分析并找到解决.133规划设计规划设计方法，使建设项目进一步优化。BIM技术还能把建筑设计方案调整与项目造价变化互相同步、关联，设计方案变动后的项目造价可以实时计算出来，经过不断综合优化生成性价比更高的建筑设计方案。2BIM技术在建筑设计专业中的应用2.1场地设计阶段在建筑设计流程中，场地设计阶段是建筑设计的第一步，也是关键的基础环节。场地设计的任务内容是充分结合周边环境、地形地貌、建筑使用功能等因素进行综合分析研究，完成城市空间规划和建筑设计之间的有机衔接。传统的场地设计中有着许多弊端，例如对地形地貌把握不够细致、主观因素过重、地形测量工作繁琐、数据不够精确等。BIM技术的利用有效解决了以上弊端，BIM技术通过与城市现状地理信息系统相结合，为场地设计提供了精确的量化分析系统，并生成可视化三维模拟场地，提高了场地设计分析的直观性和精确性，BIM技术可以协助设计师对场地现状和拟建建筑物进行智能分析处理，有助于做出最优的场地设计方案，打造出舒适和谐的生活环境。2.2方案设计阶段建筑方案设计是建筑设计中最为重要的核心环节。建筑方案设计的工作内容是依据设计任务书要求，在场地设计方案的基础上，基于相关基础数据信息，结合基地环境因素对建筑空间进行合理划分，把设计意图充分表达出来，以突出建筑单体的使用功能和建筑艺术性。我国设计师长期以来使用二维计算机绘图技术进行方案设计，先想象出抽象的概念模型，再反复推敲生成方案草图，进而通过平立剖图纸、效果图、文字说明等对方案设计成果进行展示，信息接受人需要凭借其自身的专业知识和空间想象对设计成果进行解读，在信息传递过程中，很容易造成理解偏差和信息遗漏，BIM技术很好的解决了以上问题。BIM技术充分利用了计算机智能化的数据分析与三维环境模拟技术，和传统的二维设计模式相比，BIM技术将设计师的设计理念、设计意图、设计成果以三维模型的方式详细而直观的展示出来，使建筑方案在设计过程中具有全面性、直观性、信息数据共享性、逻辑性等诸多优点，所有参与方都可以在共享客户端中方便快捷的获取信息。134CREATELIVING可以利用BIM软件综合分析建筑方案设计的规划布局、立面造型、通风采光、人体工程学、声学、光学、热学等各方面内容。例如，把BIM技术与EcotectAnalysis软件相结合使用，可以对建筑热环境、光环境、声环境，以及工程造价等进行智能分析，进行真实准确的方案专项评价；把BIM技术与ProjectVasari软件相结合使用，可以对建筑建设和使用过程的能量消耗等进行分析，检验其是否符合绿色建筑评价标准和可持续发展目标的要求，进而可以对相关参数进行修改，使建筑的能源消耗降到最低；用BIM技术也能把建筑信息模型的构造细节转化为可视化的细部大样图，对建筑构件局部进行细节推敲。在BIM技术的帮助下，各方关注的焦点问题能够得到直观的展现，彼此的意图能够得到充分表达，并能快速进行沟通与反馈，形成共识的时间也大大减少 2 。BIM技术对方案设计的方向具有指导作用，可以根据需要改变建筑信息模型基础参数，进而生成不同的备选设计方案，设计师在对其进行分析比较后，选择最佳方案，再进行进一步的深化和完善。在此过程中，BIM技术会帮助设计师对大量的工作任务进行智能化处理，使设计师有更多的时间和精力完善建筑设计方案，方案设计水平得到大幅度提高。2.3技术设计阶段技术设计阶段对实现方案设计意图的具体技术措施进行全面规划，这是施工图绘制的重要前提，建筑工程的工艺性、经济性、可靠性等方面都取决于这一阶段。引人BIM技术的技术设计，可以直接在建筑信息模型上添加和修改各种建筑构件的信息数据，如墙体、楼梯、柱子、门窗、吊顶、幕墙等构件的尺寸和属性等，并能实时观察到添加修改后的效果。BIM建筑信息模型中包含着全部建筑信息和数据。可以依据这些信息和数据进行工程造价文件的编制，造价人员把建筑信息模型中的信息和数据经过汇总分析，可以快速生成工程量，由于BIM技术的可视化和模拟性特点，工程量是客观的，极少出现多算、少算、漏算等问题，各个参与企业的造价文件计算都采用同一数据信息库，在工程清单对量、核量时也不会有争议。在建筑设计过程中，也可采用BIM软件限额设计，对工程造价进行有效控制。