摘要：踏入二十一世纪之后，伴随着国民经济的不断增长，国内对建筑设计技术方面的要求也在不断提高。BIM 技术是一种新兴的软件技术，有着较强的拓展功能与设备管理功能。文章在基于BIM技术的Autodesk Revit Structure工具软件应用实践中的体会与碰到的问题，借助详细的结构设计案例来讨论与研究该技术使用在建筑结构设计中的难点问题，最为重要的就是给BIM技术工具软件和结构设计分析软件的开发人员与应用人员一些建议。
关键词：建筑信息模型；BIM技术
1前言
伴随着BIM技术的逐渐完备，该技术正被国内的工程领域广泛使用。该技术的优点就是在各专业、各机构都能够实现信息共享，也就是：建筑人员、工程人员、承包单位与业主能够共享相同的数字设计信息和文档资料，共同应用项目可视化数字模型，来实现各类的模拟工作与分析工作，进而能够更加迅速、经济的落实项目。不过按照市场调研结果，如今结构工程师接受与使用BIM技术的深度与广度远远少于建筑师。
2 BIM技术在结构设计中应用的难点
结构工程师如今采用的设计方法就是借助有限元结构分析软件进行相应的建模，已实现对结构整体空间受力情况与变形情况的分析与计量，之后借助2D绘图软件来制定施工图纸。以BIM技术为基础的结构设计方法为：工程师把物理模型传输至分析软件，研究程序进行分析运算，之后反馈设计数据，且自动化更新模型与文档资料。BIM技术就结构设计自身来说，其思想就是实现到结构计算分析与施工图之间的有机协调，或者是落实两者之间的无缝连接。
建筑师构建BIM模型的时候，重视的是模型空间描述的真实性与视觉作用，还有物理模型能否动态的生成2D施工图纸。与建筑专业相应的运算研究，例如日照研究与建筑能耗研究，对数据库的要求也通常限制于模型的外观形态与尺寸大小，还有使用材料的物理特征。结构工程师建立BIM模型的时候，除了重视其是否能够自动化构建成2D施工图纸，相关人员也重视物理模型是否能够被第三方软件认可的结构分析模型。对结构的安全性能进行分析与运算是结构设计过程中的重要环节。因为所建立的模型中涉及了较多结构分析所需求的各类数据，例如：使用材料的力学特征、单元截面特征、荷载、荷载组合、支座条件等等。因此，结构工程师所建立的BIM模型就会因为大量的参数而十分繁复。
BIM技术是完全的数据库式模型，从理论的角度进行分析，实现BIM物理模型与结构分析模型、物理模型与2D施工图文档之间的双向链接是具备实操性的。大量的BIM软件也把自身能够实现与通用的结构分析软件双向无缝链接视作其功能特征来进行推广活动。不过笔者在实践过程中了解到，这里所说的双向无缝链接是具备前提条件的。也就是BIM物理模型中使用的构件要求是较为简单或通用的常规标准件。如若构件的形式过于繁复或者是异形，在链接到结构分析软件的时候就会遗漏较多的信息。
所以，在BIM技术应用到结构设计的过程中，物理模型与结构分析模型双向无缝链接问题是影响结构工程师接纳BIM技术的一大阻碍。
3北京某工程BIM模型案例分析
下面就北京某工程之BIM物理模型的创建，以及物理模型与结构分析模型链接时遇到的问题来探讨异形复杂变截面结构构件的BIM技术问题。
3.1工程的建筑设计背景
项目系一幢集商业和办公为一体的综合性大楼，占地21650cm2，总建筑面积约为251600cm2，包括：姊妹办公楼，每栋高107.lm，地下四层，地上25层业主要求设计顾问在原有国内较为惯常采用的结构柱网的基础上，根据现代办公楼的要求和现代建筑的理念，进行设计优化。主要改变是取消原有设计中的结构内柱，形成一般结构梁跨度为16m、最大结构梁跨达20m的办公楼面空间。
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3.2该工程结构设计上的特点
