删除非结构构件
3D-BIM 模型的主要优点之一是所有信息都集中在数据库中。 如果假设一个建筑设计最初是由建筑师创建的，那么重点就不是结构体系。 他/她的工作重点主要是建筑物的使用和设计，以及与业主密切合作的成本体系。 基于这个事实，设计了建筑物所需的支承结构。 该结构模型可以说是建筑物的承重框架，对于结构工程师来说尤其重要。 其余的非承重部分对他/她来说或者是无关紧要的（例如门窗的详细设计、精确的楼板结构、电气安装和管道布置等），或者至多是重要的。对于荷载假设。 因此结构工程师只需对BIM模型的一部分进行评估，并将结构上相关的对象与不相关的对象区分开来。 但是，关于BIM模型中的结构构件是否有助于结构分析的信息并不一定包含在每个BIM模型中，并且必须由结构工程师或者由工程师提供给模型。必须使用相应的筛选器删除那些对他/她来说不是必需的元素。 市场上销售的 BIM 软件允许您在建筑模型中将组件标记为承重。 如果建筑师认为自己的任务是进行标记，那么模型就会自动传输到结构分析软件中。物理结构模型和理想化分析模型
一旦从全局 BIM 模型中删除承重结构构件，就可以得到物理结构模型，该模型在位置和形状上与后面的真实（实体）模型相对应。 由于计算能力有限并且需要对计算进行简化，并非所有的结构构件通常都作为实体模型进行计算，而是分解为杆件和面的单元，然后计算其结果 (例如杆件和面的内力)本规范同时参照现行规范。 实体模型的使用通常限于非常厚的结构构件或特殊子区域的分析（例如钢结构节点），其中包括螺钉、焊缝或接触条件等细节。 将杆件和面简化为结构构件的重心轴的位置以及它们之间如何连接的问题。 由于在构件高度、切口和连接方面存在差异，所以在一个点上不能连接一致的中心线模型，必须进一步调整该模型才能用作分析计算模型。 这给结构工程师带来了更多的问题。- 系统线应该布置在哪里？
- 如何处理可能的杆件和面偏心？
- 系统线是否必须缩短或延伸，它们对荷载（自重、线荷载、面荷载等）有什么影响？
- 通过简单的分析节点建模是否足够，还是必须创建在工程方面进行了调整的扩展模型（例如柱子只在一个节点上连接到天花板： 奇点问题）？
- 杆件和面的连接是铰接的、半刚性的还是刚性的？
- 哪些位置应被视为支座，以及哪些支座条件？
- 是否可以对杆件或面进行细分以获得合理的分析模型？
在对所有这些问题作出决定时，软件通常只能提供很少的支持，并且最终必须由结构工程师来做出。 建筑与施工软件的一个新趋势是，结构系统已经内置于程序中，并且部分内容是自动创建的。 其优点是，只要正确定义结构基本体系，理想情况下包括荷载在内，就可以直接直接导入到结构分析软件中进行分析。
但前提是，该软件的用户必须具备相应的结构分析知识和应用计算程序的知识。 从传统的角度来看，德国的建筑部门和结构分析部门的职责往往如此之大，因此数据交换以及 BIM 工作流程经常陷入停滞。 毕竟，创建结构分析模型的成本并不高。
建模的特殊方面
在创建有限元模型时，在从面到杆件单元的过渡处或者例如在下部横梁中，可能需要特殊的辅助结构和解决方法。 这些辅助结构需要对导入的结构进行手动返工。 这不可避免地导致初始 BIM 模型和理想化分析模型之间的距离越来越远，并且在不同专业的用户程序中分配相关的结构构件变得更加困难。
这个问题在比较两种模型的变化时尤其明显。 在结构模型中，通常使用刚性耦合杆件来耦合永久连接的组件。 但是，根据结构分析软件中的应用情况，如果杆件非常短并且非常硬，那么这些特殊的杆件类型会导致数值问题。 因此在使用 BIM 软件自动创建此类耦合单元时需要特别注意。 一个大问题，有时是不容易识别的问题是，在分析模型中结构构件之间是互相连接的。 由于 BIM 软件建模的不准确性或数值准确性的限制，也有可能创建的有限元结构节点彼此非常接近。 这些节点要么给生成网格造成困难，要么伪装成在计算模型中未连接的结构构件。 从而导致计算结果不正确。 因此在导入模型时要特别注意检查。
荷载假设和荷载组合
在某些 BIM 应用程序中，您还可以指定荷载和荷载组合。 由于近年来引入了欧洲规范，计算例如风荷载剖面、雪荷载或土压力荷载变得更加复杂。 这同样适用于根据不同的设计情况创建荷载组合的规则。 结构分析软件当然更适合这些任务。它们的用途更广泛，并提供了全面的生成工具。 由此可见，在结构分析应用程序中会进行荷载输入和荷载组合。 如果将生成的荷载和组合传递回 BIM 模型，那么基于自动生成的参数通常会丢失，因此在进一步更改时，荷载对象的智能性也会丢失。
