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【摘 要】在建筑结构设计的过程中，需要使用多个计算机辅助设计软件进行工程建模、计算分析、施工图绘制、图书档案管理等工作。目前，在中国的工程设计中不同应用软件之间的模型重建造成了大量重复工作和资源浪费，成为影响工程设计效率和质量的主要因素之一。而目前BIM技术的逐步推广和应用以及现今IFC （industry foundation classes） 也就是工程信息交换标准被行业所接受，在建筑生命周期之中运用到信息集成技术也是越来越普及。在建筑领域，结构设计以及建筑设计无疑使其最重要的设计阶段，因此關于采用何种方法有效实现结构设计以及建筑设计的信息集成也就是模型集成框架中最为重要的问题。
【关键词】 BIM；建筑模型；集成框架
前言
建筑信息模型BIM （building information modeling）技术是对建筑物理和功能特征的数字式表达，从建筑物诞生开始，为建筑物整个生命周期提供可信赖的信息共享知识资源。BIM的理念是建立涵盖工程全生命周期的信息库，实现各个阶段、不同专业之间的信息集成和共享。但由于涉及领域面广，信息建模和模型维护时间跨度长，导致信息数据多而杂，且不同阶段不同专业对于数据信息的需求也不同，现有的技术很难实现整体建模的一步到位。因此，分阶段建立基于BIM的信息子模型较为合理，也有助于解决信息集成过程中的关键技术。
随着工程信息交换标准IFC（industry foundation classes）和BIM技术在土木工程领域应用的推广和普及，有关工程生命周期设计信息集成技术的研究已经越来越多。比如，支持协同工作的计算机集成建造CIC系统，用于提高建筑业信息交流的分布式虚拟空间DIVERCITY项目，基于Web的IFC项目数据共享环境WISPER系统，基于IFC标准的集成设计信息管理DIMS体系，共享计算机辅助结构设计模型SCASD框架等。由于建筑和结构两个设计阶段是工程整个设计过程的中心，如何实现建筑和结构专业信息的有效集成，已经成为工程设计模型集成框架开发的核心问题。国内这方面的研究比较少，上海交通大学邓雪原等曾提出一种从IFC建筑模型自动提取信息生成ETABS和SAR2000结构模型的基本框架，清华大学张建平、胡振中等提出一种将建筑设计、结构设计以及施工管理统一的基于4D的施工安全信息模型，可以用于施工期间建筑结构安全分析研究。现在比较成熟的方法是构建的基于BIM的建筑结构设计模型集成框架是在国内应用广泛的PKPM系列软件平台下，通过建筑模型信息与结构模型信息的转换，首先实现建筑和结构设计信息的集成和共享。其中，转换的建筑模型是基于IFC格式，结构模型是基于PKPM中的PMCAD格式。
一、BIM信息集成过程和特征
近年来，在建筑结构设计的大范围内，不同应用软件之间的模型数据交换大多通过软件之间的数据接口实现。出于商业因素考虑，大多软件厂商都不愿意对外公开自己的模型数据格式，造成了各专业设计软件之间的“信息孤岛”现象。解决上述问题的关键在于建立统一的工程信息模型，实现专业设计软件的信息共享和交换。建筑信息模型BIM，正是基于这一理念而提出的新的模型技术。BIM（ Building Information Modeling，中文直译：建筑信息模型，中文含义：建筑结构设计信息模型是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。 以下简称 BIM）经过二十一世纪第一个十年在全球工程建设行业的实际应用和研究，已经被证明是未来提升建筑业和房地产业技术及管理升级的核心技术。近十年来，BIM技术在美国、日本、香港等国家和地区的建筑工程领域取得了大量的应用成果。国内不少具有前瞻性与战略眼光的施工企业开始思考如何应用BIM技术来提升项目管理水平与企业核心竞争力。美国建筑科学研究院（ NIBS–National Institute of Building Sciences） 在2007 年颁布美国国家 BIM标准第一版第一部分。
