隨著(zhù)BIM（建筑信息模型）技術(shù)的快速發(fā)展和基于BIM技術(shù)的工具軟件的不斷完善，BIM技術(shù)正逐漸被中國的工程界人士認識與應用。但市場(chǎng)調查表明，目前建筑師接受和應用BIM技術(shù)的深度和廣度遠遠大于結構工程師。本文將以筆者在BIM技術(shù)工具軟件Autodesk Revit Structure應用中的實(shí)踐經(jīng)驗和體會(huì )，闡述BIM技術(shù)在結構設計中的問(wèn)題，探討B(tài)IM技術(shù)在結構工程設計的具體實(shí)施和應用中的有效方法、過(guò)程、技術(shù)手段和解決方案。下面筑聘網(wǎng)小編為大家介紹一下結構工程師必須具備的4大BIM經(jīng)驗。

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1.結構工程師應用BIM技術(shù)的難點(diǎn)和問(wèn)題

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首先，基于BIM技術(shù)的3D工具軟件（如：Revit）采用了眾多的系統參數和模塊參變量，與2D創(chuàng )建視圖技術(shù)有很大的不同，BIM工具軟件又要兼顧與2D設計習慣的連貫性，所以系統參數和模塊參變量比2D工具軟件中的參數要復雜很多倍，這就使得應用中因為系統參數設置不當或參數與參數之間不匹配而導致很多意想不到的問(wèn)題。

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另外，結構設計中往往需要采用特殊的結構構件，但如果特殊的結構構件模塊（族）設計得不好，其3D細節或剖面視圖就達不到結構工程師想要的效果。結構工程師往往因此而放棄BIM技術(shù)，回到原來(lái)的2D繪圖設計方式。

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再有，基于BIM技術(shù)的理想3D物理模型與結構分析模型是可以雙向鏈接的。由于分析模型中包括了大量第三方分析程序所要求的各種信息，如：荷載、荷載組合、支座條件，這就使得工具軟件中采用的參數更加繁多，讓初學(xué)者很難快速適應和把握，物理模型與結構分析模型雙向鏈接的優(yōu)點(diǎn)不能真正得到發(fā)揮，而這又是結構工程師希望的功能。下面針對這些問(wèn)題探討解決方案。

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2.一般性問(wèn)題的解決方案

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這里說(shuō)到的一般性問(wèn)題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟件的初級用戶(hù)和在簡(jiǎn)單工程項目的結構設計中應用BIM技術(shù)的用戶(hù)。解決方案主要包括以下幾個(gè)方面。

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2.1 創(chuàng )建符合本公司設計習慣的項目樣板

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項目樣板是搭建BIM技術(shù)模型的基礎，有了一個(gè)真正意義上的好項目樣板，可減少很多重復的工作和加快設計速度。雖然Revit Structure工具軟件提供了符合中國習慣的結構標準項目樣板文件，但它是針對所有用戶(hù)的，對個(gè)體用戶(hù)一般要調整較多的設置才能適合。其中主要設定的內容有：

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（1）自定義項目瀏覽器中的項目視圖組織結構層次清晰的視圖結構可以便于視圖組織與管理，提高工作效率。

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（2）定制常用視圖樣板

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即設定視圖屬性中的各項參數值，使得各種平面視圖符合繪圖標準和自己的習慣。比如在結構布置平面視圖樣板中，顯示模式要設成“隱藏線(xiàn)”，而結構模板平面視圖樣板為了建模時(shí)直觀(guān)，建議設成“帶邊框著(zhù)色”?？傊?，視圖樣板是根據其目的，采用改變視圖屬性參數值的方法來(lái)顯示需要的內容，而隱藏不需要的內容。

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建議視圖樣板包括以下幾種：

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1）結構基礎平面：用于結構基礎圖、樁布置圖；

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2）結構模板平面：用于結構建模，即搭建BIM模型的操作主要就是在結構模板平面視圖中進(jìn)行，而3D視圖用于檢查搭建的模型是否正確；

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3）結構布置平面：用于標注結構構件定位、構件尺寸和編號、索引和注釋等內容；

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4）結構配筋平面：用于繪制結構梁板柱之鋼筋、標注鋼筋代號和布筋范圍、 鋼筋量注釋等內容；

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5）結構剖面：用于繪制結構細部剖面和大樣圖及相關(guān)標注和注釋等內容；

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6）結構立面：用于表示斜撐布置、結構桁架和轉換結構。

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（3）增加系統族和構件族的常用構件類(lèi)型

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建議結構墻的類(lèi)型包括：100，125，150，180，200，250，300，350，400，450，500，600，700，800，900，1000等厚度（單位mm）的墻類(lèi)型；

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建議結構樓板的類(lèi)型包括：100，120，150，180，200，220，250，300，350，400，500等；

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建議基礎底板的類(lèi)型包括：500，800，1000，1500，2000，2500等；

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普通混凝土結構梁的類(lèi)型包括：200×400，300×500，400×600，500×600等。

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由于梁在設計中可能的類(lèi)型變化多樣，建議根據需要來(lái)增加類(lèi)型；混凝土柱也一樣。

