张文 杜立虎
陕西航天机电环境工程设计院有限责任公司 陕西省西安 710100
摘要：现代建筑设计不仅复杂繁琐，工作量巨大，而且还涉及到众多专业、学科，设计中处处体现学科交叉与专业交叉，沿用传统设计方式根据无法满足实际需求。而以建筑信息模型为基础的新设计方法的出现和应用，使建筑结构一体化协同设计成为现实，对建筑多样化功能的实现起到了至关重要的作用。
关键词：建筑信息模型；结构一体化；协同设计；应用
1建筑信息模型研究及现状
建筑信息模型的作用主要体现在减少或避免建筑项目在设计、施工和运营过程中的不确定性和不可预见性，解决设计和施工过程中的沟通障碍和信息断层，实现建筑工程全周期管理。建筑信息模型这一技术出现的前期只局限于理论研究，到近期计算机技术的飞速发展才运用于建筑行业的项目设计运行。
2建筑信息模型主要特征
2.1信息集成
建筑信息模型（BIM）实质上是采用三维模型构建的一个数据库，主要包含建筑几何信息，如构件尺寸和结构空间关系等；建筑物理信息，如材料及构件基本性质和数量等；建筑结构分析信息，如构件具体连接方式、边界条件与荷载等；部分情况下，还能提供制造业信息，如供应商资讯等。在BIM中，无论建筑工程师，还是物业管理人员，都能十分便利的提取各类建筑信息，这也是传统设计方法和该方法的最显著差异之一。
2.2可传递性
BIM应用程序具有如下基本特性：在数据间构建一致性与实时性关联。建筑设计人员不需要对图纸进行自行处理。在对某些内容进行修改以后，利用该系统能在受影响图元中立即反馈修改。除此之外，相同模型能应用在不同用途中，例如BIM既可以施工模拟中应用，又能在结构分析中应用。建筑工程师无需构建多个分析模型，从而大幅提高建筑设计效率。
2.3协同设计
BIM作为新型建筑设计平台，它可在建筑设计、工程施工、项目业主及经营主体间构建沟通渠道，提供用于项目处理的各项信息。利用三维模型具有的碰撞检测基本功能，能根据不同专业遵循的设计原则，完成对不同构件对象之间存在的相互作用进行自动检测。这样一来，可以有效提高各专业人员沟通效率，缩短工程的设计周期，在保证设计质量方面发挥重要作用。
3建筑信息模型在建筑结构协同设计一体化中的研究
3.1应用优势及协同设计
设计师在设计工程绘图时，运用建筑信息模型BIM软件会比传统的计算机辅助设计CAD（ComputerAidedDesign）软件或简单的三维模型软件更加明显的表现建筑工程的结构。基于建筑信息模型技术的协同设计中，最重要的环节是数据信息的及时沟通和共享。应用BIM技术的软件可以给不同专业间的协同作业提供平台，各位设计师只需按分配好的领域内在规定时间上传各自的设计内容，就可实现整个设计师队伍中的信息共享，并及时接受反馈和修改。
3.2建筑信息模型在建筑一体协同设计应用中的特点及难点
BIM的设计特点有三维可视化和信息集成化，建筑信息模型采用数据化的三维实体数据来描绘实体结构，将基本结构构件作为设计模型的基本对象。BIM的另外两个特点为参数化和信息交互共享，建筑信息模型的核心技术就建立参数化的模型数据库，而且可以实现数据库内的各种信息得到及时的交流和共享。BIM软件中关于系统参数和模块参变量的设置比一般的2D视图要复杂得多，在匹配参数时更容易出现问题，造成设计中的不合理。特殊结构构件在结构设计中如果设计的不好，那么视图就达不到预期的结果。另外，设计师往往在使用BIM技术进行设计时注重物理模型能否自动转换为平面施工文档而不是率先考虑安全性。
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4建筑结构一体化协同设计中建筑信息模型的具体应用
4.1建筑可视化设计
