基于BIM技术的建筑结构设计研究

（浙江御见建筑设计有限公司 浙江杭州 310020）

摘 要：随着我国科学技术的进步，在当前的可持续发展背景下和建筑资源浪费现象，以建筑的设计方法的发展方向作为切入点，分析建筑资源的现状和可持续发展之间的矛盾现状。传统的设计方法已经不能满足可出续发展的设计需求。当今的媒体化时代，建筑异化为图形，建筑图景化的现象使建筑失去了一个相对清晰的本体内涵；同时，我国建筑业发展模式以粗放为主，设计与建造的过程中无法对接，造成资源的浪费，建筑品质的缺失。针对以上问题，建筑工业将是对其的解答，也是未来建筑业发展的必然趋势。

关键词：BIM；建筑设计；建筑结构；设计研究

传统的建筑设计中，建筑师把设计作为一种艺术的追求，导致不同专业的交流减少，各行各业的发展相对孤立。在建筑设计中忽略了新技术、新材料对建筑发展的影响；建筑完成度不{，造成建筑设计的质量不佳。集成设计包括设计制约因素的迭代，是从建筑师角度出发，设计流程中的设计要素的集成，提高设计的准确性。

一、BIM的基本理论

（一）BIM基本概念

BIM的中文概念为建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，统筹性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

计算机设计软件的多样化促使建筑行业发生了重大变革，从传统的手工绘制建筑设计图纸的生产方式过度到使用计算机软件辅助制图。由于及计算机技术的不断发展提升，各大软件开发商大批的加入建筑行业，加剧了建筑行业的激烈竞争。传统的建筑行业运转模式已经不能满足建筑行业形式的发展。

1975年，一篇刊登在美国杂志上的文章中提到了一个概念，建筑描述系统--BDS。它的作者是卡耐基麦隆大学的查理伊斯特曼博士。这是BIM的一个早期的工作模型，查理提出，“所有的信息都是互拥牡湫驮素”，在相同的元素阐述中获取不同的建筑模型视角图；对于不同布局的修改只需通过一次操作，就可以修改所有绘制图形；不同计算数据分析都可以与这个描述进行逐一对接，最终得到工程运算和估计的材料数量，最后形成一个有机统一的数据库。

（二）BIM的实现价值

BIM的信息交换和共享要在IFC标准、IDM信息交付手册、IFD国际框架字典基础上形成框架基础。

所谓的IFC标准（Industry Foundation classes）指的是包括全部项目信息之间的整合，涵盖所有的建筑工程内容。从2002年起，成为国际正式的ISO建筑衡量标准。它作为一种面向于广泛建筑工程领域的集合体，以数据交换格式为主要衡量标准，规范了项目工程和工程数据。它的主要内容包括：工程的信息描述方式和工程信息的获取方式。其中，工程信息的描述分为四个类别：由低级到高级依次为信息资源层、信息框架层、信息交互层、信息领域层。信息资源层用来描述整体结构的分散信息资源。这一层级是IFC标准的基础，一切的信息资源都是为临近的上一级服务的。例如：几何模型资源、材料属性资源、日期时间资源、约束资源等；信息框架层指的是描述建筑工程信息的整体框架。与下一层级组成并与上一层的信息资源组合、建立联系；信息交互层即描述建筑与其他相关行业的信息转化内容。这是对IFC标准的深化层级，基于这个层级的标准之上，对建筑各个基本结构的进行更加详细的分解。例如：空间元素、设备元素、管理元素、共享元素等；信息领域层，主要描述的是各个行业领域的专业信息资源。例如：设备管理、结构设计、施工管理、暖通等。这四个层级分别包含不同的信息描述内容，遵循相互对应的规则，各个层级之间只能使用本层级或邻近下一层级的信息资源，这样可以保证上层信息资源产生变化时不影响下一层级的数据内容。

