建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的应用

广西中盛建筑设计有限公司 530022

摘要：建筑信息模型智能化程度高，可以容纳的信息量大，协调能力强，能显著提高建筑设计质量和效率，提高经济效益。本文结合建筑信息模型的相关理论和技术特点，分析了建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的应用。

关键词：建筑信息模型；建筑结构设计；应用

前言

在建筑设计中计算机成了建筑师主要设计工具，提高工作效率。在这种新兴的设计方式中，设计人员逐渐发现计算机并不只是一个设计工具，还具有强大的功能帮助建筑师更出色地做好设计。在建筑设计中应用的信息技术也从最初的计算机辅助绘图发展到协同设计、虚拟现实等多个方面。

1.建筑信息模型基本理论

1.1建筑信息模型概述

建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息详尽的数字化表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在軟件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

应用建筑信息模型，可以支持项目各种信息的连续应用及实时应用，这些信息由数据库统一管理，质量高、可靠性强、集成程度高而且完全协调，大大提高设计乃至整个工程的质量和效率，显著降低成本。同时从设计阶段开始，也可以使建筑工程更快、更省、更精确地进行，同时使各工种配合得更好，减少了图纸的出错风险.从而实现在低成本下产生出一个更好的设计。而长远得到的好处已经超越了设计和施工的阶段，惠及将来的建筑物的运作、维护和设施管理，并实现可持续地节省费用。

1.2建筑信息模型的技术特点

总的来说，基于建筑信息模型的建筑设计软件系统融合了以下两种主要思想：

1）在三维空间建立起单一的、数字化的建筑信息模型，建筑物的所有信息均出自于该模型，并将设计信息以数字形式保存在数据库中，以便于更新和共享；

2）在设计数据之间创建实时的、一致性的关联，对数据库中数据的任何更改，都马上可以在其他关联的地方反映出来.这样可以提高项目的工作效率和质量。

2.建筑信息模型的应用

2.1参数化设计

在建筑结构设计过程中，基于BIM的参数化设计具体体现在以下几个方面：

（1）参数化建模

参数化建模已经成为BIM的核心特征。由于现代审美观念的转变，建筑多采用复杂的自由曲面，或者与地形结合，起伏复杂，空间定位关系较难处理。通过BIM的参数化建模可以解决这类问题，工程师可以通过定义参数值及参数关系，在不同的参数化间施加一定的能够被系统自动维护的约束，从而创建结构形体，形成关联或连接，以此来处理空间关系。

（2）创建结构分析模型

BIM模型除包含建筑结构物理信息和几何信息，还包含结构分析信息。在创建结构实体构件时，BIM将自动生成分析模型。建立包含杆件拓扑信息、刚度数据、节点信息、材料特性、荷载分布、边界支撑条件等信息丰富的有限元结构信息模型[1]。

BIM的分析检查功能可保证结构分析模型的正确合理，再通过软件接口导人到专门的结构分析软件中，经过计算分析调整构件材料、尺寸以满足结构设计要求，然后链接BIM模型，及时更新。

（3）多方案优化设计

随着项目的不断推进，在处理建筑模型的过程中，一般会探索多个设计方案。这些方案可以是概念上的工程设计，也可以是详细的工程设计；基于BIM的参数化设计技术使用设计选项，允许设计师利用一个模型并发研究多个设计方案。在进行量化、可视化和假设分析时，可以在模型中关闭或开启设计选项功能，使其提供给客户不同的选择方案。在达成协议后，便可指定其中一个作为主设计方案。

2.2协同设计

协同设计与BIM技术的完美融合提高了建筑设计效率，并使得设计质量更高。尽管协同设计的理念已经深入到建筑师和工程师的脑海中了，然而对于协同设计的涵义及内容，以及它的未来发展，人们的认识却并不统一。协同设计可以使分布在不同地理位置的不同专业设计人员通过网络协同展开设计工作。协同设计是在建筑行业环境已经发生深刻变化、建筑的传统设计方式必须改变的背景下出现的，它也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。