计算结构体系的注意事项
如果从 BIM 模型中导出足够的分析模型，则可以在结构分析软件中进行计算。 您需要选择使用哪种计算理论和材料模型。 计算完成后，可能需要调整模型、创建模型的变体或者添加或删除新的单元。 必须检查释放和支座。 在进行结构设计时，必须还要输入其他假设和参数。 截面和尺寸可能会改变。 传统的 BIM 概念要求将这些规范和假设也存储在 BIM 模型中。 但是，目前这还不是完全可行的。通常的接口不支持它，或者只有在失去对象的智能性时才可能。对于空间模型来说，施工阶段的考虑有时起着非常重要的作用，并决定了计算结果的有用性。 因此在计算之前必须要确定在计算整个模型时是否需要考虑施工阶段，或者是否需要分段计算部分模型。 在这种情况下需要说明的是，BIM 并不意味着整个建筑模型总是在空间上进行计算。 一个好的策略是将单个的结构单元从 BIM 整体模型中依次分离出来，然后分别进行计算。
BIM 模型中因结构分析而发生的变化
计算完成后，材料和截面可能会发生变化，或者支撑或下部横梁等组件可能会被移动、删除或添加。 这些更改必须反映在 BIM 模型中并进行更新。 但是，如果原始 BIM 模型中也存在必须同步的更改，该怎么办？ 您如何确定哪个是最后一个修订状态？ 此过程必须遵守某些规则，并且现有的更改必须得到负责的合作伙伴的批准。 与此同时，必须确保在导入到结构分析软件中之后，BIM 模型中的更改也会被及时导入到结构分析软件中。 在 BIM 和分析模型中，同一个结构构件可能同时发生变化。 这种情况可以通过在模型中屏蔽特定部分或通过相关方的同意来缓解。 Dlubal 软件通常可以自动传递其他模型中的截面变化、面厚度或者添加和删除新的结构构件，并支持该功能。 需要注意的是，由结构分析得出的更新不会覆盖 BIM 模型中与结构分析无关的其他信息。
IFC 接口和软件直接耦合
为了确保设计的一致性，功能强大的接口是必不可少的。 如果通过可编程接口对正在交换的程序的数据进行开放访问，那么它们可以直接耦合，而无需交换文件。 这两个程序必须安装在同一台计算机上。 这种接口的实现可以非常灵活地设计，并且不与一般接口格式的语法和数据模型相联系，因为它们是文件交换所必需的。 在通过中性的、与制造商无关的文件格式进行数据交换时，IFC 格式起着重要作用。
但是，如果软件获得了 IFC 认证，并不一定意味着也可以导入到结构分析软件中。 A 认证当前仅适用于“坐标视图”。 它主要基于实体模型描述结构的几何形状；也就是上面介绍的物理结构模型。 对于结构模型，在“结构分析视图”中可以进行支座、释放和荷载的传递。 对于基于建筑设计程序的基于 IFC 的数据交换，因此必须检查可以导出的视图。
总结和结论
BIM 三维模型可以帮助结构工程师理解复杂的结构体系，并通过数据传输更快地创建分析模型。 通常，BIM 模型和分析模型是不同的，并且在几何上也不完全相同。 必须仔细检查自动生成的分析模型，并且对整个模型的计算可能需要考虑施工阶段。 在进行结构分析时可能需要在特定点进行特殊建模，并且通常需要在 BIM 模型中无法或只能存储部分信息的附加信息。 由于在规划阶段可能会进行修改，因此有必要定义关于谁可以对模型进行更改、何时以及确切地在何处进行更改的规则。 BIM 和 BIM 软件要求建筑师和结构工程师在所有规划阶段拥有更广泛和更全面的知识，并且愿意重新思考传统的分工，并将规划任务理解为团队合作。 如果您接受一个初始的、可控的额外工作，那么同时考虑后续的规划步骤，可以节省大量的资金，并且获得更好的规划结果。 近年来一直致力于 BIM 流程的规划部门可以证实这一点。 不仅是因为这个事实，而且还因为承包当局指定使用 BIM 为一种规划方法，所以在未来的几年里，BIM 将继续普及。 结构分析是建筑信息模型中不可或缺的一部分。因此使用具有 BIM 功能的结构分析软件以及对整个模型的处理将变得越来越重要。Dlubal Software 专注于基于 BIM 的设计流程。它提供了多种接口格式，并直接连接到常见的 BIM 软件产品。 该软件具有开放、可编程的界面，可以无缝地集成到公司特定的规划流程中。 这允许自动建模任务和处理计算结果。