摘要  BIM技术目前已经成为我国建筑设计中比较重要的一种技术手段，尤其是对于建筑结构设计工作者来说，其更是能够表现出较强的实用性效果，基于BIM技术应用于结构设计目前在工程建设中还存在诸多技术难题有待研究和解决，本文就重点针对建筑结构设计中BIM技术的应用存在的问题及对策进行了简要的分析和论述。

关键词：CAD;BIM技术;结构施工图;三维;二维

首先，什么是BIM？建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。相对于传统的二维绘图软件和图纸表达方式，BIM的最大特点就是建立了一个共享平台，将项目的各个专业的相关数据信息都能在这个平台上进行仿真模拟并且可以可视化的三维信息输出，非常的直观有效。

国家越来越重视BIM技术在建筑行业的应用，为贯彻《关于印发2011-2015年建筑业信息化发展纲要的通知》（建质[2011]67号）和《住房城乡建设部关于推进建筑业发展和改革的若干意见》（建市[2014]92号）的有关工作部署，现就推进建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称BIM）的应用提出以下几点意见中发展目标的要求：（1）到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。（2）到2020年末，以下新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%：以国有资金投资为主的大中型建筑;申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区。

基于BIM技术应用于结构设计中还存在许多技术难题和障碍限制有待研究和解决，比如结构信息模型与结构计算软件之间的数据互通等。只有逐步解决这些应用中的问题，设计的过程才能保持流畅，从而提高设计的效率和质量。笔者从BIM在建筑行业发展的意义、BIM技术应用在结构设计中存在的问题及解决对策三个方面在探究BIM技术在结构设计中的未来的发展趋势。

1  BIM在建筑行业发展的意义

1.1 减少返工，提高工作效率

BIM技术的目的是建立一个有助于协同互动的信息共享平台，让项目各个专业的人员及时获取信息和修改更新信息，提高工作效率和保证工程质量。简单说，即是在建设项目施工前，先提前在电脑上模拟一遍施工过程，各专业工程师在BIM 平台上协调，发现矛盾，解决矛盾，达到优化工程方案的目的。通过BIM平台的模拟施工，可以提前发现实际施工过程中可能出现的问题，加强对实际工程的质量控制和进度控制。

1.2 BIM技术多专业协调的优越性

工程项目中各建筑构件交错连接，结构复杂，不同专业工程间也错综复杂，相互交集，如果在施工阶段才发现因各专业工程协调不力导致构件安装或施工困难，不论是回厂重造或是现场调整修改均会造成工期延误，同时也会导致人工及材料浪费，进度拖延。

BIM 平台创建的建筑信息模型在各个专业之间，甚至整个建筑设计使用期限内都具有协调性。BIM 模型根据不同专业的需要，可经简化后可以导入到专业的软件进行计算分析，使得各专业人员减少在基础建模上浪费更多的时间。同时，根据实际施工的需要，BIM平台中创建的三维模型也可以转化为传统的2D施工图。

1.3 设计修改的联动性

BIM 核心建模软件 Revit Architecture  软件和 Revit Structure 软件当建筑或结构模型完成后，各个构件都是具有联动性的，后期的设计发生变化时，不管是在直接修改 Revit 项目浏览器的施工图，还是在三维模型中修改，只要一处发生变化，其他相应的地方都联动的发生变化，这种联动性大大减少了设计人员在施工图绘图阶段的校对工作和产生尺寸错误的几率。

2  BIM在结构设计应用中存在的问题

2.1  BIM软件操作的所需的参数与传统的CAD要求不一致

结构专业利用或等有限元软件进行结构分析计算，计算结果符合要求，然后再通过工具进行二维施工图的绘制。为完成本专业的设计任务，需要不断地重复建立本专业分析模型，并输入大量的数据，导致因为人为的反复操作，导致数据的准确性和一致性很难得到保证。BIM设计理念是用建筑模型代替图纸传达设计意图，以模型先于施工模拟实际情况，在虚拟空间中计算解决真实空间的问题，将离散信息融合成参数化信息。两者之间的操作程序不一样导致技术软件的支持所需的参数不一样。

