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摘要：BIM技术是当前建筑业新兴的一种能够保证多方信息交互、三维可视化以及构建化处理的技术。设计阶段是体现建设者意图、指导建设的重要阶段。特别是通过BIM技术提高建筑结构设计的安全性和经济性。分析了BIM技术的基本特征以及BIM技术对建筑结构设计的影响，在此基础上提出了BIM建筑结构设计的基本过程。
关键词：建筑信息模型；建筑结构；设计过程
随着我国科学技术的不断进步以及信息化技术的不断发展，计算机和信息技术已广泛应用于各行各业，尤其是建筑业。传统建筑业一直是一个粗放型产业，生产效率低。这首先是因为建筑行业参与的过程中有大量的参与者，包括开发、设计、施工、监理等单位。同时，施工过程长，环境复杂，增加了建筑业发展的难度。BIM技术的出现对建筑业的有序发展，特别是结构设计具有重要意义。
1BIM技术的特点及和应用意义
1.1BIM技术的特点
1.1.1可视化
可视化是建筑设计中极为重要的特点，在建筑设计中起到重要的作用，最普遍的就是建筑图纸的绘制。BIM技术能够通过三维立体实物图的形式将以前的简单线条设计方案立体呈现在人们的面前，BIM技术所呈现出来的立体图是由构件的信息自动生成的，能够表现出各个构件之间的互动性和反馈性，并达到可视化的效果，这样在建筑的结构设计时就能够保证设计的合理性，使得整个建筑的施工和管理也变得可视。
1.1.2协调性
在建筑行业中协调性是极为重要的，因为在整个建筑的设计施工到管理是要多方面进行协调合作才能完成的，在建筑的建设过程中一旦出现问题也要各方面进行协商解决，寻找解决的方案，从而保证工程建设的质量。在协调性方面，BIM技术有着极大的优势，在普通施工中，上述的情况都是在问题发生之后才能够进行解决，但是BIM技术却能够在情况发生之前对可能出现的问题进行预测分析，通过构建建筑的模型，将建筑中各个位置和系统的信息参数明确的标示出来，生成具体的协调数据信息，从而加大的避免了建筑施工过程中的专业碰撞问题。
1.1.3模拟性
BIM技术的模拟性除了能够模拟建筑物的模型，还能够根据现实世界中的各种条件对对设计中各个项目进行具体的模拟，比如模拟自然界中的光照、电气系统、节能和紧急疏散等情况，通过BIM技术中的各项技术和设备对施工方案和成本进行控制，而且还能够对各种突发的状况进行模拟，对建筑的功能和结构进行全面的设计。
1.2BIM技术在建筑结构设计中的应用意义
1.2.1优化设计流程，以便管理
传统建筑结构施工图设计所采取的二维图纸方式存在较多问题，设计流程复杂，相关设计人员需要结合实际施工情况设计模型并且分析建筑结构，依据结构设计软件实现构建设计以及内力分析；将计算得出的结果提交给相关设计人员，并且对建筑设计模型进行调整，直至满足建筑设计需求；需要根据结构设计进行施工图纸的绘制，由于目前的CAD技术取得了发展，能够利用图层识别技术，进行构件定位以及自动导入轴网等少量信息，但是大量信息还无法兼顾，在绘制建筑结构施工图的过程中，尽管CAD软件能够具备一定的二维图自动生成功能，但是并没有关联性、完整性的信息，还不能够确保信息一致。
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1.2.2BIM技术与传统建筑结构设计相比的优点
工程设计中能够具备完整的信息模型，能实现图档与模型的自动更新以及关联，并且实现相关软件之间的信息转换。通过BIM设计软件建立BIM模型，然后将BIM设计模型导出成为IFC文件，并且采用BIM模型集成与提取平台，对建筑设计模型的结构构件信息加以提取，从而得到建筑结构施工图设计BIM模型。除此之外，还需借助BIM模型的提取，形成建筑结构设计的几何模型，通过BIM模型中的补充荷载对建设结构的合理性进行分析，同时反馈建筑结构模型的状态，根据需要进行模型数据的调整，将建筑模型与设计结果形成的BIM模型有机结合在一起，完成完整的BIM模型。在建筑结构设计过程中，采用BIM模型进行管理，从而帮助结构设计更具可靠性，为工程后期施工奠定基础。
