BIM技术在结构设计中的应用效果及优势

传统的建筑结构设计主要采取二维CAD绘图的方式，其设计一般在建筑初步设计过程中介入。设计师在建筑设计基础上，根据总体设计方案及规范规定进行结构选型、梁柱布置、分析计算并优化调整结构设计后，再深化节点、梁、板、柱配筋绘制施工图文档，有时还需要统计结构用材用料。

将BIM模型引入结构设计后，BIM模型作为一个信息平台，能将上述过程中的各种数据统筹管理。BIM模型中的结构构件同样也具有真实构件的属性和特性，记录了工程实施过程中的数据信息，可以被实时调用、统计分析、管理与共享。结构工程的BIM模型应用主要包括结构建模、计算、规范校核、三维可视化辅助设计、工程造价信息统计、施工图（加工图）文档、其他有关的信息明细表等，涵盖了结构构件以及整体结构两个层次的相关附属信息（见图5-6）。

（一）构件层次相关信息

图5-6　某模板工程结构模型

BIM模型可存储构件的材料信息、截面信息、方位信息和几何信息等，及时进行显示和查询，显示构件的物理信息和分析信息。BIM软件系统在节点设计时可以自动判断结构构件的非图形数据，即构件的逻辑信息，包括梁柱的定义、梁柱的空间方位以及梁柱截面尺寸的基本要求等。BIM通过程序实现自动识别梁、柱等构件连接类型并配上对应的节点，达到三维实体信息核心的参数化和智能化。

（二）整体结构层次相关信息

完整的三维实体信息模型提供基于虚拟现实的可视化信息，这些信息能对结构施工提供指导，能对施工中可能遇到的构件碰撞进行预检测，能为软件提供的结构用料信息进行显示与查询，还包含有供结构整体分析计算的数据显示。

（三）BIM模型信息在结构设计中的应用层次

1.三维可视化设计与信息集成化设计(www.xing528.com)

BIM模型采用参数化的三维实体信息描述结构单元，以梁、柱等结构构件为基本对象，而不再是CAD中的点、线、面等几何元素。通过数字技术模拟建筑物的真实信息，其内涵不仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的物理信息、分析信息等非几何信息，可方便从各个角度各个方面查看建筑工程的包括三维几何实体在内的各项信息，交互效率高，不易发生普通二维CAD软件的理解错误，实现“所见即所得”（见图5-7）。

2.实体模型的参数化造型与编辑技术

BIM模型的核心技术是参数化建模，因此复杂的结构节点具有真实构件的属性和特性，参数化模型“知道”所有构件的特征及其之间的相互作用规则，因此对模型操作时会保持构件在真实世界的相互关系。

以结构设计中构造最复杂的钢结构节点设计为例。基于BIM理念的软件系统，能够完全反映钢结构节点零件的空间位置，为建筑施工提供数字化的真实节点，方便了施工前的预观察。同时BIM具有全自动交互式的设计、校核以及编辑的特点，而且能很方便地对节点受力进行分析计算。

图5-7　BIM三维实体模型

3.以B工M模型为平台，设计信息的共享与交互

在结构设计完成后，从三维BIM模型可以读取其中的结构计算所需要的构建信息，包括截面信息和方位信息，绘制结构分析模型，保证实体模型在结构构件的布置上与结构计算分析模型完全一致，并与实际结构保持统一，实现了建筑信息模型对工程项目结构真实构件实际空间方位的数字表达，分析设计信息完整的存储到建筑信息模型中。同时BIM软件又可读取结构分析软件数据文件，转为自身的格式，实现建模过程中资源的共享，使项目管理共享协同能力得到提高。

BIM模型集成了建筑全生命周期中的制造、运营等数字化的信息，深化了项目各参与方的信息交流和沟通方式，与传统的文件、图纸交流相比，通过集成各种相关信息的建筑信息模型沟通和数据交互大大提高了项目各参与方的信息共享程度。