IDM（Information Delivery Manual）即信息交付手册。是基于IFC标准下对现有的建筑工程信息进行转化以及建筑各个阶段完成任务的总体概况，针对项目的参与方和项目的不同阶段解决信息的组装问题，满足建筑的模型的需要。

IFD术语的中文意思为国际框架字典。就是将同一概念、同一语言、同一类别的建筑内容进行归纳、命名。通过GUID（Global Unique Identifier）对每个概念进行信息化的重新排列组合，对不同对象的相关数据进行提取，最终得出具有相同点的结论，由此组成完整的概念框架。

二、BIM的建筑设计方法

20世纪80年代末，计算机的计算设计软件走进我国的建筑工程，计算机设计应用软件的使用使建筑行业的工作效率和设计质量得到了根本性的飞跃。CAD这一应用软件以平面为基础，创造点、线、面相互连接的形式来呈现设计内容，这与传统的手绘图纸一样，并没有改变传统的设计基本模式。建筑物的形状越来越复杂，对建筑功能的要求也多种多样，借助于CAD设计软件的建筑设计方法的弊端逐渐显现出来。

在方案阶段，较侧重于建筑外形的设计美感和建筑的主要格局。这一阶段主要在于建筑设计师和结构工程师的良好沟通。从艺术美感方面、建筑物的功能方面和力学的角度综合分析建筑物的主体布局结构。这个过程可以借助BIM的设计方案设计软件在三维的立体空间中展示建筑设计师的设计成果和设计理念，与结构工程师进行商议，初步确定建筑的设计方案和结构方案。

建筑师可以在建筑的初步设计阶段利用BIM建筑模型软件在设计方案的基础上依据水暖电业的修改意见进一步细化、完善设计方案和BIM建立的建筑模型。其次再考虑构建的位置、设备。之后确定合理的工程预算。协调各专业间技术工种存在的沟通问题，形成初步的文件设计稿。分三个步骤完成：第一，加载BIM建筑模型。在建筑结构的设计过程中要围绕建筑模型的构建展开，避免影响建筑的艺术美感和建筑的实用功能。例如：在独立别墅的建设项目中以结构样板为原件，将设计的建筑模型导入到结构样板的数据文件中，通过识图的可见导入专业的模型作为参照模型。第二，布置受力受力构件。虽然BIM的最终模型是以三维立体的图像展示的，但他的结构化分仍然是在平面图中绘制。所以，平面图出现的构件同样也会在三维的图像中出现相同数量的构件。在BIM的模型设置中可以采取利用多个窗口或显示器同时进行的方法将构件布置的结果实时的传输到其他专业三维模型中；还可以采取BIM的检测方法，减少各个模型之间的冲突。在基础的BIM基础模型软件建成之后，需要对有限的模型结构进行预算，结合模型中的几何尺寸等条件通过间接地方式分析数据。

结构构件剖面图 实时显示三维模型

检查构件碰撞 三维模型

在进行图纸的施工阶段，主要是将初定的设计模型立体的反映在三维的图像上，结合建筑的形状、结构、水暖电的要求进一步的完善基础模型。施工图的最终文件是要在合理的范围内符合设备材料的采购、施工的要求。

结束语：

BIM的产生为建筑设计行业带来了一场风声血雨的技术革命，它为建筑设计行业创新了新的信息管理方式，并且在较短的时间内广泛的受到了建筑行业专家的认可。本文通过对BIM的基础理论介绍和总结，对模型的结构、过程做出了详细的分析，阐述了BIM建筑设计的基本方法。就现阶段我国建筑业发展的情况来看，BIM在未来的发展中将会更加重视模型的结构设计的安全性，最大程度的减少经济方面的阻碍因素，加大模型建造过程中的可实用性调整；在模型的具体项目中引入创新型的技术，直观的展现模型的结构设计过程，系统的进行模型的合理设计，解决技术中存在的各项问题，降低建筑设计企业的行业风险，在发展中努力的探索适合我国建筑业的发展道路。

参考文献：

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