在设计层高不能有太多调整的条件下，为了实现建筑师的宽阔办公区域空间的设计理念，同时又不希望因为大跨度结构所要求的结构高度影响到原设计之建筑使用净空的要求，结构工程师在经过了多种楼盖体系方案比选后，确定采用异形变截面组合钢梁作为本工程的楼盖体系的最终方案。该方案将机电管线所要求的净空与结构净空结合在一起，采用机电管线穿梁和围绕核心筒布置机电管廊的方法来实现建筑使用净空最大化。
另外，为了体现现代办公楼的设计理念，建筑立面处理中采用三面倾斜、一面垂直。倾斜面角度约为2.5度，这就使得整个楼的结构外边线在倾斜面处，其底层边线与顶层边线之间有大约3m的平面偏移，或向内缩窄、或往外突出。建筑造型为了达到独特视觉效果，要求结构外框斜柱，就导致结构构件梁的形式变得很复杂，表现为：塔楼没有真正的结构标准层，且同层中完全一样的标准化构件也很少。
基于以上结构特点，创建其BIM物理模型的关键是设计一个通用、灵活、可操作的BIM智能构件（异形构件族一参考Revit工具软件）。
3.3创建本工程BIM结构模型技术处理方法
首先，找出异形构件的截面变化特点及其在结构平面图中的布置规律性和特殊性，据此来确定定义此BIM智能构件所要求的参数，并规划好各参数的参数类型（即实例参数或类型参数，其含义参考Revit用户手册）m。比如，将梁跨度、变截面的位置、梁上洞口的位置等参数定义为“实例”参数；而将截面尺寸、洞口尺寸、截面变化细部尺寸等参数要定义为“类型”参数。
其次，分析智能构件各参数的几何意义，来确定各几何参数的参照平面或参照线。比如，变截面梁的变截面位置的定义Crank_ R/Crank_ L、梁上洞口的定位及洞口间距的定位参数Openingl -L/Open-in}2，-1等等。
再次，要分析智能构件各参数之间的相互关联关系，以及各参变量的物理特性（设计规范对其的限定），将部分参数设定为被动参数。比如，钢梁上洞口的最大高度设定为梁截面高度的一半、洞口的最小净距要大于或等于梁高等等。
3.4链接分析模型的问题
本工程利用BIM技术软件Revit创建了与实际完全相符的结构物理模型。
但在导出结构分析模型时，就遇到问题：首先，由于异形构件在Revit中是一个构件，导出的分析模型中只有两端节点，且BIM模型中的异形构件截面特性信息丢失，仅处理为等截面构件；另外，多构件交会处，会因BIM模型中构件的偏心定义而导致交汇处出现多个节点。
这些问题要求在分析软件中对分析模型采取人工干预手段，主要涉及：添加构件中间节点、二次定义截面特征、节点合并处理，才能够最大化确保分析模型可以顺利计算。并且，经过处理操作的模型就无法再与物理模型进行同步链接更新。
4总结和建议
（1）结构分析软件与BIM工具软件对构件单元的定义方法的不同是BIM物理模型与结构分析模型实现真正双向链接的障碍。
（2）第三方的结构分析软件应适应BIM技术发展的要求，提供复杂杆元的力学模块。主要是拓广结构分析单元的单元定义变量。
（3）复杂结构单元的定义必须制定相应的规范，对参变量的名称与内涵进行二次规范，这是为了便于各类软件之间能够实现信息互换与共享，落实BIM技术价值最大化。
参考文献：
[1]欧特克公司.Revit Structure 2010用户手册，2009.
[2]Computers and Siructures，Inc.CSI分析参考手册，2004，9.
论文作者:张永超
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/4
标签：模型论文; 结构论文; 构件论文; 截面论文; 技术论文; 参数论文; 物理论文; 《基层建设》2017年第24期论文;