关于BIM建筑结构设计过程的研究与实现

文/胡英男 四川省城乡建设研究院 四川成都 610000

随着我国社会经济快速发展，城市建设事业也获得了长足进步，在这种背景下，如何探索运用具有可视化、协调性、模拟性特征的BIM 技术来有效改善建筑和结构工程师协同作业方式、整合共享集体智慧，从设计、施工到后期管理的全周期调控以提高工作效率和设计水平，利用高效整合的现代信息化技术集合团队的力量提高建筑师结构设计水平，从而促进城市建设事业可持续发展，成为近年来建筑界和社会各界广泛关注的热点问题。

1、BIM 技术定义及应用流程概述

1.1 相关定义

“Building Information Modeling”（“建筑信息建模”）简称为BIM，该项技术出现于上个世纪70年代的美国，主要指在建筑设计领域，通过三维数字技术建立建筑模型，同步给予模型相应的结构数据信息库。在我国，虽然BIM 技术引入时间较晚，但经过短短十几年，因其在统筹协调结构设计各专业、可视化模拟、敲定方案、施工交底等方面的突出优势，在建筑结构设计领域得到了迅速推广和应用。

1.2 BIM 技术应用流程

1.2.1 建筑结构建模

由专业人员按照结构设计方案，将标高、基础、柱网、楼板、屋顶等建筑构件参数逐一输入，利用Revit 软件建立建筑结构模型。

1.2.2 数据计算模型转换

同第一个步骤类似，数据模型的转换依然可以由专业人员独立完成，一般将每个自然层作为一个标准层，对建筑结构模型进行确认和转换，利用GSSAP 计算各个设计参数，随后对楼层控制指标层间位移角进行查看、对构件控制指标柱梁板等构件的超筋超限验算进行审核。

1.2.3 配筋量计算

在使用广厦主菜单功能进行平法配筋后，将图纸转换为DWG 格式，通过AutoCAD 按照建筑结构平法规则修正钢筋算量数据。

1.2.4 模型结构修正

需要水、电、暖通等各专业技术人员充分利用BIM 可视化模型，对建筑结构进行校核，直至设计方案趋于成熟。这一阶段是BIM 技术运用于结构设计的关键环节，只有各专业协同作业，才能做出科学合理的结构设计方案。

2、BIM 技术应用于建筑结构设计的现状问题综述

2.1 从业人员水准较低，建筑结构模型难以准确构建

在城市建设日新月异、而BIM 本土化应用软件相对缺乏的情况下，只有建模人员能够熟练操作计算机软件，并且掌握建筑结构力学原理，才能准确理解方案中各项设计参数，建立出符合设计意图的建筑模型，为后期管理人员决策提供依据。然而，从我国行业实际来看，为了节约人力成本，多数设计机构会选择无工作经验的大专院校毕业生从事建模工作，这些建模人员有的甚至来自非建筑行业，根本无法再在短时间内掌握建筑领域知识，更难以建出正确无误的模型，这也是BIM 技术运用举步维艰的重要原因。

2.2 统筹协调机制尚不完善，难以有效核准建筑结构模型

建筑结构设计涉及建筑抗震等级、人防等级、地基承载力、市政管道等各个方面，在方案敲定阶段，需要土建、机电等内部各类专业设计人员的参与。但考量我国实际，由于信息共享不可避免会触及设计院内部各部门利益，方案设计前期，各方的信息共享便难以实现；而到了模型核准阶段，又会出现各部门为保产值而推诿扯皮的问题，导致结构模型核准过程中信息数据来源不实或信息量不足等问题频发，最终BIM 技术对建筑结构设计的促进作用大打折扣。

2.3 规范标准体系不健全，难以为BIM 技术应用提供依据

由于BIM 技术应用于建筑结构设计尚属新兴领域，相关法律法规、各种规范和标准仍然比较匮乏，数据传输标准不统一、信息分类体系不规范等问题普遍存在，BIM 技术市场推广缺乏良好的支持环境和对接方式，造成建筑结构设计师在实际工作中无法应用BIM 技术的局面屡屡发生。

3、改善BIM 技术运用、提高建筑结构设计水平的对策措施

3.1 提高重视程度，加大培训力度，为BIM技术应用于建筑结构设计奠定良好基础

设计机构负责人应在深刻认识BIM 等先进技术对提高设计水平、塑造企业品牌重要意义的基础上，努力畅通技术运用路径、实现转型发展。一是加大投入，完善BIM技术运用硬件设施建设；二是设立专项资金，对建模人员进行包括力学知识、BIM 技术软件操作等方面的技能培训，切实保障建筑建模准确度。

3.2 完善统筹协调机制，促进BIM 模型数据信息共享

正如前文所述，BIM 技术运用系统性、复杂样较强，涉及水、电、热、气等多个设计部，因此，建筑设计机构负责人一是应结合企业实际，建立规章制度，明确划分落实责任，着力破除管理体制障碍，在形成多部门协作应用BIM 技术的共识基础上，探索建立BIM 模型基础数据提供的长效制度保障。二是针对当前结构模型敲定过程中矛盾问题等较为突出的方面，可尝试在各相关部门中抽调专业技术人才，合作建立项目组，从简单的小项目开始，逐步组织企业所属的BIM技术团队。

3.3 完善优化规范标准，为BIM 技术应用于建筑结构设计提供扎实依据

政府有关部门及相关研究机构应在对BIM技术应用现状进行详尽调研，以此为基础，结合现代信息技术最新发展趋势，对建筑结构设计的相关法律法规进行更新和修正。同时尽快制定与BIM 技术应用的结构构件库模型分类编码等方面标准规范，以标准完善填补行业空白，促使BIM技术应用实现质的飞跃。

结语：

综上所述，随着建筑行业的不断发展和现代信息技术的不断革新，BIM 技术应用于结构设计将会获得更加广阔的市场。面临从业人员水准较低、统筹协调机制尚不完善、规范标准体系不健全等诸多困境，还需设计机构负责人提高重视程度，加大培训力度，完善统筹协调机制，促进BIM 模型数据信息共享；需要政府有关部门完善优化规范标准，为BIM 技术应用于建筑结构设计提供扎实依据，多措并举，有效促进城市建设事业获得长足发展。