广西建工集团第五建筑工程有限责任公司
摘要：建筑结构设计技术十分成熟，对于结构工程师来说，要接受BIM技术其实难度不大，关键是要能够实现结构分析模型与BIM数据模型的相互转化，这是阻碍BIM技术在建筑结构设计当中应用的关键难点，本文对此进行了分析，仅供参考。
关键词：BIM；建筑结构设计；难点；模型
引言
所谓BIM技术，即建筑信息模型，本质上是一种三维数字技术，但是它与CAD等三维设计软件存在本质上的不同。因为BIM实质上是在三维数据软件中集成了建筑工程各种信息的数据模型，旨在面向建筑全生命周期的信息共享和传递。
1背景分析
2017年以来建筑行业面临洗牌，近期住建部再次颁布重要文件推动BIM技术应用与发展，行业要改革，业内不断在发出促进产业结构升级和技术创新的声音，BIM技术的落地应用已成为最新风口。住建部刚刚结束“两年行动”，在近期再次抛出质量安全行动3年风暴，2017年3月份，住房城乡建设部发布建质[2017]57号文件——关于印发工程质量安全提升行动方案的通知，要求落实《工程质量安全提升行动方案》，希望用3年的实践进一步完善工程质量安全管理制度。方案要求提升技术创新能力，推进信息化技术应用，要加快BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用。
BIM在最近几年发展十分快速，建筑工程中运用BIM的理念已经深入人心，得到广泛的认可，但是如果抛开当前行业中的繁荣景象。从深层次看，BIM在实际应用中所留下的痕迹很少，大多还处于概念阶段，真正依附BIM所产生的价值还未出现。就设计单位而言，BIM技术的运用还处在探索阶段，BIM在实际的设计当中更多是用来建模，后续的具体运用则比较迷茫。似乎BIM模型只能用来看看效果，做一些并不是很实用的分析，可能还比不上其他软件专业，客观上讲真正在设计阶段运用好BIM技术，还需要走较长的一段路。
2BIM在建设结构设计中的应用问题
2.1BIM技术的误区
当前来看对BIM技术的认识，业内还存在一些误区，包括以下几个方面。
一方面，尚未意识到BIM将推动建筑行业革命，在应用中比较被动，BIM尚未在设计单位的战略中体现重要性。甚至基于建筑行业的潜规则，可能部分管理层还害怕透明化带来威胁。
另一方面，对BIM的认识尚且不足，虽然国内目前BIM的应用是从设计单位开始的，但是对BIM的认识尚停留在建模这一功能认识上。尽管BIM的核心就是建模，但是它最终是要达成信息的共享，促进多专业协调。并随着建造进度，加载更多的数据和信息，实现优化设计的功能，进而有效提升建筑质量。
此外，对BIM的期望值过高，技术的革新显然会带来一阵应用浪潮，并在观念上产生软件万能、系统万能的错觉。一旦感觉运用BIM进行设计还没有传统设计软件方便时，BIM技术的应用就会陷入瓶颈，发挥不出来真正的优势。
2.2结构工程师眼中的BIM技术
按照GB/T50083规范当中的说法，建筑结构设计是按照相关设计标注，在保证建筑安全、适用、耐久、经济以及施工可行性的基础上，对建筑结构进行总体布置、技术与经济分析、计算、构造和制图，并寻求设计优化的过程。从结构设计师的角度来看一栋建筑，就是一个镂空的框架（由柱子、悬臂梁组成），承担建筑的竖向和水平上的荷载，保证建筑的安全稳定性。
在结构设计师眼中BIM技术实际上有两个方面，一个是信息模型，另一个是模型管理和应用。
从信息模型来看，对于结构工程师来说，自从出现三维分析以来，结构工程师早已习惯使用类似的信息模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三维模型方便观察，是结构分析的表要条件，模型上已经具备丰富的结构信息，包括材料、支撑关系等等。而从模型管理和应用来看，当前使用的BIM模型，在很大程度上与结构工程师习惯的三维模型是脱节的，一些结构工程师虽然在使用BIM中的信息模型，但还需要重新学习和适应BIM的信息模型技术。而且，当前还缺乏较为成熟的接口方案，在结构工程师习惯的信息模型和BIM的信息模型之间转换还比较困难。所以在一定程度上，结构设计对BIM是最为熟悉的，但却无法发挥BIM最大的优势——协同设计。所以关键还是要实现模型数据的转换。当前也有一些软件可以实现和Revit的转换，如MIDAS，在结构设计时，利用revit初步设计好结构，导入结构分析软件进行分析，修改好后再导入revit当中。这个难点很好解决，关键是很少有结构工程师即精通结构，又精通BIM的协作流程。