信息集成（集成平台） Integrated information （ Integrated platform） 是指系统中各子系统和用户的信息采用统一的标准，规范和编码，实现全系统信息共享，进而可实现相关用户软件间的交互和有序工作。标准化是信息集成的基础，主要包含通信协议标准化（如 MAP/TOP，制造自动化协议/技术办公室协议等），产品数据标准话 （如STEP，产品模型数据交换标准等），以及调节网络标准化，电子文档标准化，交互图形标准化等。集成平台是信息集成的有力工具，这是面向对象的开放式集成技术，例如有X个需要交互的应用软件，只要把每个应用软件分别接到集成平台，就可在一组集成服务器的支持下，实现X个应用软件的集成，因而集成的复杂性由多个降到一个。集成平台技术正在逐步完善之中。使建筑全生命周期的所有信息流全部都集成起来则是 BIM信息集成的最终目的。但是难度自然也是很大，这主要是由于在建筑全生命周期之中，数据的相关信息和工程项目建设都是在长时间的过程中的一个积累，在这个长时间的过程之中，每一段时间都会产生不同的信息流，而 BIM 的信息集成则必须在这个长时间的过程之中保证信息的螺旋上升，知道项目完工后BIM 信息模型框架体系构建的完成。
二、建筑结构模型的复杂性
一般而言，建筑结构设计模型具有很大的复杂性。在建筑结构设计模型中，其除了包括基本结构物理模型信息外，还包括模型属性信息、模型关联信息、模型管理信息等。结构物理模型信息包括：构件信息、节点信息、截面信息、轴网信息、约束信息等。属性信息包括：荷载信息、材料信息、内力信息、设计结果信息等。关联关系信息包括：构件关联关系、模型关联关系。管理信息包括：模型所有者信息、模型版本信息、用户权限信息等。
1.基本对象表达的区别
任何事情都是根据实际情况具体对待与解决，由于专业不同，建筑模型和结构模型对同一建筑对象的信息表达侧重点也有区别。对于建筑产品的基本对象之间的空间分配关系、空间拓扑关系、外观真实表现则是建筑模型比较关注的； 而对于结构模型，对各个对象和产品之间的受力分析以及连接关系探析才是其重点。 2.模型数据构建的反复
在模型数据构建过程中，建筑模型一般都是处于顶端位置，它所产生的诸多信息流会分别被节能设计、结构设计、水暖电提取和继承。在将建筑模型的信息提取和继承之后，还會根据自身特性来二次建模。在二次建模的过程之中信息的获取会反复很多次，直到最终满足设计相关要求。
三、建筑结构信息模型 ASIM 集成框架
1.ASIM上层模型流程设计
模型转换的中间环节就是应用开发接口 （模型信息转换平台），解析IFC标准的 EXPRESS 语言表达类则是通过程序语言（ FORTRAN或者C++），并且通过相关技术手段来获得对象之间拓扑关系信息和建筑基本对象（构件）信息，最终实现在PKPM的CFG平台之上显示能够最终成为结构模型的建筑对象。
2.ASIM集成框架
综合上文所述，根据建筑部分建模的相关特点，对ASIM （建筑结构信息模型集成框架体系） 进行构建，这个系统之中主要有四个体系： 模型体系、应用体系、数据库体、转换体系，其中，应用体系为设计者使用相关软件的操作层，建筑设计阶段所形成的建筑模型和数据库为体系的顶端资源，通过转换平台提取的建筑基本对象数据是其他工作阶段的信息模型基础。
四、ASIM信息转换平台
在ASIM集成框架体系中，模型信息转换平台对于整个体系的顺利运转起着重要的作用。模型信息转换平台（或称为数据信息应用开发接口）通过对建筑模型的底层建筑基本对象（梁、柱、板、墙、洞等）及其关系属性信息的提取和映射。为其他过程模型的发展构建了底层数据信息。
结语
综合上文，文章主要通过对于BIM（建筑信息模型）信息集成过程中的相关特点，创建了面向设计阶段的ASIM 系统，依靠ASIM信息转化平台的开发和利用最终优化并且实现了BIM信息集成框架的构建。
以上BIM技术，在地铁工程或其他土建工程的设计中的使用，并可大副提高设计效率，随着软件技术的改进提高，相信技术实施过程中的各种技术难题会有效解决。
参考文献：
[1]刘照球，李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J].建筑科学，2009，25（1）：96.