1.2.3构建结构模型以便更直观的进行结构设计
在建筑结构设计中使用BIM技术，能够将设计理念更直观的表达出来。BIM技术不仅能表达最基本的结构物理模型，还能够表达关联信息、管理信息和属性信息等。结构物理模型中包括了截面信息、约束信息、节点信息、轴网信息等；关联信息包括了视图与模型关联、属性与模型关联和构件之间的关联等；管理信息包括模型所有者信息、用户权限信息和模型版本信息等；属性信息包括材料信息、结果信息和荷载信息等。
2BIM技术在建筑结构设计中的具体应用
2.1在建筑结构协同中的应用
BIM技术构建建筑工程模型时，会对工程数据不断的交流和共享。在使用不同设计软件进行设计时，使用中间数据文件提供相应的信息和数据，设置中间数据库实现多系统共享数据，同时可以结合建筑工程中相关的装饰装修、水暖等不同专业的内容，利用统一的处理平台对信息进行合理规范的处理，促进系统内部的信息交流畅通。数据的交流、共享还可以使建筑结构设计顾全到每一个方面，避免过度关注某一点或忽略某一参数，导致结构设计的不完善。
2.2应用于建筑结构性能分析
建筑结构设计需要将建筑的各个部门有机的结合起来，各个部分之间互相调整、协调，彼此之间互相支撑，成为一个建筑整体，分析建筑结构的性能，确保建筑整体结构的牢固、抗震。BIM技术中拥有相应的分析软件，在设计时可以使用软件对相应部分的性能进行分析，将BIM模型导入到软件中，进行准确快速的分析，并根据分析结果对建筑结构设计中存在的问题发现并进行解决，提高建筑工程结构设计的质量。
2.3BIM技术在钢结构工程建模的应用
钢结构工程建模的难点在于结构连接及加强件的布置，钢结构的连接有梁柱连接、梁梁铰接、梁梁刚接等，在进行连接设计时，根据梁的高度将各个连接件做出来，将连接件参数化可以降低做连接件的工作量，在BIM系统中使用共享参数控制螺栓的数量和间距，只需要调节参数就能形成新的连接件。在绘制加强件和连接件时，只需要将加强件和连接件的大样画出来，在施工过程中，对照相应的位置参考大样就能进行施工。
2.4应用于建筑结构与场地分析
在进行建筑结构设计时要考虑到建筑工程所在地的水文情况、地质特征等环境因素对设计产生的影响，建筑周围环境与建筑工程本身相结合才能体现出建筑结构设计的合理性。使用BIM技术与地理信息系统相结合，能够根据地理信息全面模拟出建筑工程场地，并在场地中模拟出建筑工程的模型。方便了设计者分析建筑场地的特点和条件，选择最佳的建设地点，提高場地与建筑结构设计的适应性，保证建筑结构设计的合理性。
3BIM技术在建筑机构设计中的要点
建筑结构设计工作在运用BIM系统中需要将模型发送到分析软件，结构分析软件利用算法来将建筑结构的设计信息反馈出来，并根据用户指令来形成动态的施工图与结构模型，所以设计人员在使用BIM技术中要考虑模型空间的整体真实性，并要对BIM系统的物理模型能否自动生成施工图纸等方面进行充分考虑。建筑结构的安全性是设计工作中设计人员要充分考虑的因素，但是由于建筑施工材料自身力学特征、荷载组合、荷载以及单元截面特性等多种因素会对结构性能产生影响，所以设计人员在使用BIM模型进行分析过程中往往需要面对各项复杂参数。
参考文献
[1]冯楚雪.基于BIM的建筑结构设计流程管理研究[D].湖北工业大学，2016.
[2]吴文勇，焦柯，童慧波，吴礼财.BIM建筑结构设计过程的研究与实现[J].建筑结构，2013，43（S1）：825-828.
论文作者:何俊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/10
标签：模型论文; 建筑论文; 结构设计论文; 信息论文; 技术论文; 建筑结构论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;