建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的應用

廣西中盛建筑設計有限公司 530022

摘要：建筑信息模型智能化程度高，可以容納的信息量大，協調能力強，能顯著提高建筑設計質量和效率，提高經濟效益。本文結合建筑信息模型的相關理論和技術特點，分析了建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的應用。

關鍵詞：建筑信息模型；建筑結構設計；應用

前言

在建筑設計中計算機成了建筑師主要設計工具，提高工作效率。在這種新興的設計方式中，設計人員逐漸發現計算機并不只是一個設計工具，還具有強大的功能幫助建筑師更出色地做好設計。在建筑設計中應用的信息技術也從最初的計算機輔助繪圖發展到協同設計、虛擬現實等多個方面。

1.建筑信息模型基本理論

1.1建筑信息模型概述

建筑信息模型，是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對該工程項目相關信息詳盡的數字化表達。建筑信息模型是數字技術在建筑工程中的直接應用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對，并為協同工作提供堅實的基礎。

應用建筑信息模型，可以支持項目各種信息的連續應用及實時應用，這些信息由數據庫統一管理，質量高、可靠性強、集成程度高而且完全協調，大大提高設計乃至整個工程的質量和效率，顯著降低成本。同時從設計階段開始，也可以使建筑工程更快、更省、更精確地進行，同時使各工種配合得更好，減少了圖紙的出錯風險.從而實現在低成本下產生出一個更好的設計。而長遠得到的好處已經超越了設計和施工的階段，惠及將來的建筑物的運作、維護和設施管理，并實現可持續地節省費用。

1.2建筑信息模型的技術特點

總的來說，基于建筑信息模型的建筑設計軟件系統融合了以下兩種主要思想：

1）在三維空間建立起單一的、數字化的建筑信息模型，建筑物的所有信息均出自于該模型，并將設計信息以數字形式保存在數據庫中，以便于更新和共享；

2）在設計數據之間創建實時的、一致性的關聯，對數據庫中數據的任何更改，都馬上可以在其他關聯的地方反映出來.這樣可以提高項目的工作效率和質量。

2.建筑信息模型的應用

2.1參數化設計

在建筑結構設計過程中，基于BIM的參數化設計具體體現在以下幾個方面：

（1）參數化建模

參數化建模已經成為BIM的核心特征。由于現代審美觀念的轉變，建筑多采用復雜的自由曲面，或者與地形結合，起伏復雜，空間定位關系較難處理。通過BIM的參數化建模可以解決這類問題，工程師可以通過定義參數值及參數關系，在不同的參數化間施加一定的能夠被系統自動維護的約束，從而創建結構形體，形成關聯或連接，以此來處理空間關系。

（2）創建結構分析模型

BIM模型除包含建筑結構物理信息和幾何信息，還包含結構分析信息。在創建結構實體構件時，BIM將自動生成分析模型。建立包含桿件拓撲信息、剛度數據、節點信息、材料特性、荷載分布、邊界支撐條件等信息豐富的有限元結構信息模型[1]。

BIM的分析檢查功能可保證結構分析模型的正確合理，再通過軟件接口導人到專門的結構分析軟件中，經過計算分析調整構件材料、尺寸以滿足結構設計要求，然后鏈接BIM模型，及時更新。

（3）多方案優化設計

隨著項目的不斷推進，在處理建筑模型的過程中，一般會探索多個設計方案。這些方案可以是概念上的工程設計，也可以是詳細的工程設計；基于BIM的參數化設計技術使用設計選項，允許設計師利用一個模型并發研究多個設計方案。在進行量化、可視化和假設分析時，可以在模型中關閉或開啟設計選項功能，使其提供給客戶不同的選擇方案。在達成協議后，便可指定其中一個作為主設計方案。

2.2協同設計

協同設計與BIM技術的完美融合提高了建筑設計效率，并使得設計質量更高。盡管協同設計的理念已經深入到建筑師和工程師的腦海中了，然而對于協同設計的涵義及內容，以及它的未來發展，人們的認識卻并不統一。協同設計可以使分布在不同地理位置的不同專業設計人員通過網絡協同展開設計工作。協同設計是在建筑行業環境已經發生深刻變化、建筑的傳統設計方式必須改變的背景下出現的，它也是數字化建筑設計技術與快速發展的網絡技術相結合的產物。