3建筑结构设计中BIM技术的应用
建筑结构设计当中的关键点在于结构分析，BIM在这方面优势明显，首先就是基于BIM软件结合业主的要求，进行高效率的建模，并从模型自动生产图纸与报表，进行参数化设计，并实现自动更新。其次，基于BIM进行信息共享，改善设计流程。第三执行全面的建筑分析，包括结构可靠性、建筑性能、成本概算等。
3.1BIM的建筑设计流程
当一个项目启动，建筑设计方创建Revit建筑模型，设立level和grid，创建出3D建筑元素，其中就包括了主要的结构部分，这个阶段的模型为generic element。等到设计达到一定深度，建筑方就可以分享设计方的模型，结构工程师就可以链接下载建筑模型，根据模型来进行具体的结构设计。结构工程师设计的模型只有结构元素，当然也可以设定自己的level和grid。此时建筑方就会剔除模型中的所有结构元素，只保留建筑构造，以便同时进行深化设计，后续再添加MEP的模型（管线模型）等，此时基本形成了一个较为完善的数据模型。从这个流程看，关键是设计协调问题，因为从上述内容可以看出，每一方都是独立的，其创建的模型均拥有自己的元素。当然在模型基本完善后，就可以引入NAVISWORK进行碰撞检测，这个过程中要解除模型当中所有的碰撞，得到一个clash free的模型。
3.2结构设计中BIM技术应用要点
建筑结构设计中BIM技术的应用实质上并不复杂，关键是结构工程师构建的结构模型要能够很好地兼容于整体建筑模型。下文结合实际案例来探索如何解决这些难点。
某项目占地21650㎡，为姊妹办公楼，建筑高度107.1m，地上25层，地下4层。其中地上25层要求在结构柱网基础上满足现代办公楼和现代建筑的理念。优化设计中改进了结构内柱，将建筑结构改造成跨度16m的一般结构梁和25m跨度的最大结构梁的楼面空间。要满足上述要求关键要创建一个可操作性强、灵活通用的BIM建筑模型。
首先，分析异形构件（参考revit软件说明）的特点，据此来构建模型参数，并规划好类型或实例参数（详见revit用户手册）。可以将变截面位置、梁跨度和梁上洞口等构建成实例，截面尺寸、变化细部尺寸等可构建类型参数。
其次，分析参数的几何意义，据此确定各参数的参照线，比如右侧变截面可以设定成Crank-R，左侧则为Crank-L。
第三，分析参数间的关联性及物理特性，其中物理特性一般在设计规范中有所限定。
第四，参考第三方结构分析软件，方便联合第三方软件进行结构设计优化。
第五，项目利用revit创建出的结构物理模型与实际相符，但是在进入结构分析环节时，导出的模型有很多信息丢失，且构件交汇点出现多个节点。这些问题要在第三方软件中进行调整和干预，无疑增加了结构工程师的工作量。同时还可能导致修改后模型无法与revit软件创建的模型进行同步更新。
结语
建筑结构设计当中，BIM技术的应用难点不在于BIM技术是否为高科技，而是兼容性问题。BIM在设计当中真正的优势在于协同设计，结构工程师在一定程度上是熟悉BIM的信息模型的，因为结构工程师已经习惯三维模型分析。但是软件技术上的限制，导致结构工程师惯用的信息模型和BIM的数据模型的互通更新难度大。所以真正阻碍建筑结构设计应用BIM技术的是模型之间的转换问题，所以关键要第三结构分析软件适应BIM技术的发展要求。
参考文献
[1]荣华金. 基于BIM的建筑结构设计方法研究[D].安徽建筑大学,2015.
[2]肖良丽,方婉蓉,吴子昊,王小涛. 浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J]. 工程建设与设计,2013,01：74-77.
[3]潘平. BIM技术在建筑结构设计中的应用与研究[D].华中科技大学,2013.
论文作者:杨彬耀
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/9
标签：模型论文; 结构论文; 建筑论文; 技术论文; 结构设计论文; 工程师论文; 信息论文; 《建筑学研究前沿》2017年第7期论文;