规划设计2.4施工图绘制阶段信息模型建立完成后，需要运用BIM技术对模型中经过建筑方案设计阶段和技术设计阶段后进人到的构件进行全方位三维碰撞检查。通过碰撞检查，可建筑施工图绘制阶段。在这个阶段，需要完成对施工发现模型中大量碰、错、漏、缺等问题。如：梁与板图首页、总平面图、单体平面图、立面图、剖面图、标高不一致；剪力墙、梁、柱与门窗位置冲突；设备建筑构件详图等的绘制，并在施工图纸上标出详细尺管道、管线与梁柱冲突；室内装修与主体结构冲突寸、选用材料和建筑做法，达到指导施工的目的。等。利用软件生成碰撞检查报告，找到发生碰撞问题和传统的绘制施工图方法相比，BIM技术的利用的具体位置，在施工图绘制之前，消除碰撞问题，最使施工图设计高效而准确，在方案阶段和技术设计阶大限度的降低返工，缩短工期，节约成本 4 。段，已经在建筑信息模型中完成对所有建筑构件的添3.2.3BIM技术在钢结构中的应用加和细部构造的完善，经过多轮方案推敲和技术优大型公共建筑及工业厂房普遍需要大跨度结构，化，BIM建筑信息模型已经达到了近乎完美的程度，大跨度建筑物主要采用钢结构的结构形式，传统钢结凭借着BIM强大的计算分析能力，可利用建筑信息构设计中，需要对结构链接和加强件布置等逐项展开模型直接生成总平面图、单体平面图、立面图、剖面设计，需要涉及到梁柱连接、梁梁铰接以及梁梁刚接图、建筑构件详图等施工图纸，设计师对每张图纸进等多种连接形式，是一项较复杂的设计工作。BIM技行校核和补充完善，就可以完成高质量的施工图绘制术通过建立可视化的三维模型和结构化的数据库，将工作。各连接构件参数化，可以智能设计出控制结构构件的31BIM技术在结构设计专业中的应用3.1BIM技术在结构设计专业中的应用优势建筑结构设计是指根据力学原理模拟分析建筑物的承载能力，设计出满足使用功能要求的结构体系。由于传统结构设计专业中都是以二维软件进行绘图设计，该种方法很难将建筑结构的信息全部展示出来，而BIM技术通过建立的三维建筑结构模型实现结构设计的可视化，也可以利用BIM三维结构模型进行动画演示，使相关方可以从各个角度观察到结构构件的组成和各项参数，进行利弊分析，选取出最优的结构方案，并且可发现结构设计中的缺陷与不足，及时纠正和补充，进一步提高结构设计的安全性。3.2BIM技术在结构设计专业中的应用概述3.2.1构建新的模型BIM技术应用于结构设计专业中，首先要对建筑设计专业的模型进行调整和优化，在建筑设计专业信息模型的基础上，集成结构数据信息建立起新的建筑信息模型，期间要完成梁、板、柱以及楼梯、基础等结构构件的精确设计，结构构件的参数信息要准确完整，参数信息主要包括构件信息、材料信息、逻辑信息等方面。建筑模型中的模型信息和构件信息集中于BIM数据库中并保持开放状态，参与设计的各方都可以共享这些数据 3 。3.2.2模型的碰撞检查BIM软件具有碰撞检查功能。在各个专业对集成链接和加强件布置结构，甚至连接螺栓的大小、数量、间距等参数也可自动生成，给设计人员节省出大量的时间和精力，进一步提高钢结构设计质量及工作效率。大跨度钢桁架结构中，倒三角桁架每个节点连接的杆件较多，杆件在空间上有不同角度，定位相对难度较大，节点处理起来也比较困难。但如果采用BIM三维放样，再利用钢结构详图设计软件XSTEEL软件进行建模，便可精准定位，确保图纸设计的精确性和一致性。4 结语BIM技术在建筑设计专业和结构设计专业的应用，促成了传统设计模式的创新升级，全新的设计工作模式焕发出了无限的生机活力。在BIM技术支撑下，实现了建筑工程各种数据信息的集成化处理，设计单位的设计能力得到全面提升，其他参与单位也可更早、更多的参与到项目的设计过程中，以确保各方及时沟通会审，提前解决遇到的问题，从而大大的提高工作效率，降低生产成本、提升设计质量，创作出更好的设计作品。参考文献：1】G B/T 51 2 1 2-2 0 1 6，建筑信息模型应用统一标准S.2G B/T 51 2 3 5-2 0 1 7，建筑信息模型施工应用标准S3J G J/T 4 4 8-2 0 1 8,建筑工程设计信息模型制图标准 S.4 C B/T 51 3 0 1-2 0 1 8，建筑信息模型设计交付标准S.135