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摘要：BIM技术，由于结构物理模型与结构分析模型之间尚未实现完美对接，造成该技术在我国结构设计中的应用受到限制。本文拟对BIM技术在国内结构设计应用的可行性进行研究，以期为加强和改进BIM技术运用提供有价值的参考。
关键词：BIM技术，国内结构设计，可行性分析
BIM，其全称是BuildingInformationModeling，翻译成中文意指建筑信息模型，是一种全新的理念和技术，正受到国内外学者和业界的普遍关注。作为一种新兴技术，各种各样不同类型的建筑项目都可以在BIM平台中找到自身所需的解决问题的办法。研究表明，作为支撑建设行业的新技术，BIM涉及不同应用方、不同项目阶段以及不同专业的综合应用，其发展离不开软件的支持，但绝不是一个或一类软件的能够加以解决的。美国BuildingSMART联盟主席DanaK.Smitnz曾说过，“依靠一个软件解决所有问题的时代已经一去不复返了”。因此，有必要对BIM应用软件进行深入研究，分析该技术在国内结构设计中应用的可行性，从而发挥BIM更深层次的价值。
一、当前我国结构设计中BIM技术应用实际
在近些年里，BIM技术的发展十分迅速，BIM的理念在建筑工程中的具体运用已经深入人心，得到了十分广泛的认可。然而，从总体情况来看，国内BIM应用起步相对较晚，与发达国家相比仍然处于BIM技术运用的初级阶段。抛开当前行业中的BIM技术运用的繁荣表象，从深层次对BIM技术实际运用情况进行分析，不难发现BIM在实际应用中所留下的痕迹很少，大多情况下仍然处于概念阶段，真正依附BIM所产生的价值还未出现。目前，BIM技术在一些工程项目的具体实施过程中，已经开始得到一定程度的应用。针对BIM技术的标准化，我国政府和学术界先后进行了一系列基础性的研究工作。2007年，中国建筑标准设计研究院提出了JG/T198－2007标准，2008年又将该规范转化为国家标准。2010年清华大学软件学院BIM课题组提出了中国建筑信息模型标准框架，其中技术规范主要包括三个方面的内容，分别是数据交格式标准IFC、信息分类及数据字典IFD和流程规则IDM，BIM标准框架主要应包括标准规范、使用指南和标准资源三大部分。
然而在项目的运营阶段，BIM技术并未得到充分应用，使得运营阶段在建设项目的全寿命周期内处于“孤立”状态。然而，在建设项目全寿命周期管理中理应以运营为导向实现建设项目价值最大化。如何使得BIM技术最大限度符合全寿命周期管理理念，提升我国建设行业生产力水平，值得深入研究。通过进一步的分析比对，我们发现即使就某一个具体阶段的BIM技术来说，其应用价值也没有真正达到充分的实现，例如，在设计阶段中的“绿色设计”、“规范检查”、“造价管理”三个环节，仍然出现了“孤岛现象”。如何统筹管理，实现BIM在各阶段、各专业间的协同应用，是我国结构设计中对于BIM技术应用的薄弱环节，也是未来研究的关键。
二、BIM技术的主要特点
一是具有可视化特征。在传统的结构设计过程中，通常都是借助二维的图纸对三维的实体进行想象，而BIM技术则使设计进入了一个新的阶段，即通过三维实体建模，使人们可以直接地对实体建筑情况进行了解。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除了展示结构设计效果图以外，通过BIM技术的可视化效果，还可以有效增加不同专业之间的沟通与交流，辅助设计者和决策者在可视化的状态下进行讨论并作出相应的决策。
二是具有协调性特征。BIM技术通过对建筑进行三维建模，将建筑内的各种信息数据形成专门的文件，不仅有助于解决不同专业之间的冲突与矛盾，还有助于对结构设计的诸多方面进行协调。比如在针对电梯井进行布置时，可以通过BIM技术的数据信息进行分析，将其与其他设计布局及净空要求进行充分的协调，还可以对防火分区、地下排水布置等专门性的部署与其他设计之间进行协调，从而减少建筑施工过程中的矛盾和相互影响。
三是具有模拟性特征。BIM技术的建模，不仅仅是由二维模型升级为三维模型，而且可以对模型进行一定的操作和调整，比如说可以对建模进行放大、缩小、旋转等操作，使许多现实操作中难以观察到的细节情况得以被发现。在设计过程中还可以借助BIM技术对模型进行一定程度的调整，对现实建筑中可能出现的问题进行模拟演练，从而预先发现问题并研究分析应对方案。
