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摘要：对大部分企业来说，如何提高 BIM设计的效率是一个逐步需要改进的问题。BIM技术是许多建筑设计单位提高设计质量的重要手段。本文在对建筑BIM协同设计的概念和意义有了一定的理解后，基于BIM技术的新型设计方法(以下称为“BIM设计”)，本文提出了一套协同设计方法和流程，探讨了BIM设计中存在的问题，展望了BIM的应用前景。
关键词：BIM设计；建筑结构；协同设计
0.引言
BIM (建筑物信息模型)以3D数字技术为基础，整合了建筑物整个生命周期的工程数据信息，被认为是建筑业节约成本、缩短工期的有力工具。当前，建筑设计正处于由传统设计向 BIM设计转型的过程中。信息流动与结构施工图协同设计过程是协同设计中急需解决的问题。虽然有些设计单位已经完成了将设计成果由二维工程图转化为三维模型的工作，但结构分析与施工图设计仍是结构设计过程中的两个独立的环节。因此需要加强基于BIM的建筑结构协同设计关键问题研究。
1.BIM技术概述
在建筑结构设计过程中采用 BIM技术，既能有效地控制施工质量，缩短工期，又能节约项目投资成本，有效保证了整个施工的安全。对拥有大量工程数据的建筑业而言，信息技术的应用可以发挥其巨大的价值。在建筑行业中， BIM技术的核心技术原理的应用与推广，将为建筑设计打开一扇新的大门。BIM技术的基本思想是通过数字化模型来实现建筑结构的设计、施工和管理。在 BIM应用方面，可归纳出以下几个主要功能：支持协同设计、工作传递和信息集成。
2.BIM技术在建筑结构协同设计中应用
2.1建筑结构协同设计的理念
建筑协同设计的理念满足了建筑、结构、设备等部门平台下有序作业的需求，逐渐引起建筑企业的重视。利用 BIM平台，利用核心建模软件对建筑工程中的各个环节进行建模，将建立好的项目中心文件连接起来，重新创建或修改中心文件，使中心文件具有信息共享功能。中央数据库实质上是建筑信息模型，通过在 BIM技术平台上使用碰撞检测功能，可以改进设计人员的设计，如管线之间的碰撞检测，建筑布局和建筑开口的碰撞检测等。在建筑结构设计中采用协同设计的思想，能有效提高结构、施工、设备等部门之间的沟通效率，加快设计进度，充分节约资源，提高施工企业的运作效率。
2.2传统结构设计与BIM协同结构设计对比
线性模式通常是传统建筑结构设计的主要设计模式。建筑设计中的结构和MEP主要以二维建筑图纸为主。各专业间的信息交换只能通过常规或节点式提供资料进行。工程结构分析与施工图设计是分开进行的。通过结构分析与计算，为施工图设计提供指导，并最终确定构件尺寸及钢筋位置。该设计模式缺乏有效的协作与交流。建筑师向结构工程师传达的指示和结构工程师对设计信息的反馈，可能会造成混乱和滞后，影响工作效率。基于相同的三维参数模型，BIM协同结构设计形成闭环。通过中心服务器，可以实现各个专业的同步设计。上游和下游的专业人员能够无缝地传递和分享各学科的设计信息。一体化的结构分析与施工图设计。二者通过 BIM模式实现信息共享和链接变更，可以大大减少专业人员之间的协作时间，使设计任务更有效率、质量更高。
2.2基于BIM技术的可视化设计应用
利用BIM技术可以实现建筑构件的数字化，使虚拟环境中的建筑构件能够代表真实环境中的情况。BIM技术的出现，改变了以往用计算机辅助绘图软件来代替几何图形设计的做法。利用BIM技术和基于BIM技术平台的可视化技术，在设计方案实施的初期，通过动态显示建筑物的结构模型，可实现建筑物结构选择的合理匹配控制，得到最好的建筑设计方案。基于 BIM技术的可视化设计可以在施工图设计阶段减少工程设计中的断层和工程设计中的投资。
2.3基于BIM技术的参数化设计
（1）有关数据参数模拟。在建筑设计中，复杂自由曲面的应用越来越普遍。在 BIM技术中，定义不同参数之间的参数关系，限制和关联不同参数，并结合建筑物的地形特征进行结构形体的创建，因而可以大大提高设计效率。
（2）建筑结构分析模型的建立。它不仅能处理建筑结构的物理和几何信息，而且能对结构信息数据进行科学的分析。利用 BIM技术，当建筑物的物理实体建立后，分析模型可以自动生成，结构信息也可以被自动分析，如对构件拓扑、刚度数、节点的信息等进行分析。利用 BIM平台的分析检验功能，保证了分析模型的合理性，将设计方案导入到专业结构分析软件平台中，可以对结构构件的尺寸、性能进行自动分析，保证建筑构件符合结构设计的规范。
（3）多方案的结构优化设计。在施工项目施工过程中，可能会出现许多相关的解决方案来处理建筑模型。因此，设计者就可以在参数化 BIM平台上利用结构设计模型并行设计，并据此开发多种解决方案。当进行模型的可视化、量化和假设分析时，相应的选项将在模型中设置。举例来说，业主需要在阳台上安装凉棚，但具体的布局和材料设计师在设计时却不能决定。借助设计选项的功能，可以开发多种方案供用户选择。设计人员可利用 BIM平台，根据结构优化设计的需要，利用方便有效的项目数量统计功能，了解相关设计信息，编制项目预算。
（4） BIM的自动绘制功能。工程图纸是建筑结构设计信息模型最直接的体现。有很多种模型在图片中，如平面图、剖面图、立面图和三维视图。常规的设计工作中，当设计计划需要调整时，往往需要手工修改图纸。由于实际施工过程中设计者和施工方之间的信息不对称，如果设计方案出现问题，就会造成工程返工，给施工单位带来巨大的损失。采用 BIM技术的优势在于建筑结构设计图与相应的模型、数据信息具有一定的相关性。设计者只需关注建筑的结构设计，而不用担心设计上的调整和变化。
3.BIM应用的相关思考
目前 BIM的应用非常广泛，BIM技术在建筑工程中有很高的应用价值。相对于传统的结构设计方法， BIM技术可以更好地与建筑设计部门的碰撞检查结合起来，以改进建筑项目的整体协作设计模式，并大大改善各部门之间缺乏有效联系的状况。当前，BIM的应用还存在以下几个问题：（1）BIM应用中的相关问题。近年来，许多高级工程师一直采用二维设计方法进行建筑结构设计，而BIM技术中采用了三维设计方法，对于工程师来说调节和重新适应要花很多时间。（2）在BIM技术的技术问题上，需要考虑相应的软硬件。当前，国内BIM技术软件市场软件还很不完善，图纸也不够详细。绘图完成后，设计者需要填写资料，所以工作量仍然很大。（3）关于BIM设计流程的问题。在建筑结构设计中，BIM技术主要应用于三维绘制，与传统的二维绘制审批流程存在着较大的差异。建筑结构设计应重视BIM的应用，并将其作为BIM技术推广的重要手段。
4.结束语
在BIM的推动下，基于BIM的协同设计是建筑设计发展的必然趋势，能有效提高建筑设计的效率和质量。以BIM为基础的施工图设计，首先要转变观念，建立规范、科学的设计流程，以信息传递和信息应用为核心，对其进行深入的对比分析和研究。
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