建筑工程BIM结构分析及设计方法探讨

・４２・２０１５年５月　建筑设计　工程技术　

建筑工程ＢＩＭ结构分析及设计方法探讨　

怖路筏　

（长沙市规划设计院有限责任公司　湖南长沙４１００００）　

摘要：随着社会不断发展，我国建筑领域取得了进一步发展，然而，传统建筑工程结构设计方式与方法均已难以满足现代　

建筑发展需求，不利于建筑领域可持续发展，而ＢＩＭ技术作为一项全新技术，以其自身可视化、协调性等优势，应用于建筑工程　

设计中，不仅能够提高设计效率，还能够减少对能源物资的消耗。本文将对ＢＩＭ技术概念及优势进行分析和研究，并阐述建筑工　

程ＢＩＭ设计方法，旨在为我国建筑领域可持续发展提供支持。　

关键词：建筑工程；ＢＩＭ技术；结构分析；设计方法　中图分类号：Ｔｕ７ｌ　文献标识码：Ａ文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）１４－００４２－０１　

前言　近年来，在城市化不断深化背景下，建筑领域迎来了很多　发展机遇，相关技术也随之发展，其中ＢＩＭ技术作为一项数　

字信息应用技术，能够为建筑工程设计提供更加全面、系统的　数据信息，显著提高建筑工程设计合理性，且与我国提倡的绿　色建筑要求相符合，减少能源消耗。因此，加强对建筑工程　

ＢＩＭ结构分析及设计方法的研究具有很重要的现实意义。　１．ＢＩＭ技术概念及优势　１．１概念　ＢＩＭ技术称为建筑信息模型，并非简单的三维建筑设计工　具，而是一种文化与思想方法的变化，更多的体现在理念方面，　主要是指将三维数字技术作为基础，对建筑工程企业整个产业　

全过程进行有效管理和控制的工程技术。在具体应用中，该项　技术将各部门工程相关数据信息有机整合到一起，贯穿于工程　项目全过程，对建筑项目相关信息进行表达和描述，最终实现　

提高效率、最大程度降低风险的目标。不仅如此，通过该项技　术，还能够显著提高管理水平，实现精细化管理目标，促进我　国建筑事业良好发展　】。　

１．２优势　ＢＩＭ技术优势主要表现在以下几个方面：首先，模拟性，　ＢＩＭ技术在建筑工程结构设计阶段，能够结合设计需求，开　

展模拟实验，例如：紧急疏散模拟、热能传导模拟等，且针对　项目招标及施工时期，还能够实现４Ｄ模拟，为具体施工提供　指导。ＢＩＭ技术的渗透，能够为人们清晰的呈现工程进度，　

及时发现问题，并采取针对性措施，加以调整和优化，保障项　目施工进度［２ｉ。　

其次，可视化，ＢＩＭ技术自身具有的可视化功能，促使二　维向三维实物图的转变，为人们呈现更加清晰、直观的建筑工　程情况，且可视化兼顾互动性等特点，能够方便施工管理者进　行良好的沟通和交流，不仅如此，可视化特点，能够帮助建筑　

企业更好的展现自己的能力，为企业自身争取更多机会，实现　企业可持续发展目标　】。　最后，协调性，建筑项目管理作为一项复杂工作，传统管　

理方式存在一定弊端和缺陷，而ＢＩＭ技术自身具有的协调性，　能够有效缓解各个环节出现的矛盾，并增强企业内部部门及人　员之间的沟通和交流，创建良好的工作氛围，除此之外，ＢＩＭ　

技术能够为用户提供建筑信息，满足用户对建筑物相关信息的　了解和掌握提高透明度，且技术的融合，能够在一定程度上减　轻工作人员工作量及压力。除了上述优势之外，其还具有信息　

共享等优势，未来，将成为建筑工程结构设计发展的主要趋势　之一【４］。　

２建筑工程ＢＩＭ设计方法分析　

本文选择长沙汽车南站过渡站房工程，结合这一建筑工程　的结构设计，对ＢＩＭ技术在该建筑工程结构设计中的具体应　用加以说明。该建筑的结构形式为钢筋混凝土框架加钢框架的　

混合结构。　２．１结合建筑布局。实现可视化　在建筑工程结构设计过程中，要想将建筑结构各部分情况　

展现给人们，需要利用ＢＩＮＩ技术中的三维模型实现这一目标，　传统设计中，主要利用ＣＡＤ技术进行施工图纸绘制，难以将　建筑结构全面展现出来，存在一定局限性，至此，要结合建筑　

