建筑工程BIM结构分析与设计方法

建筑工程BIM结构分析与设计方法

郑博楚彦涛

河南中建工程设计咨询有限公司河南郑州450003

摘要：BIM理念的提出，为建造工程结构设计提供了一个信息交流和管理的平台，不仅使建筑工程图纸的质量得到了提高，而且在建筑工程的生命周期中让建筑模型和设计信息得到了有效的传递，从根源上解决了建筑工程设计、施工、运维等各个环节信息不流通的问题。BIM软件的开发和设计人员应高从改善BIM软件缺点的角度出发，对BIM结构设计进行优化，从而实现建筑工程的信息化。

关键词：BIM；结构设计；数据信息

引言

在当今社会建筑工程不断发展的局面中，BIM技术的应用不仅使建筑工程项目提高了结构设计的效率，也可以为建筑施工企业带来更高的经济价值。因此，有必要对建筑工程BIM结构进行分析与设计。尤其近年来，我国建筑工程正处于飞速发展的阶段，传统的二维模型设计方法已经不能够满足现代建筑工程设计的需要。于是，利用日臻成熟的计算机技术，本文提出了BIM（建筑信息模型），在建筑工程结构设计过程中，其核心问题就是模型的构建和分析。

一、BIM结构定义

整个建筑行业在20世纪中期之后，随着CAD技术的问世，该行业产生了较大的改变，从维持了几百年的传统手工绘制建筑图筑构想与建筑实物之间的差距缩短到最小范围，保证建筑信息模型能够轻松自如的辗转于各个不同专业之间的交换和不同施工阶段的应用中。

BIM是BuildingInformationmodel的简称也就是建筑信息建模，BIM的目标是创建一个信息交流平台以利于建筑工程各部门单位的协作和执行，使项目参与方能够及时自由的获取和添加信息，使工作质效率和工程质量得到有效的提高。BIM属于一种建筑设计和文档编制相结合的创新方法，BIM通过数字参数的方式对建筑进行表现。BIM的实现从根源上解决了建筑工程中规划、设计、施工以及运营等各环节信息断层的问题，提高了建筑工程信息全生命周期内的利用率和管理水平。通过构建BIM，促进了建筑工程项目各参与方和各工种之间的相互协作和配合，有效提升了建筑工程效率，减少了工程风险的发生概率，确保了建筑工程的顺利实施。

二、BIM结构设计难点

对工程师当前选用的设计方式进行分析，他们主要借助有限元结构分析软件以从大体上规划建筑结构，在此过程中，还需要考虑建模以及结构整体空间受力情况，然后再在2D绘图工作的辅助下绘制出施工图文档，基于BIM施工结构的具体设计模式为：工程师将物理模型传输到结构分析软件中，分析程序就负责其中的分析和计算，然后还要将设计的资料返回，并保持物理模型的更新以及施工图文档的持续更新。BIM技术就其自身的特点来说，最基本的理念就是要确保结构计算分析的情况，能够始终保持与施工图文档的统一性以及相互衔接性。

BIM在搭建的过程中，模型空间的表达一定要具有真实性的特点，并且其外观视觉效果一定要好。如建筑相关的计算分析，例如建材耗能与日照方面的分析，模型数据库的要求方面仅对材料物理特性方面以及几何外观等有要求，建筑结构的工程师在搭建BIM模型的时候，应注意物理模型要具有能够自动生成2D施工图文档的功能，并且还需要能够被第三方结构分析软件认可，由于在结构安全分析方面，建筑结构设计占据着重要地位，因此，一定要引起结构设计上的重视。由于结构分析模型中关于结构分析要求的各种信息的涵盖量很大，如材料所能够承受的具体载荷以及支座条件等，因此，在参数较多的情况下，BIM看起来异常复杂。

BIM技术中，其构成部分实际上就是一些数据资料，可以说该模型纯粹就是基于数据的一种数据库模型。从理论上来讲，要想BIM物理模型真正的实现是有可能的，同时结构分析模型也是能够实现的，物理模型与结构分析模型双向无缝链接问题，导致很多工程师无法良好的接纳并运用BIM技术。