2.2   BIM不能满足结构设计中特殊构件的设计

结构工程师在建立模型时，比较关心的问题是建立的物理模型是能否正确转化为结构计算分析模型，并且是结构分析软件认可的。在结构设计中，安全性分析计算是否符合规范要求和合理是首要的。传统软件建立的是完全的数据库式模型，就目前应用的软件群从理论上分析，实现物理模型与结构分析模型之间的相互转换是完全可行的。但在实践中发现，要实现相互转换的时候保持模型的一致是有条件限制的。因为结构分析模型中包含了大量传统计算分析程序所要求的各种信息，如：规范要求的结构计算参数，结构荷载、荷载组合、支座条件等等，这就使得工具软件中釆用的参数更加繁多，让初学BIM技术的结构设计人员很难在短时间内适应和掌握BIM物理模型与传统结构计算模型之间的相互转换，然而这又是结构设计人员所迫切希望得到解决的关键问题。BIM的物理模型中釆用的构件一般是比较常用的常规标准构件，而结构设计中往往需要用到特殊的结构构件，比如结构构件形式复杂或体型不规则，在导入到结构分析软件的时候就会出现数据丢失的情况。特殊的结构构件BIM模块（族）设计得不好，达不到结构工程师想要的效果，结构工程师往往因此而放弃BIM的模式，回到传统的绘图设计模式。

2.4  BIM技术与传统软件的模型基础不一致

BIM模型是物理模型，描述的是如何做，如何实现系统的物理过程，而建筑结构计算模型和施工图是数据模型，两者的模型基础不一致。BIM技术在结构设计过程中首先将建立好的模型发送至分析软件，然后，结构分析通过算法来反馈建筑结构的设计信息，同时按照用户的指令形成动态的结构模型和施工图。因此，在实际BIM技术的应用过程中一方面要对模型空间的整体真实性进行考虑，另一方面还要考虑到该系统的物理模型是否能够自动生成施工图纸。由于BIM模型是物理模型，而建筑结构计算模型和施工图是数据模型，因此设计工作人员要在物理模型和结构计算模型两者之间实现相互转换又保持一致是很不容易的。

3   解决对策

3.1  创建符合公司设计要求项目样板

项目样板是建立 BIM 模型的基础，建立一个符合公司要求项目样板，从某种程度上可以减少很多重复性的工作，进而加快设计速度，所以要创建符合本公司设计习惯的项目样板。目前 Revit  Structure 工具软件具备了很多符合国内习惯的结构标准项目样板文件，但它面对的是众多的国内用户和各种形式不一的工程项目，经常会有特殊的情况而使得用户而需要调整较多的设置才能满足需要。建立的项目样板，是否能形成一个统一有效的标准需要一个实践碰撞检验的过程。

3.2  创建符合设计人员设计标准的常用构件族

使用BIM技术中主要从事民用建筑设计的设计人员，其常用的结构构件是现浇钢筋混凝土构件，常用的结构构件是基础，墙柱，梁板，楼梯等。结构设计人员根据需要来创建符合规范要求和公司设计标准和常用的构件族可以加快设计速度;根据需要将自己常用的构件族载入项目样板文件可以减小文件字节，提高电脑运行速度。运用BIM技术创建自己的构件族，可以用Revit Structure软件提供的构件族进行修改，但关键是创建符合自己设计习惯的构件族群，还可以创建常用的标注符号和工程大样、创建公司图框等。

3.3  创建与单个工程项目匹配的异型构件族

结构设计人员在工程设计中的需要密切配合建筑和机电专业，实现其期望的立面、空间效果和其设备和管线布置时所需要的空间，确保结构构件不与其他的专业产生冲突和碰撞。要达到这个目标，结构设计人员最直接的方式就是采用异型（非常规）的结构构件，比如：折梁、变截面梁、缺口梁、鱼腹梁、梁上开洞口、斜撑、异型柱、型钢混凝土构件、折板、局部降板等等。 BIM的建模工具通常没有这类异型构件的构件族，结构设计人员如果采用建模工具里已有的常规构件来替代此类异型构件，用简化的结构模型去与其它专业进行设计协调，这样反而适得其反，真正有冲突的地方没有被发现，没有冲突的部位有可能会发出错误的引导信息，增加协调的工作量，降低工作效率无法体现 BIM的核心价值。所谓磨刀不误砍柴工，结构设计人员创造与单个工程项目特点匹配并且符合自己设计习惯的的异型构件族是应用 BIM 技术必须做的准备工作。

4  结束语

从传统的结构设计模式到BIM技术方法应用已经发生了本质上的变化，设计师和设计团队的技术运用也发生了根本变化，但由于技术更新运用的局限性，国内政策条件不成熟，导致BIM技术仅在一些大型建筑设计公司在尝试应用，许多小型设计公司仍采用常规的CAD方法。因此，建议国内BIM软件开发者应尽力改善BIM软件的缺点，加大宣传推广的力度，从而达到一个真正的建筑信息化时代。

参考文献

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