布局，明确认识到ＢＥＭ技术的优势，并将其引进到建筑结构　设计当中，与项目现场进行比对，提高建筑设计合理性，设计　

更加直观、具体的结构，进而对建筑结构各个功能分区进行有　效分析和研究，特别是针对该建筑这类大型建筑结构设计，要　加强对其进行动态演示，例如本工程的底部混凝土框架作为上　

部钢结构的基础，为了确保其日后稳定可靠性，在设计阶段，　要对其进行可视化设计，及时发现设计存在的不合理之处，有　

效解决漏洞，不断完善结构设计，为提高建筑施工质量奠定坚　实的基础嘲。上部斜拉雨棚的斜拉杆与钢柱的连接节点位置与　

相邻梁柱节点位置的加劲肋碰撞观察都需要通过ＢＩＭ技术的　

可视化三维观察以找到最合理的布置位置来设计，以及屋顶风　机布置与相应檩条布置均可通过该技术来实现最合理设计。　

２．２整合参数信息，构建建筑模型　在建筑结构信息模型构建，模型相关数据信息同处于同一　各数据库中，且各数据之间存在一定联系，了解和掌握各数据　之间的关系，并结合实际情况，建立建筑形体模型，并对不同　

参数进行一定限制。传统结构模型的构建是通过ＣＡＤ图纸导　入到Ｒｅｖｉｔ结构当中，并利用拾取线方式绘制轴线，而后，定　义柱子、架梁等各个要素，无法及时发现结构中存在的问题，　

难以为具体施工提供指导和支持，不利于建筑项目进～步发展。　而针对该项建筑项目，对结构荷载工况及荷载组合进行计算，　调整对应荷载，并进行有效统计，将其引入到模型构建当中即　

可。通过这种方式，不仅能够有效提高结构设计效率和质量，　还能够为下一环节施工提供极大的指导，保障施工质量。　２．３立足于整体。调整钢结构　

钢框架结构作为上部建筑工程的核心，也是本建筑工程结　构设计的关键，其结构连接与布置以及与下部混凝土结构的连　

接是整个设计过程的难点及重点，在上部钢结构进行设计过程　中，屋顶斜梁、悬挑斜拉雨棚以及柱脚的刚接设计结合实际　情况，将各个构件预制出来，并利用ＢＩＭ技术进行计算，最　

大程度上减少连接件连接工作量，由于ＢＩＭ技术系统能够实　现共享参数，并控制螺栓之间的距离及数量以及加劲肋的布置　优化等，基于此，在该建筑结构设计过程中，利用ＢＩＭ技术　

对各参数进行调整和优化，形成新连接件，且在绘制连接件和　加强件时，仅需要将加强件和连接件大致形态绘制出来即可，　并且在屋顶斜钢梁的布置与暖通设备的布置协调修改过程中，　

ＢＩＭ技术可同步修改模型以及相应施工图，免去来回调算导　致的设计图反复修改工作，在具体施工中，施工人员找到对应　位置，并参考大致样子能够进行施工，在很大程度上减少了工　作量，且效果明显提高［６１。　。　

２．４参照建筑模型。实现基础部分　

参照建筑模型图纸，将柱下独立基础与地下室挡土墙基础　混凝土部分结合在一起，并在创建之前进行混凝土建筑材料的　调整，特别是标号设置、强度名称等，为具体施工奠定坚实的　基础，从而有效缩短工期。利用ＢＩＭ技术进行建筑工程模型　

设计，特别是大型建筑，在提高设计有效性的同时，还能够兼　顾建筑工程质量、工期等各个方面，为提高建筑管理水平提供　了极大的支持。　

２．５需要关注的问题　ＢＩＭ技术具体应用过程中，需要注意以下几点：首先，要　结合实际情况，不要盲目选择技术，设置各个过程的目标，明　确应用范围，且在刚接触ＢＩｌＶＩ技术时，要求不要过于全面，　

可以通过Ｒｅｖｉｔ进行模型构建，实现三维协同设计；其次，　ＢＩＮ｛技术不能够进行难度过大的建筑项目，避免影响技术发　

挥效果；再次，Ｒｅｘ，ｉｔ产品本地化产品尚未完善，针对初学者　来说，难度较大，在应用中，要切实结合相关应用和出图标准，　提出针对性方案，从而实现事半功倍的目标；最后，技术是处　于不断发展过程中的，管理者要明确认识到树立持续学习理念　