[2]刘照球，李云贵.建筑结构信息模型的研究.唐锦春.第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集.北京：中国建材工业出版社，2008：219-226.
【关键词】 BIM；建筑模型；集成框架
前言
建筑信息模型BIM （building information modeling）技术是对建筑物理和功能特征的数字式表达，从建筑物诞生开始，为建筑物整个生命周期提供可信赖的信息共享知识资源。BIM的理念是建立涵盖工程全生命周期的信息库，实现各个阶段、不同专业之间的信息集成和共享。但由于涉及领域面广，信息建模和模型维护时间跨度长，导致信息数据多而杂，且不同阶段不同专业对于数据信息的需求也不同，现有的技术很难实现整体建模的一步到位。因此，分阶段建立基于BIM的信息子模型较为合理，也有助于解决信息集成过程中的关键技术。
随着工程信息交换标准IFC（industry foundation classes）和BIM技术在土木工程领域应用的推广和普及，有关工程生命周期设计信息集成技术的研究已经越来越多。比如，支持协同工作的计算机集成建造CIC系统，用于提高建筑业信息交流的分布式虚拟空间DIVERCITY项目，基于Web的IFC项目数据共享环境WISPER系统，基于IFC标准的集成设计信息管理DIMS体系，共享计算机辅助结构设计模型SCASD框架等。由于建筑和结构两个设计阶段是工程整个设计过程的中心，如何实现建筑和结构专业信息的有效集成，已经成为工程设计模型集成框架开发的核心问题。国内这方面的研究比较少，上海交通大学邓雪原等曾提出一种从IFC建筑模型自动提取信息生成ETABS和SAR2000结构模型的基本框架，清华大学张建平、胡振中等提出一种将建筑设计、结构设计以及施工管理统一的基于4D的施工安全信息模型，可以用于施工期间建筑结构安全分析研究。现在比较成熟的方法是构建的基于BIM的建筑结构设计模型集成框架是在国内应用广泛的PKPM系列软件平台下，通过建筑模型信息与结构模型信息的转换，首先实现建筑和结构设计信息的集成和共享。其中，转换的建筑模型是基于IFC格式，结构模型是基于PKPM中的PMCAD格式。
一、BIM信息集成过程和特征
近年来，在建筑结构设计的大范围内，不同应用软件之间的模型数据交换大多通过软件之间的数据接口实现。出于商业因素考虑，大多软件厂商都不愿意对外公开自己的模型数据格式，造成了各专业设计软件之间的“信息孤岛”现象。解决上述问题的关键在于建立统一的工程信息模型，实现专业设计软件的信息共享和交换。建筑信息模型BIM，正是基于这一理念而提出的新的模型技术。BIM（ Building Information Modeling，中文直译：建筑信息模型，中文含义：建筑结构设计信息模型是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。 以下简称 BIM）经过二十一世纪第一个十年在全球工程建设行业的实际应用和研究，已经被证明是未来提升建筑业和房地产业技术及管理升级的核心技术。近十年来，BIM技术在美国、日本、香港等国家和地区的建筑工程领域取得了大量的应用成果。国内不少具有前瞻性与战略眼光的施工企业开始思考如何应用BIM技术来提升项目管理水平与企业核心竞争力。美国建筑科学研究院（ NIBS–National Institute of Building Sciences） 在2007 年颁布美国国家 BIM标准第一版第一部分。