目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织管理形式，它包括：通过视频会议、网络消息等手段，使设计团队成员之间跨部门、地域进行成果交流、开展方案评审或讨论设计变更；通过CAD、Revit文件之间的外部参照，使得工种之间的数据获得可视化共享；通过网络管理软件，项目组成员以特定角色登录，可保证成果的实时性及唯一性，实现正确的设计流程管理；通过建立网络资源库，使设计者能够获得统一的设计标准；针对设计行业，开发出基于CAD平台的协同工作软件等。

BIM的出现，从另一角度带来了设计方法的革命，主要体现在以下几方面：从二维设计转向三维设计；从单纯几何表现转向全信息模型集成；从线条绘图转向构件布置；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从各专业单独完成项目转向各专业协同完成项目；从单一设计交付转向建筑全生命周期的支持[2]。

BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖且密不可分的整体。协同是BIM的核心概念，只需输入一次构件元素，各专业共享元素数据并可用不同专业角度操作该构件元素。从某种意义上说，协同已不再是简单的文件参照，BIM技术为未来协同设计提供了底层支撑，大幅提升了协同设计的技术含量，BIM带来的不仅是技术，也是新的工作流程及行业惯例。

未来的协同设计，将不再是单纯意义的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴具备了更广泛的意义，从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维护等各方的集体参与，从而带来综合效率的大幅提升。

2.3建筑信息模型在协同设计应用时应注意的问题

（1）设计人员按照协同设计系统授权分工进行工作。

在项目中每个设计人员的工作重点不同，关注的内容也不相同。因而在系统中各自的权限也不相同，彼此需要通过分工合作共同完成一个项目的设计工作。每一个设计人员侧重于对某一局部负责，根据总体安排来设计图纸、修改图纸。由于大家都是在网络上工作。所有的设计图纸都需要上传到系统的服务器，系统也会将你的设计图纸和设计变更内容自动告知团队中相关成员，供他们在设计时对照参考，避免发生冲突。团队内部每个人需要彼此尊重，互相配合，推动设计整体协调发展。

（2）协同设计要求在统一标准指导下进行

建筑设计信息对建筑设计有重要作用。特别是参与到协同设计中的设计人员、相关专业、各参与企业掌握的信息资源各不相同，如何将这些信息整合。实现信息资源组合的优势以提高设计质量很有必要。在这种整合过程中，該如何将信息分类、转换、交流。必须要在统一的标准指导下进行，否则这些资源优势发挥不出来[3]。

在没有实行协同设计前，由于各人的设计习惯不同，对实行协同设计带来了一定的阻力。因此，进行建筑协同设计必须事先制定相应的标准，这个标准不仅包括制图标准，而且应该包括整个工作流程的规范。正是由于标准统一，各种优势资源才能通过协同设计平台联系起来，共同工作。

3.结语

BIM是一个在计算机上建立起的信息化三维建筑模型，因此BIM十分适合于协同工作的模式。BIM可以使各个专业在同一个模型上进行设计工作，从而实现真正意义上的协同设计。需要注意的是，BIM不只是给设计人员提供一个三维实体模型。同时还提供了一个包含材料信息、物理性能信息、工艺设备信息、进度及成本信息等信息丰富的数据库，正是这些信息，为各个专业利用这些信息进行各种计算分析提供了方便，使设计做得更为深入，更为优化，从而提高了建筑协同设计的水平，为控制整个工程的成本、提高工程的经济效益提供了有力的保证。

参考文献：

[1]孙澄，邢凯，韩昀松.数字语境下的建筑节能设计模式初探[J].动感（生态城市与绿色建筑）.2012（01）.

[2]刘照球，李云贵，吕西林，张汉义.基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发[J].同济大学学报（自然科学版）.2013（07）.

[3]麻曼，吴琼.创建自由形体建筑的建筑信息模型[J].土木建筑工程信息技术.2013（02）.

作者简介：

李海燕，女，广西博白人，助理工程师，从事结构设计工作。