BIM建筑结构设计过程的研究与实现

胡夏越

摘 要 BIM技术是利用数字化技术，建立工程三维模型，同时为模型建立实际信息库的一种新兴建筑设计工具。BIM建筑结构设计有极高的设计效率，但其信息一体化比较难达成。因此，现阶段的BIM建筑结构设计要重点发展应用流程。本文针对BIM建筑结构设计过程进行了讨论与研究。

关键词 BIM技术;建筑结构设计;研究

传统建筑结构设计是利用手工绘图与计算实现的，效率较低，比如一栋普通多层楼房的设计普遍需要三个月以上。随着计算机技术的发展，设计师利用CAD进行设计，摆脱了复杂低效的手工绘图，现今已通过BIM技术彻底摆脱绘图。BIM建筑设计应用是复杂的，它不仅要对建筑的几何、属性、状态等信息进行添加与设计，同时还包含空间、运动等状态信息设计。未来的BIM发展重点是AutoCAD自动出图与Revit快速转换这两项技术。

1利用BIM技术的原因

建筑结构设计需要描述建筑墙、柱、梁、板等构件的规格，包括几何形状、尺寸、载荷分布、约束、强度要求、结构要求、构件相互关系等参数信息，这些信息是结构设计的基础保障，不论是传统结构设计还是BIM结构设计都是围绕这些信息记性展开的。然而传统设计完全依靠人力，相对于如此庞大的数据信息人力工作明显效率不高;而BIM技术的自动化、信息化程度高，能节约大量信息采集、录入的时间。基于效率这方面原因，应利用BIM技术进行建筑分析。

建筑结构设计过程可以分为四个阶段：方案设计、结构分析计算、成图、检测，各阶段有不同的数据产物，分别是：模板图、计算模型、施工图、检测模型。传统设计的这四个阶段都是相对独立的，整体性差，从而导致设计效率低;而BIM技术整体性强，可以实现方案设计、结构分析计算、成图、检测四个阶段的内部一体化，同时还可以先结构、建筑、施工三者信息的外部一体化[1]。

2BIM建筑结构设计流程

目前的BIM建筑结构设计还不能达到全面化，无法明确设计工作分工，因此设计单位设计工作与结构计算工作内容仍存在交叉。要解决只一点不只是多专业协同通过就能达到的，还要实现计算机技术的提升，比如将目前CPU运行速度提升10倍，才可以满足全面BIM三维设计。具体可以概括为：结构信息一体化、软硬件技术条件成熟两方面。

对于目前的BIM建筑结构设计，包括两个阶段的设计：

（1）第一阶段设计流程。首先要进行Revit下的结构设计，导出结构模型，同时进行结构计算，从而确定结构方案;然后生成结构模板图，利用模板图对结构模型的自动更新修改，经过结构计算后，生成施工图;最后，确立准去的结构模型，并给予Revit进行碰撞检测。

（2）第二阶段设计流程。利用第一阶段获得的结构模型进行建筑的三维结构模型设计。

上述BIM建筑结构设计流程能满足建筑设计需要，但同时也为BIM技术发展树立了两大难题，一个是在出图过程中反复使用的CAD自动成图技术，另一个是结构模型设计中使用的Revit转换技术[2]。

3BIM结构模型分析计算

3.1 分析准备

BIM结构模型分析计算是利用ETABS结构有限元分析软件完成计算的，需要将Revit中的结构模型导入ETABS中。需要注意的是，此时的导入是双向的，也就意味着导入之前需要一些准备工作。

首先，是结构模型载荷的准确定义，这是保证分析计算准确性的重要步骤。此时若是回到Revit中重新定义载荷，在导入ETABS中，不仅增大了工作量，而且提高了错误概率，通常载荷定义是在计算软件，也就是ETABS中进行的，不仅定义、计算更加方便，其定义的载荷更好，因为ETABS中包含了载荷类型的定义，节约了重新定义的时间，可以直接进行数据的修改[3]。

其次，是模型一致性的检查。在结构模型完成的同时，Revit会自动生成一个与结构模型相对的分析模型，这个分析模型是专门用啦计算分析的，这是因为ETABS只能接受分析模型，从而保证结构模型与分析模型的一致性。

3.2 导入

ETABS开发了能与Revit模型记性数据交换的程序，因此ETABS分析Revit模型是可行的，反之，Revit可以建立与ETABS分析结果相对应的模型，具有双向性。此外，Revit模型可以保证BIM模型的外部一致性，同时作为出图的基础。

ETABS的应用程序会将Revit模型导出计算模型，生成ETABS分析模型，之后设计人员可以在软件中对模型的载荷、约束、强度等参数进行设定以及分析，同时对分析模型进行详细检查[4]。

4BIM设计图纸绘制

图纸是一个设计的最终成果，BIM建筑结构设计也不例外。在BIM结构设计中，仍采用传统的二维结构平面施工图进行表达。具体绘制方法如下：

要先将Revit转换为平面视图，从而自动生成机构平面图，可以很明显区分结构可见部分（实线）以及不可见部分（虚线）。此时可以通过“线处理工具”对线型进行修改，还可以通过注释添加图纸的文字说明。最后导出成图，包括梁结构平面图、楼板平面图、柱墙平面图等详图的绘制出图。

BIM技术二维图纸出图效率仍不是很高，有很多影响因素，比如信息重复，BIM模型中已经包含构建的配筋信息而二维平面图仍要在导出配筋信息;再比如设计人员仍保留CAD设计的思路进行BIM二维平面图的出图工作。这些都降低了BIM绘图效率，需要在未来加以解决[5]。

5结束语

BIM建筑结构设计不仅协作性强、数据信息量大、共享程度高，适合未来日益复杂化的建筑工程设计。一方面可以提高各专业之间的协同性，发挥各专业的特长提高设计质量;另一方面可以提高建筑设计工作的效率，加快建筑设计流程。

参考文献

[1] 蒋慧，李希胜.基于BIM的建筑结构协同设计关键问题研究[J].森林工程，2018，34（6）：102-108.

[2] 赵华英，李元齐，陆扬.BIM结构设计企业级标准研究[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（4）：15-21.

[3] 吴文勇，焦柯，童慧波，等.BIM建筑結构设计过程的研究与实现[J].建筑结构，2013，43（S1）：825-828.

[4] 刘照球，李云贵，吕西林，等.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），2010，38（7）：948-953.

[5] 赵华英.BIM结构设计应用[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（3）：

30-39.