摘要：随着科学技术的进步，越来越多的新型技术运用到建筑工程结构设计中来，其中BIM技术的出现为建筑行业带来一场崭新的革命。下面文中笔者就BIM建筑结构设计过程的研究与实现进行简要阐述。
关键词：BIM；建筑结构设计；研究
社会经济的发展带动了建筑行业的蓬勃发展，建筑数量越来越多，建筑规模越来越大，人们对建筑质量的要求也有了较大提升。要确保建筑工程质量，做好建筑设计工作十分重要的。建筑结构设计是建筑设计的关键环节，在设计过程中更应当重视起来。设计人员应当做到与时俱进，不断更新设计理念，综合考虑建筑的经济效益与使用性能，做好建筑结构的设计工作。随着科学技术的发展与进步，BIM技术在建筑结构设计中有了越来越多的应用，它能够对建筑结构设计进行较为直观的展示，对于提升设计图纸的科学性、合理性与可行性有着重要的促进作用。
一、基于BIM的结构施工图设计需求
（一）施工图设计流程
与传统基于CAD技术的二维设计流程不同，基于BIM的建筑结构施工图设计具有不同的设计流程。在设计流程中，设计人员要能够给予建筑设计图纸进行结构分析，并进行模型设计；在设计软件中将结构内部的构件以及构件之间的关系进行确定，并能够对内力进行不要分析；在此基础上将结构设计的结果对建筑设计人员进行实时反馈，通过反馈信息进行建筑设计模型的结构与参数的调整，直至满足设计的相关需求，最后根据设计的结果绘制最终的结构施工图。这样的设计流程能够最大程度保证设计需求分析与设计结果的一致性，并有效提升设计的质量与效率。目前CAD技术中也具有图层识别技术自动导入轴网以及构建定位等信息传输，但是需要手工构建大量模型，同时信息不完备，关联度也存在一定的问题，不能保证设计过程中信息的一致性。
（二）模型描述
建筑结构施工图设计信息模型是以结构物理模型为核心，同时要能够根据构件的关系对模型的属性、模型之间的关联信息、管理信息进行定义。在BIM设计软件中，结构物理模型信息包含构建信息、节点信息、约束信息等；属性信息包含材料信息、内里信息等；关联信息则体现的的是构建之间的连接关系、属性的关联等；管理信息则是用户信息、版本信息以及模型文件信息等基本信息。
二、基于IFC架构的模型定义
（一）结构构件定义
根据IFC的定义，一个完整的建筑结构模型可以分为梁、柱、板、墙、梯等基本构件，这些基本构件都是由实际的建筑构件实体派生出来的。如墙构件的定义，基于IFC标准中药首先进行建筑实体的定义，然后通过关联建立建筑实体与楼层实体之间的对应联系，最后进行墙体实体的构件。最终通过墙体实体与楼层实体的关联定义实现对墙体实体的定义。
（二）构件属性定义
根据IFC标准构件的模型要能够对构建的几何、材料、力学等维度的属性进行定义。如对于墙体实体的属性定义就包含材料属性的定义，如墙体是否由外墙面砖、隔热层、内墙面、结构层等四层材料构成，同时还需要对各个材料层进行定义与关联，建立墙体与墙体材料之间的有效关联。
（三）关联关系的定义
构件之间的关联性是BIM模型的重要特征，这样的特征保证了整个模型信息的一致性与完整性。基于IFC标准的模型面向对象的逻辑机构保证了BIM模型体系的有效关联。构件之间的关联关系有对称与非对称两个分类。
三、B翻技术在建筑工程结构设计过程中的具体应用
（一）结构设计
BIM技术不仅可以实现建筑结构信息的统一与整合，还可以实现数据的共享。在施工图设计过程中，方案设计与初步设计是主要影响因素，这就会大大增加结构工程师的工作量，使其将主要精力投入非主要阶段。BIM技术在建筑工程结构设计中的应用，实现了结构单元的参数化设计，大大提升了设计人员的工作效率。
建筑构件设计涉及的内容较多，包括构件的尺寸规格、构件材料和构件荷载能力等，利用BIM技术，能够对以上信息进行较为直观的展示，便于设计人员对构件设计相关信息的了解与掌握。特别是在构件的结构节点设计上，BIM技术可以迅速而准确地判断出构件的功能，定义墙、板、梁、柱等建筑信息，从而选择节点与连接构件进行匹配，对建筑模型中构件设计方面的各类参数进行科学计算，从而提高构件设计的准确性，减少设计人员的工作量。
（二）设计流程
相较于传统建筑结构设计，BIM技术实现了结构设计在流程上的合理优化。在利用BIM技术进行结构设计时，首先从BIM数据库中导出建筑幾何信息，然后设计人员对结构方案进行制度与优化，最后建立分析模型，由建设单位和专业部门进行对比、分析与评估，选取最佳方案，这样可以在节约设计成本的基础上，选择最佳设计方案，充分实现建筑方案对工程施工的指导作用。
四、BIM模型设计与实现
（一）BIM模型设计
根据IFC标准模型逻辑机构，同时适当考虑到模型的运行效率与修改的便捷性，采在项目设计中采用了简化的IFC标准进行模型的设计，在保证模型有效的前提下，降低了软件的计算量。所设计的模型包含有结构模型、计算模型、属性模型以及材料模型四个方面。结构件模型包含结构件的类别以及构件的耦合关系；材料信息模型包含材料属性以及与结构构件之间的关联；属性定义模型可以实现结构构件的动态属性定义。
（二）系统实现
根据所涉及的BIM模型，在CAD技术二次开发下实现了基于BIM的结构施工图设计原型。设计的系统的逻辑机构图主要包含数据层、结构层、模型层以及应用层四个层次。作为系统数据的来源数据层是系统的核心，并具有系统信息、模型信息、设计规则信息等组成部分；接口层是实现物理存储数据与模型之间数据通信的接口。应用层则包含了BIM的各项应用，主要有三维模型检验、图形文档的设计管理等方面的功能。
五、结束语
总之，BIM技术具有可视化、协调性和模拟性等特征，它在建筑工程结构设计中的应用涉及多个方面，包括三维实体模型的建立、建筑结构构件的参数化设计和设计过程的优化，大大提升了建筑工程结构设计效率、确保了设计质量。
参考文献：
[1]李顺舟.BIM技术在建筑施工图设计中的应用[J].住宅与房地产，2018（03）：77+126.
[2]乔兵兵.简析BIM技术在建筑工程设计施工管理中的应用[J].建材与装饰，2018（03）：91.