的关键性，加强对ＢＩＭ技术的深入分析和研究，了解和掌握　ＢＩＭ技术的内涵与本质，并将其更好地应用于建筑工程结构　

设计当中。　例如：针对湖南省师范大学游泳馆的设计，项目存在三个　（下转第２９９页）

　工程技术　综　述　１５年５月・２９９・　

是我们报价中要重点考虑的问题，就是说这个单边倾斜的报价　

是ＲＭＢ８４９／Ｍ２（由ＲＭ４７．１５／ＦＴ２换算过来１，那么这个单价是　直接乘以玻璃的实际面积呢？还是要乘以玻璃最小外接矩形的　

面积呢？因为从我们的图纸不难看出，本项目非常多的单边倾　

斜的不规律玻璃，也有部分双边倾斜玻璃，弄清楚玻璃的价格　

也非常的关键，因此，在收到供应商的报价后，我们就这个问题，　

又发了如下的邮件给供应商“Ｉｆｗｅ　ｗａｎｔ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ａ　１　ｓｉｄｅ　

ｓｌａｎｔｉｎｇ　ｔｙｐｅ　ｇｌａｓｓ　ｐｒｉｃｅ，ｗｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｕｓｅ　１　ｓｉｄｅ　ｓｌａｎｔｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｐｒｉｃｅ　

ｍｕｌｔｉｐｌｙ　ｂｙ　ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　ａｒｅａ　ｏｒ　ｕｓｅ　１　ｓｉｄｅ　ｓｌａｎｔｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｐｒｉｃｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｙ　

ｂｙｔｒｉａｎｇｕｌａｒｅｘｔｅｒｎａｌ　ｒｅｃｔａｎｇｌｅａｒｅａ，ｐｌｅａｓｅｋｉｎｄｌｙ　ｃｌａｒｉｆｙ．”，供应　

商也很快给予了回复，具体如下“Ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｕｓｅ　１　ｓｉｄｅ　ｓｌａｎｔｉｎｇ　

ｕｎｉｔ　ｐｒｉｃｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｙ　ｂｙ　ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｒｅｃｔａｎｇｌｅ　ａｒｅａ，ｅｘａｍｐｌｅ　

ｐｌｅａｓｅ　ｒｅｆｅｒ　ｍｙ　ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ”，哦，这下就清晰明确了，而且也　

是合理的，因为无论单边倾斜还是双边倾斜的玻璃，本身是需　

要用矩形的玻璃切割而成，所以用矩形玻璃的尺寸结算是合理　

的，而不规则形状的玻璃的加工耗时等方面要比规则的玻璃更　

高，因此，不规则玻璃的价格比规则玻璃的价格高出１５％也　

是在正常的范围内。弄清楚了上面的问题，对工程的直接材料　部分影响最重要的部分基本已经解决了。其它占比比重大的部　

分的控制如按照费用、开办费用等，因为我们都有多年在马来　

西亚的施工的经验，安装费用已经有了公司的定额，而本工程　

大部分是单元式幕墙，项目的类型不负责，需要适当考虑的就　

是塔楼是变截面的，在每个楼层的角部的收边，每层都需要控　

制到是相同的角度，才能保证大楼的外观效果，经过与项目经　

理沟通，收边的工作对安装工作降效的影响也在可控范围内，　因此采用公司内部有竞争力的安装费用是可以的。而对于开办　

费用，因为公司目前在马来西亚地区，有项目在施工，而该项　

目预计的旌工期间，也会有其它项目在施工，考虑管理费用的　

项目“分担”，因次对于开办费用中的“管理费用”可适当考　

虑降低。　【结语】　

多年从事投标工作的经历，让我深刻的体会到，每投一个　

标，都是以个学习积累的过程。对投标中影响大的因素的重点　

把控，是投标工作中的重中之重。正所谓知自知彼，百战百胜，　

多分析了解对手的情况，找到自己的优势，才能在投标中争取　

主动，拿下项目。　

（上接第８６页）　

当ｃ／ｄ一定时，反射系数ＫＲ随ｂ／Ｌ的变化规律呈：　

开口向上抛物线形式，当ｂ／Ｌ小于０．２５时，ＫＲ随着ｂ／Ｌ　

的增加而减小，当ｂ／Ｌ在０．２２＂－０．２６时，反射系数ＫＲ得到最小值，　

该值在０．４５左右，其后ＫＲ随着ｂ／Ｌ的增加而减小；在李玉成　

等人【５　的研究中，反射系数最小值在０．４左右，可见本文的数　

值结果也与这一结果相符。　

４．２透射系数影响因素　

当ｂ／Ｌ一定时，透射系数ＫＴ的数值结果随ｃ／ｄ的变化为：　

ＫＴ随ｃ，ｄ的增加呈明显的线性增加，即随着翼板下部透