探究建筑工程BIM结构分析与设计方法

摘要：伴随我国社会经济的不断发展，建筑工程发展也非常迅速。由于现阶段的建筑工程呈现一种信息化与全球化的特点，因此我国建筑工程的发展正处于新的阶段。在信息化技术的辅助下，建筑工程中的BIM信息模式给建筑工程带来了新的定义，本文主要针对建筑工程BIM结构进行分析与设计方法的探讨。

关键词：建筑工程；BIM结构分析；设计方法

中图分类号：TU198文献标识码： A

在建筑行业的飞速发展下，BIM技术的应用不仅使建筑工程项目提高了结构设计的效率，也可以为建筑施工企业带来可观的利益。因此，对于建筑工程BIM结构分析与设计方法进行研究与分析。

一、BIM结构定义

自20世纪50年代计算机辅助设计CAD(ComputerAidedDesign)技术出现以后，整个建筑行业发生了巨大的变化，从维持了几千年的传统手工绘制建筑图纸的生产模式到通过计算机辅助软件进行标准化、批量化出图的新兴模式，在计算机技术的不断完善与创新下，各大软件的生产商如雨后春笋般加入建筑行业相关程序开发的大军，这给建筑行业的发展开拓了更大的空间。传统的二维模型只能提供几何信息，点、线的描述模式过于简单，而不同的项目参与方的需求也不尽相同，总体上来看，大家需要的是能够描述真实建筑所有信息的虚拟建筑模型，包括几何形状、物理属性和材料属性等信息，建筑、结构、暖通、施工、物业等各方能够基于同一个模型各取所需，在保证质量的前提下更快更好的完成工程项目，并在工程完成后依旧服务于建筑的全生命周期的模型。

BIM的实现将从根本上解决规划、设计、施工、运营各阶段信息的断层问题，实现工程信息在全生命周期内的有效利用和管理。对于建筑工程项目中的参与方、各工种之间的有机协调工作显得尤为重要，数字化集成管理全生命周期的建筑信息模型，提高建筑工程效率，减少可能风险的发生，保证建筑信息模型在不同专业之间自由交换和工程各个阶段的实施应用。

二、BIM结构设计难点

分析结构工程师当前所选择的设计方式，其主要借助有限元结构分析软件（程序）来对建筑的结构进行一个大体的规划，在此过程中还要将建模以及结构整体空间受力等相关情况考虑进去，然后另外利用2D绘图工具来绘制传统的2D施工图文档。基于BIM技术的结构设计方式是：工程师将物理模型发送到结构分析软件，分析程序进行分析计算，随后返回设计信息，并动态更新物理模型和施工图文档。BIM技术就结构设计本身而言，其基本理念就是要达到结构计算分析和施工图文档两者相互统一，或者说实现两者间的无缝链接。

建筑师在搭建BIM模型的时候，其主要注重的是模型空间表达的真实性与外观视觉的效果，还有就是物理模式是否能够自动生成2D的施工图文档。与建筑专业相关的计算分析，比如日照分析和建筑能耗分析，对模型数据库的要求也往往仅限于模型的几何外观和空间尺寸，以及材料的物理特性。建筑结构的工程师在搭建BIM模型的时候，不仅要关心物理模型能否自动生成2D施工图文档，同时也要关心物理模式是否可以自动转化为被第三方结构分析软件认可的结构分析模型。由于，建筑结构设计在结构的安全分析中占据着重要的主导地位，因此对于结构设计一定要非常重视。由于结构分析模型中包括了大量的结构分析所要求的各种信息，如：材料的力学特性、单元截面特性、荷载、荷载组合、支座条件等等。所以结构工程师的BIM模型就会因繁多的参数而异常复杂。

BIM技术是一种完全的数据库式的模型，理论上说，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完全可行的。很多BIM工具软件也将自己可以实现与通用的结构分析软件双向无缝链接作为其功能特色来宣传。很多的专业人士都会在具体的应用中发现双向无缝链接是有条件的。即BIM物理模型中采用的构件（单元或族）必须是比较简单或常用的常规标准件。一旦在结构模型中出现复杂的构件，在链接到结构分析软件时就会丢失很多数据。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技术的一大阻碍障碍。

三、BIM设计流程

（一）工作集的设定

工作集就是指多用户的有机协同工作。在日常的设计工作中我们经常会遇到这样的情况，由于整个工程非常复杂，所以想要一个人完成就是不可能的事情，对此Revit给出了解决方案一这就是工作集。通过工作集可以将工作量较大的项目分为多个子项目，化整为零，通过多人共同协作完成，最终集成到同一个中心文件中，方便了项目分工的合理化，加强了各组员之间的协作能力，保证项目可以在较短时间内保质保量的完成。

下面我们来看一下工作集是怎么工作的。我们假设某项目由甲乙两人共同完

成，基于同一个中心文件，甲乙两人分别建立自己的工作集，各自工作集的权限

属于自己。甲乙各自完成模型后将数据集成到中心文件，完成工作。如果需要一方对另一方的模型进行修改，需要获得被修改一方的工作权限。对于保存到中心文件的变更，系统会提示乙中心文件已更改，询问是否进行更新。由此可以实现设计公司的内部、以及工程师、建筑师和绘图师之间的协作工作。

（二）图表与数据相关量

通过Revit建立BIM核心结构模型，在不同视图包括平面图、立面图、剖面

图以及明细表之间实现与数据信息的双向互动。设计过程中任何模型信息的变更

和设计意图的更改都可以在二者之间进行关联。

例如，在进行结构分析前，荷载信息表上会出现大量的数据明细，如果这时需要修改荷载值，那么只需要在明细表中进行修改，系统将自动将此修改反应到模型中，而不需要在模型中去修改。这使得整个设计过程变的简单高效，同时可以节省工程师较多时间而把主要精力放在设计上。

（三）产品操作关联

Autodesk公司基于Revit平台的三款核心建模软件包括建筑(Architecture)、结构(Structure)、暖通(MEP)，三者之间可以彼此访问信息。在整个模型被设计之初，不同专业模型之间可以提前进行构件的碰撞检查，避免施工时由于碰撞问题进行设计变更，延误工期，造成不必要的经济损失。

（四）轴网创建

Revit中关于轴网的创建模式比较单一，也算是一个缺陷。只能手动的一根

根建立，而无法像其他结构软件一样成批的建立轴网。优点在于可以通过导入或链接DWG文件进行轴线拾取绘制轴网，另一方面就是对于整个系统来说，轴网的修改工程也表现出了其强大的特点。Revit可以自动的进行轴网编号、轴号单双侧显示、成批次拖动、可通过导入的DWG文件创建轴线等方便功能。如下图所示，可以通过选中9号轴线，此时所有横向轴线轴号处出现一条蓝色线“锁”工具控制线，与此同时，对于轴线的控制可以共同进行，如果要只控制9号轴线，则把“锁”工具打开即可；而通过控制9号轴线下部的方框可以控制下部是否显示轴线编号等功能。它的注释标注功能也非常方便，通过系统族进行修改，变成符合自己要求效果的显示。它的改变功能模块简单易用。创建的同时修改各项属性参数，得到满足自己要求的标注。

结束语：

建筑工程BIM的广泛应用，使建筑行业发生了质的变化，也推动了建筑行业的发展步伐。但建筑行业BIM技术的应用并不是一朝一夕的事情，尤其是结构设计与设计方案方面，因此在工作过程中要不断的对建筑工程BIM结构设计与设计方案进行科学合理的分析与探究，从而促使建筑行业健康的发展。

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