三、BIM设计流程

1）多用户的有机协同工作就是工作集的基本内容，在现实工作中，以下情况出现的频率较高，由于整个工作存在复杂化的特点，因此，仅凭个人的力量无法完成该工作，因此，Revit给出了工作集的方案来解决该问题，通过工作集可以将工作量较大的项目划分为零散项目，此时再进行项目操作会起到简化操作流程的效果，通过多人的协作，共同实现总目标，方便了项目的分工，使分工更加科学合理，也使组员之间能够密切默契的进行工作上的配合，保证了项目能够按质按量的在规定时限内完成。下面我们对工作集展开具体工作模式方面的解析。假设某项目由两个队伍来完成，设两个队伍为甲队和乙队，基于同一个中心文件，甲队和乙队各自建立一个工作集，并拥有相关的权限，在甲乙两队完成了自己的工作集之后，将数据集成到中心文件，工作就完成了。由于双方只对自己的工作集有修改权限，因此，若需要对方来修改，就需要赋予对方相关权限，对方保存到中心文件的更新，系统会有所提示。通过工作集，工程师与建筑师等行业相关人员之间的协作就更加简便。

2）图表和数据相关量。通过Revit建立核心结构模型，在平面图以及立面图等不同视图之间实现与数据信息的双向互动。设计过程中与模型信息变化有关的情况以及设计意图的改变，都可以在两者之间进行关联。比如，在进行结构分析工作之前，会在载荷信息表里面呈现出很多的明细数据，此时若载荷大小需要进行调节，那么仅仅只需要调节明细数据里面的内容就能达到目的，系统会将修改的信息直接传输给模型，这种方式简化了工作的流程，提高了工程师工作的效率，也使工程师们免于繁琐事情的困扰，从而能安心工作。

3）产品操作关联。Autodesk公司有三款基于Revit平台的建模软件，第一款是建筑建模软件，第二款是结构建模软件，第三款是暖通建模软件。信息可以自由地在这三项软件之中进行互相连通，可以进行这其中任意软件的访问，在早期设计该模型的时候，不同专业模型之间可以提早检查与磨合构件之间的问题。这样能够避免施工过程中的变更带来的不必要的麻烦与损失，避免延误工期。

轴网创建。Revit中关于轴网的创建模式非常单一，因此，这也是不足之处，只能通过手工一根一根的搭建，效率非常低，无法同其他结构软件那样批量高效地建立轴网，另一方面，就整个系统而言，在轴网修改方面，其特点也是非常突出的，Revit可以使轴网编号自动进行，可通过导入的DWG文件创建轴线等功能，操作极其方便，可以通过选中某轴线，此时，一条线“锁”工具控制线就会在所有横向轴线轴号处出现。与此同时，可以进行对于轴线的控制，若仅仅只需要对某轴线进行控制，那么仅仅只需要打开“锁”工具，要想对下方是否显示轴线编号等进行控制，只需要通过控制该轴线下方的方框即可。它的注释标注功能也是非常简便易于操作的，只需要通过系统族进行修改，就能够将自己想像中的效果做出来。也就是说，要想将功能改变，是极其容易实现的，因为它改变功能模块的能力非常强大。在创建的时候，同时修改各项属性参数，标注就会达到自身的要求。

结语

在建筑工程项目中，建筑工程结构的设计离不开对建筑图纸的使用。传统的二维图纸在设计过程中表现出了诸多不方便的缺点，建筑工程上一个小小的改动就需要对结构上所有的图纸和明细表进行修改，然而在实际建筑工程中，整个项目流程随时都有可能需要进行修改，这就导致了整个建筑工程的结构设计变得非常的繁琐和麻烦，同时也为施工单位带来了不小的经济损失。BIM理念的提出，促进了建筑工程信息的交流和传递，有效的解决了传统结构设计存在的问题，因此对BIM结构设计分析和设计方法进行研究十分重要。

参考文献：

[1]狄鸣．解析城市综合体建筑设计理论[U］．城市建设理论研究，2014（3）：1-3.

[2]秦丽芳．BIM技术在水电工程施工安全管理中的研究[D]．武汉，华中科技大学，2013.

[3]秦军．建筑设计阶段的BIM应用建筑技术[U］．BIM服务，2015（1）：160-163.