信息集成（集成平台） Integrated information （ Integrated platform） 是指系统中各子系统和用户的信息采用统一的标准，规范和编码，实现全系统信息共享，进而可实现相关用户软件间的交互和有序工作。标准化是信息集成的基础，主要包含通信协议标准化（如 MAP/TOP，制造自动化协议/技术办公室协议等），产品数据标准话 （如STEP，产品模型数据交换标准等），以及调节网络标准化，电子文档标准化，交互图形标准化等。集成平台是信息集成的有力工具，这是面向对象的开放式集成技术，例如有X个需要交互的应用软件，只要把每个应用软件分别接到集成平台，就可在一组集成服务器的支持下，实现X个应用软件的集成，因而集成的复杂性由多个降到一个。集成平台技术正在逐步完善之中。使建筑全生命周期的所有信息流全部都集成起来则是 BIM信息集成的最终目的。但是难度自然也是很大，这主要是由于在建筑全生命周期之中，数据的相关信息和工程项目建设都是在长时间的过程中的一个积累，在这个长时间的过程之中，每一段时间都会产生不同的信息流，而 BIM 的信息集成则必须在这个长时间的过程之中保证信息的螺旋上升，知道项目完工后BIM 信息模型框架体系构建的完成。
二、建筑结构模型的复杂性
一般而言，建筑结构设计模型具有很大的复杂性。在建筑结构设计模型中，其除了包括基本结构物理模型信息外，还包括模型属性信息、模型关联信息、模型管理信息等。结构物理模型信息包括：构件信息、节点信息、截面信息、轴网信息、约束信息等。属性信息包括：荷载信息、材料信息、内力信息、设计结果信息等。关联关系信息包括：构件关联关系、模型关联关系。管理信息包括：模型所有者信息、模型版本信息、用户权限信息等。
1.基本对象表达的区别
任何事情都是根据实际情况具体对待与解决，由于专业不同，建筑模型和结构模型对同一建筑对象的信息表达侧重点也有区别。对于建筑产品的基本对象之间的空间分配关系、空间拓扑关系、外观真实表现则是建筑模型比较关注的； 而对于结构模型，对各个对象和产品之间的受力分析以及连接关系探析才是其重点。 2.模型数据构建的反复
在模型数据构建过程中，建筑模型一般都是处于顶端位置，它所产生的诸多信息流会分别被节能设计、结构设计、水暖电提取和继承。在将建筑模型的信息提取和继承之后，还會根据自身特性来二次建模。在二次建模的过程之中信息的获取会反复很多次，直到最终满足设计相关要求。
三、建筑结构信息模型 ASIM 集成框架
1.ASIM上层模型流程设计
模型转换的中间环节就是应用开发接口 （模型信息转换平台），解析IFC标准的 EXPRESS 语言表达类则是通过程序语言（ FORTRAN或者C++），并且通过相关技术手段来获得对象之间拓扑关系信息和建筑基本对象（构件）信息，最终实现在PKPM的CFG平台之上显示能够最终成为结构模型的建筑对象。
2.ASIM集成框架
综合上文所述，根据建筑部分建模的相关特点，对ASIM （建筑结构信息模型集成框架体系） 进行构建，这个系统之中主要有四个体系： 模型体系、应用体系、数据库体、转换体系，其中，应用体系为设计者使用相关软件的操作层，建筑设计阶段所形成的建筑模型和数据库为体系的顶端资源，通过转换平台提取的建筑基本对象数据是其他工作阶段的信息模型基础。
四、ASIM信息转换平台
在ASIM集成框架体系中，模型信息转换平台对于整个体系的顺利运转起着重要的作用。模型信息转换平台（或称为数据信息应用开发接口）通过对建筑模型的底层建筑基本对象（梁、柱、板、墙、洞等）及其关系属性信息的提取和映射。为其他过程模型的发展构建了底层数据信息。
结语
综合上文，文章主要通过对于BIM（建筑信息模型）信息集成过程中的相关特点，创建了面向设计阶段的ASIM 系统，依靠ASIM信息转化平台的开发和利用最终优化并且实现了BIM信息集成框架的构建。
以上BIM技术，在地铁工程或其他土建工程的设计中的使用，并可大副提高设计效率，随着软件技术的改进提高，相信技术实施过程中的各种技术难题会有效解决。
参考文献：
[1]刘照球，李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J].建筑科学，2009，25（1）：96.
[2]刘照球，李云贵.建筑结构信息模型的研究.唐锦春.第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集.北京：中国建材工业出版社，2008：219-226.