淺談BIM在建筑結構設計中的應用

程諾嘉 邊疆 鄂秋樂

摘? ? 要：BIM（Building Information Model）的出現時一次工程建設行業的產業革命。自2004年國內首次引入BIM概念以來，各類基于此項技術的產業層出不窮。就建筑專業而言，這無疑是向以AutoCAD為主體的、以工程圖紙為核心的設計和工程管理模式發出了挑戰。因此，為了進一步促進BIM技術在建筑結構設計應用中的發展，本文對BIM技術在建筑結構設計中的應用做了一些應用研究工作。

關鍵詞：BIM技術;產業革命;建筑結構設計

1? BIM技術在建筑結構設計應用中的優勢

BIM是當前工程建設行業中炙手可熱的技術，并且以正以迅雷不及掩耳之勢在整個工程領域中引起一場信息化數字革命。如若想正確高效的運用此項技術，首先我們應該明確其定義到底是什么。目前較為全面、完善的關于BIM的定義是來自于“麥格勞-希爾建筑信息公司”對BIM的定義。BIM（Building Information Model），即利用三維建筑設計工具，創建包含完整建筑工程信息的三維數字模型，并利用該數字模型由軟件自動生成設計所需要的工程視圖，并添加尺寸標注等，用以代替AutoCAD完成設計需要的平面、立面、剖面、詳圖等施工圖紙?；谠摱x，我們不難發現，如果建筑設計師在設計的過程中使用了這項技術，可以在直觀的三維空間中觀察設計的各個細節，尤其對于異性建筑的設計來說，無論是直觀的表達還是其高效、準確的圖檔，都將極大的提高設計效率，避免錯誤發生的概率。總結起來，BIM技術在建筑結構設計中的優勢有如下幾點。

1.1? 人性化的設計功能將大大節約設計人員的工作量

Revit平臺是以BIM為核心的三維建筑設計工具。除了可以建立真實的三維BIM模型外，還可以在Revit中生成對應的圖紙、門窗表、工程量清單等。由于所有這些信息軍事來源于所建立的BIM模型，因此當設計發生變更時，Revit會自動更新所有相關的信息，并將所有內容自動關聯在一起儲存在同一個項目文件中。

1.2? 減少施工現場的設計變更，降低項目成本

由于BIM模型能夠將項目的設計情況完成的反映出來，BIM模型中的構件模型可以與施工現場中的真實構件一一對應?？梢酝ㄟ^BIM模型發現項目在施工過程中出現的錯、漏、碰、缺等設計失誤，從而提高設計質量，減少施工現場的變更，降低項目成本。

1.3? 多專業協同設計，大大降低時間成本

在進行項目設計時，一般需要建筑、結構、機電等多個專業共同完成設計任務。常常是一個專業設計完再由其他專業提資料。如果在設計過程中出現變更，其他相關專業則需要進行相應的修改，這樣往復的重復性工作無疑加重了設計人員的設計工作量，也使得設計工作容易出現由于各專業協調不一而產生的設計錯誤。利用Revit平臺各專業軟件間的強大數據互通能力，可以輕松實現多專業三維協同設計。

2? BIM技術應用于建筑設計的工程實例

本項目為遼寧某大學大學生工程訓練及創新中心，項目位于遼寧省鞍山市，建筑功能為多層公建實驗樓。工程占地面積3423平方米，總建筑面積17109.45平方米，共5層，建筑高度為21.15米。本工程結構形式為鋼筋混凝土框架結構，按《建筑結構可靠度設計統一標準》規定屬于3類，設計使用年限為50年，抗震設防烈度為7度，耐火等級為二級。本項目應用BIM技術的設計步驟如下：

Revit軟件建模（各專業協同設計）→模型導入廣廈進行結構計算分析→生成施工圖→修正Revit模型。

3? ?BIM技術的應用流程

Revit系列軟件是針對廣大建筑建構設計師和工程人員開發的三維參數化建筑結構設計軟件。利用Revit可以讓設計師在三維設計模式下，方便地推敲設計方案、快速表達設計意圖、創建三維BIM模型、并以BIM模型為基礎，得到所需的建筑結構施工圖檔，完成概念到方案，最終完成整個建筑設計過程。由于其強大的設計輔助功能及低門檻操作要求，被各大設計及施工單位所廣泛接受。