四是具有优化性特征。在现代建筑领域，许多知识是设计人员或者施工人员所难以完全了解或者掌握的，特别是海量的信息数据，对于结构设计有着十分重要的参考作用，但相关参与人员却不一定能够明白或理解相关的信息内涵。通过BIM技术，可以借助先进的软硬件对各类信息数据进行运算和分析，并得出人们能够快速理解的意见或结论，从而为人们作出决策提供参考信息。
三、BIM技术在国内结构设计中应用的可行性分析
随着我国建筑信息模型平台的日益发展，BIM技术在国内结构设计中的应用也愈发成熟，比如在上海世博会上，国家电网企业馆、世博文化中心等场所在设计和管理上都或多或少地运用了BIM技术。当前已经出现一些第三方软件，可以实现结构分析模型与BIM模型之间的转化。如MIDAS，在设计时先利用BIM软件REVIT进行初步结构设计，然后利用第三方软件转换成结构分析软件适用的格式，修改后再次转换并导入REVIT。虽然这个过程比较麻烦，但也基本解决了结构工程师的不习惯问题。实质上，BIM模型本身就在结构分析上具有优势，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。在这里，我们以某办公楼项目为例，对BIM技术在国内结构设计中应用的可行性进行分析。
（一）项目概况
某办公楼项目，其占地面积为21650㎡，楼层的总高度为107.1米。办公楼的地上25层，设计要求在结构柱网并且满足现代办公楼和现代建筑的理念，同时，还需要将建筑结构改造成跨度16米的一般结构梁和25米跨度的最大结构梁的楼面空间。上述要求，实际上只是建筑结构设计中相对较少且简单的设计要求，然而即使如此，要满足上述要求，必须要创建一个可操作性强、灵活通用的BIM建筑模型。
（二）应用流程
在应用BIM技术进行结构设计，应当先行搭建一个BIM模型。通常情况下，该模型由设计方完成，它可以设定level和grid。当然，在目前的阶段，BIM模型仅仅是一个概念模型，并不具备太多的信息数据和建筑特征。当这个模型达到一定深度时，就可以对相关数据信息进行共享，由结构工程师对模型进行下载，并在此基础上进行结构设计。此时建筑方就可以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。
（三）应用要点
第一步，分析异形构件。必须要紧紧围绕结构的主要特点，对模型参数进行精准的选取并做好相应的划分。比如说，可以将变截面位置、梁跨度和梁上洞口等的参数划分为实例参数，截面尺寸、变化细部尺寸等可构建类型参数。第二步，对之前划分好的模型参数，详细分析其中包含的几何意义，并根据分析结果确定参照线。第三步，参考建筑结构设计相关规范的要求和标准，对各项参数的物理特性以及关联性进行分析。第四步，利用第三方软件渠道，将模型参数及分析结论导出到结构分析软件，方便结构分析和设计优化。通常情况下，结构工程师利用REVIT软件构建的结构物理模型，基本上都可以符合建筑项目的实际需要，然而通过第三方软件进行结构分析，可以发现导出的模型中实际存在着信息遗失等问题，如果在第三方软件中调整，不仅会大幅增加工作量，而且有可能与REVIT软件中设计的模型不一致，难以实现同步更新。
四、结束语
随着科学技术的深入发展，借助BIM技术进行结构设计具有着十分明显的优势，但是同时也存在着诸多的阻碍。不论是建筑设计及BIM技术人才的缺失，还是计算机软件和数据等兼容方面的问题，都会影响到BIM在结构设计中的应用。因此，国内结构设计必须着力解决包括上述两个阻碍在内的问题，使BIM技术的应用更加具有可行性，从而有效推动我国建筑结构设计技术的创新发展。
参考文献
[1]姜莹.BIM技术在国内结构设计中应用的可行性分析[J].建筑工程技术与设计，2016（16）.
[2]陈硕.建筑结构设计中BIM技术的应用探讨[J].低碳世界，2015（28）：202-203.
[3]贾勇.简析建筑结构设计中BIM技术的应用探讨[J].工业c，2016（9）：00154-00154.
论文作者:王晨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/18
标签：结构设计论文; 技术论文; 模型论文; 建筑论文; 结构论文; 信息论文; 阶段论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;