BIM以数字化构件形式对真实构件进行表达。这对传统意义上，利用专业软件和无物理信息的建筑几何图形对构件设计方式进行表达的方法，是一个本质上的转变。在建筑的方案设计和初步设计过程中，构建一个三维模型，能直观且快速的对建筑体量进行推敲，深入分析功能布局与建筑造型。在对复杂体系进行设计时，可借助可视化技术，动态演示结构模型，对选型适配性与所选构件尺度表现出的效果进行考察，同时将考察结果作为依据，选定最佳的结构方案。在建筑施工图设计过程中，充分利用BIM能提高设计变更决策效率，对设计过程中潜在的问题与缺陷进行快速检测，从而达到降低设计投资的目的。
4.2建筑参数化设计
在整套模型中，设计文档与模型都存储于相同的数据库，每一项内容都相互关联且具备参数化特点。在此类全面、实时与双向关联性的变更信息传播条件下，能使信息输出具有高的可靠性与一致性，同时这也是BIM的主要特色，可以形成直接面向于建筑设计与建档的优化工作流程。在实际设计中，BIM参数化设计主要表现在下列几个方面：
4.2.1建模过程实现参数化
因现阶段的审美观念发生巨大转变，建筑设计为适应审美需要，不得不大量采用自由曲面，增大了空间定位关系的处理难度。而通过对BIM的合理应用，能使建筑工程师以简单的参数关系定义来构建各种结构形体，同时在施加参数化约束后，还能形成连接，并且为约束提供自动维护。
4.2.2方案优选设计
在对建筑模型进行处理时，伴随项目日益推进，通过会制定多套方案。对这些设计方案而言，既包含概念意义上的方案，又包含详细具体的方案。BIM通过对设计选型的应用，支持设计人员借助一种模型对多套方案进行开发与研究。在经过了量化分析、假设分析与可视化分析之后，能对设计选型进行自由开启或关闭。比如，用户想在屋顶设置天棚与凉棚，但无法确定适宜的材质与布局。此时，设计人员可借助设计选项制定多套方案，由用户自行选择，并在达成协议后，确定主方案。
4.2.3结构分析模型的构建
如前所述，几何信息与物理信息是基本的建筑信息，此外建筑信息模型还应涵盖结构分析信息。对结构实体构件进行创建的过程中，利用BIM可以自动建立分析模型。借助分析与检查功能，能确保分析模型的合理性与准确性，并在软件接口的支持下，向分析软件导入相关信息，通过计算与分析，对构件材料与尺寸进行调整，以此满足设计要求，最后在与BIM进行链接，实现动态更新。
4.2.4自动成图
BIM中的图纸属于项目视图类型。根据不同的图纸类型，可将各种模型视图在图纸中进行添加。传统设计模式中，如果设计出现变更，无论变更程度，都要对图纸信息进行手动修改，不仅耗费大量时间和人力，还容易产生信息不对称等问题，并且大多在传递到施工过程中才被发现，造成无法挽回的严重后果。但BIM中的模型和图纸与信息都能保持一定关联性，其中一方改变，会引起与之有关的所有部分进行相应变化，自动且精准的完成变更传递，能使设计人员将更多的精力注入到结构设计，缓解在变更管理上的压力。
5结束语
建筑信息模型这种新技术带来了高效便捷的建筑设计方法，把从事设计工作的人们从繁琐复杂的传统设计工作中解救出来，发掘设计师的更多潜能和才华。随着计算机软件技术的飞速发展，建筑行业的积极推进和设计单位对BIM的更多的尝试和探索，建筑信息模型技术必将改变现有的建筑设计方式，成为引领建筑设计的新潮流。
参考文献
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论文作者:张文,杜立虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/20
标签：建筑论文; 模型论文; 信息论文; 构件论文; 结构论文; 建筑设计论文; 参数论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;