3.1? 利用Revit軟件建立模型具體操作流程：

Revit軟件建立建筑模型具體建模流程為：

新建項目→創建標高→創建軸網→創建墻體→添加門、窗、幕墻等→添加樓板、屋頂和天花板→添加樓梯→創建場地與場地構件。

Revit軟件建立結構模型具體建模流程為：

新建項目→創建標高→創建軸網→添加結構柱→添加結構梁→建立結構樓板→建立屋頂→建立結構獨立基礎。

3.2? ?Revit模型轉換為計算模型

打開廣廈主菜單→設置導出路徑→Revit轉換→用Revit打開需要轉換的項目→廣廈數據接口→生成廣廈模型。模型轉換完成后，檢查幾何構件尺寸及位置是否與原Revit模型一致，轉換后每個自然層均作為一個標準層。確認無誤后在GSSAP中輸入各個設計參數后進行計算，查看樓層控制指標層間位移角再審核構件控制指標柱梁板等構件的超筋超限驗算。

3.3? ?AutoCAD自動成圖

若要完成AutoCAD自動生成施工圖需要按照下述步驟進行操作：

選擇廣廈主菜單→平法配筋→AutoCAD自動成圖→生成DWG文件→按照建筑結構平法表示規則進行局部修改→分存DWG生成鋼筋算量數據。

3.4? ?根據計算模型修正Revit模型結構

Revit模型根據計算模型修正后，即可以提供給各專業進修協同設計，在協同設計的過程中如果存在較大的修改，則需要回到計算模型修改然后重新導出Revit模型。

4? 設計院人員應用BIM技術的未來展望

對于設計院來說，在學習和推進BIM技術的過程中最大的挑戰來自于傳統，一般傳統的設計流程和方法對新的技術是存在抗拒的，而在推進BIM技術過程中的學習、探索又不可避免的會帶來短暫的、低效的、甚至無效的過程，這些都是必須要付出的代價。而一旦客服了這些困難，新技術帶來的效益也是非常顯著的。

大部分設計院在應用BIM技術的初期會遇到如下問題：（1）觀念問題：傳統設計是采用二維設計，而BIM用的是三維的平臺，由于不適應，所以有些設計人員不愿意轉換設計平臺。（2）軟件匹配問題：商業軟件不太匹配，許多工作不能夠在同一平臺上協作，影響了應用。（3）標準體系尚未健全，要建立一個統一的新標準。

基于上述問題，如果想推廣好BIM技術則需做好以下工作：（1）轉變觀念，提高認識：BIM還屬于一個新事物，在使用過程當中允許出錯，這些付出必不可少，需要堅定不移的走下去。（2）作為設計院應當關注除了提高設計質量及效率外，還能為業主帶來哪些利益。（3）BIM技術的推進還需要行業的推動。設計單位間發展不均衡，推進BIM應用需要具備一定的條件，需要花費很大的代價，但是這是行業未來的發展趨勢，需要企業痛下決心以推動BIM技術的發展。

5? 結束語

歷史告訴我們科技的進步時常是伴隨著技術的革命。從繪圖板、丁字尺、針管筆等手繪圖紙的方式到高效率、高精度的CAD制圖方式，再到現如今的BIM技術，這一次次的技術革命無疑給人們帶來巨大的效益。BIM技術的發展同時亦任重道遠，通過深入的研究可以發現，在建筑結構設計中的BIM技術仍然存在很多瓶頸，例如法律監管的力度、行業標準的制定、設計人員能力的提升等，這些瓶頸都需要我們進一步來解決。

參考文獻：

[1] 何清華，錢麗麗，段運峰.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究[J].工程管理學報，2016（1）：12～16.

[2] 李韌.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].江西建材，2017（18）：62+64.