目前我們所說的協同設計，很大程度上是指基于網絡的一種設計溝通交流手段，以及設計流程的組織管理形式，它包括：通過視頻會議、網絡消息等手段，使設計團隊成員之間跨部門、地域進行成果交流、開展方案評審或討論設計變更；通過CAD、Revit文件之間的外部參照，使得工種之間的數據獲得可視化共享；通過網絡管理軟件，項目組成員以特定角色登錄，可保證成果的實時性及唯一性，實現正確的設計流程管理；通過建立網絡資源庫，使設計者能夠獲得統一的設計標準；針對設計行業，開發出基于CAD平臺的協同工作軟件等。

BIM的出現，從另一角度帶來了設計方法的革命，主要體現在以下幾方面：從二維設計轉向三維設計；從單純幾何表現轉向全信息模型集成；從線條繪圖轉向構件布置；從離散的分步設計轉向基于同一模型的全過程整體設計；從各專業單獨完成項目轉向各專業協同完成項目；從單一設計交付轉向建筑全生命周期的支持[2]。

BIM技術與協同設計技術將成為互相依賴且密不可分的整體。協同是BIM的核心概念，只需輸入一次構件元素，各專業共享元素數據并可用不同專業角度操作該構件元素。從某種意義上說，協同已不再是簡單的文件參照，BIM技術為未來協同設計提供了底層支撐，大幅提升了協同設計的技術含量，BIM帶來的不僅是技術，也是新的工作流程及行業慣例。

未來的協同設計，將不再是單純意義的設計交流、組織及管理手段，它將與BIM融合，成為設計手段本身的一部分。借助于BIM的技術優勢，協同的范疇具備了更廣泛的意義，從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期，需要設計、施工、運營、維護等各方的集體參與，從而帶來綜合效率的大幅提升。

2.3建筑信息模型在協同設計應用時應注意的問題

（1）設計人員按照協同設計系統授權分工進行工作。

在項目中每個設計人員的工作重點不同，關注的內容也不相同。因而在系統中各自的權限也不相同，彼此需要通過分工合作共同完成一個項目的設計工作。每一個設計人員側重于對某一局部負責，根據總體安排來設計圖紙、修改圖紙。由于大家都是在網絡上工作。所有的設計圖紙都需要上傳到系統的服務器，系統也會將你的設計圖紙和設計變更內容自動告知團隊中相關成員，供他們在設計時對照參考，避免發生沖突。團隊內部每個人需要彼此尊重，互相配合，推動設計整體協調發展。

（2）協同設計要求在統一標準指導下進行

建筑設計信息對建筑設計有重要作用。特別是參與到協同設計中的設計人員、相關專業、各參與企業掌握的信息資源各不相同，如何將這些信息整合。實現信息資源組合的優勢以提高設計質量很有必要。在這種整合過程中，該如何將信息分類、轉換、交流。必須要在統一的標準指導下進行，否則這些資源優勢發揮不出來[3]。

在沒有實行協同設計前，由于各人的設計習慣不同，對實行協同設計帶來了一定的阻力。因此，進行建筑協同設計必須事先制定相應的標準，這個標準不僅包括制圖標準，而且應該包括整個工作流程的規范。正是由于標準統一，各種優勢資源才能通過協同設計平臺聯系起來，共同工作。

3.結語

BIM是一個在計算機上建立起的信息化三維建筑模型，因此BIM十分適合于協同工作的模式。BIM可以使各個專業在同一個模型上進行設計工作，從而實現真正意義上的協同設計。需要注意的是，BIM不只是給設計人員提供一個三維實體模型。同時還提供了一個包含材料信息、物理性能信息、工藝設備信息、進度及成本信息等信息豐富的數據庫，正是這些信息，為各個專業利用這些信息進行各種計算分析提供了方便，使設計做得更為深入，更為優化，從而提高了建筑協同設計的水平，為控制整個工程的成本、提高工程的經濟效益提供了有力的保證。

參考文獻：

[1]孫澄，邢凱，韓昀松.數字語境下的建筑節能設計模式初探[J].動感（生態城市與綠色建筑）.2012（01）.

[2]劉照球，李云貴，呂西林，張漢義.基于BIM建筑結構設計模型集成框架應用開發[J].同濟大學學報（自然科學版）.2013（07）.

[3]麻曼，吳瓊.創建自由形體建筑的建筑信息模型[J].土木建筑工程信息技術.2013（02）.

作者簡介：

李海燕，女，廣西博白人，助理工程師，從事結構設計工作。