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（4）定制好常用的明細表

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結構工程師常用的明細表主要包括以下幾種：

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1）構件尺寸明細表，包括：梁尺寸表、墻和柱尺寸表；

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2）樓梯表；

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3）結構層高表；

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4）材料表明細等。

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（5）創(chuàng )建項目樣板圖應注意的問(wèn)題

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Revit可以將已經(jīng)完成的項目中的類(lèi)型和構件族及相關(guān)標準傳遞到新項目，所以可以部分借鑒成功項目來(lái)創(chuàng )建符合自己習慣的工程項目樣板，但借鑒成功項目來(lái)創(chuàng )建的項目樣板需要在自己的實(shí)踐中檢驗是否合適。也要避免在項目樣板中填充大量的族，因為這些族不是對于每個(gè)項目都是有用的。與綜合樣板相比，建議盡量使用最簡(jiǎn)單的樣板。

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2.2 創(chuàng )建符合本公司設計標準的常用構件族

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結構設計中的構件族主要就是：結構基礎、結構柱、結構框架（梁）、結構桁架和板式樓梯。以工業(yè)建筑設計為主的公司，其常用的結構構件是預制構件和鋼結構構件；以民用住宅設計為主的公司，其常用的結構構件是現澆混凝土構件。根據需要來(lái)創(chuàng )建符合本公司設計標準和常用的構件族可以節省時(shí)間；根據需要將自己常用的構件族載入項目樣板文件可以減小文件字節，提高電腦運行速度。

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創(chuàng )建自己的構件族可以用Revit Structure軟件提供的構件族稍作修改，但關(guān)鍵是要適合自己的習慣和公司標準。

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2.3 組織和創(chuàng )建常用的注釋符號和詳圖項目

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（1）注釋符號：構件編號標記、構件連接符號、剖面標頭、詳圖索引標頭、標高標頭、注釋標記、修訂標記、中心線(xiàn)、平面法標注等。

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（2）詳圖項目：2D板上/下鐵、2D洞口、鋼構截面、填充區域等。

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（3）結構鋼筋：鋼筋標記、鋼筋彎鉤和鋼筋形狀等。

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注釋符號和二維詳圖項目族的形式繁多，可以參考的現有族文件也很多，建議在項目樣板僅保留自己常用的。

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2.4 創(chuàng )建公司圖框

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在Revit中，圖框是二維注釋可載入族?！禦evit用戶(hù)手冊》有關(guān)于創(chuàng )建圖框的說(shuō)明，但建議創(chuàng )建圖框的步驟是：利用相應圖幅的公制標題欄為樣板，在族編輯器中載入2D的CAD圖框，將載入的CAD圖框移動(dòng)到標題欄樣板框的位置，并將其“部分炸開(kāi)”，然后增加文本標簽：業(yè)主名稱(chēng)、工程名稱(chēng)、項目編號、圖名、設計階段、比例、圖紙編號、設計簽名、修訂版本、修訂日期等。標簽加完后，另名保存。

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需要注意，當創(chuàng )建的圖框族被載入到項目后，在圖框族中添加的標簽有些與系統變量自動(dòng)鏈接和更新；有些可以在項目中的每一張圖紙中獨立修改其文本內容；有些在一張圖紙上改了，其它的圖紙均同時(shí)修改。

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2.5 鏈接2D或3D建筑CAD圖文件作為結構建模條件

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由于Revit建筑3D圖中的梁柱族與結構梁柱族是不同的，所以建議僅利用2D或3D建筑圖文件作為結構建模條件，在此基礎上獨立搭建結構BIM模型。鏈接上了2D或3D的建筑條件圖，主要是給結構建模提供構件定位用。

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3.特殊性問(wèn)題的解決方案

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特殊性問(wèn)題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟件的中級及高級用戶(hù)和復雜工程項目的結構設計。解決方案主要包括以下方面：

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3.1 創(chuàng )建自己常用的異型構件族

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結構工程師在工程設計中的價(jià)值體現主要表現在：能夠采用特殊的方法和技術(shù)手段來(lái)解決一個(gè)具體問(wèn)題，能夠提供多種備選結構方案，從而實(shí)現建筑師所期望的空間效果和機電工程師布置其設備和管線(xiàn)所要求的空間尺寸，保證結構構件不與其它專(zhuān)業(yè)元素發(fā)生沖突。要實(shí)現這一切，結構工程師的解決方案往往就是采用異型（非常規）的結構構件，比如：折梁、變截面梁、缺口梁、魚(yú)腹梁、梁上開(kāi)洞口、斜柱、異型柱、SRC組合構件、局部降板等。

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現有的BIM技術(shù)建模工具一般不提供此類(lèi)異型構件的族塊（構件族文件）。設計師如果用常規構件來(lái)替代此類(lèi)異型構件，BIM技術(shù)的核心價(jià)值就得不到體現，因為用簡(jiǎn)化的結構模型去與其它專(zhuān)業(yè)進(jìn)行設計協(xié)調，真正有沖突的地方不會(huì )被發(fā)現，沒(méi)有沖突的部位反而會(huì )錯誤報警。所以創(chuàng )造自己的異型構件族是順利應用BIM技術(shù)于自己設計工作的關(guān)鍵一步。創(chuàng )造靈活、簡(jiǎn)便、通用性強又具備高度智能的異型構件族，是結構工程師創(chuàng )造性應用BIM技術(shù)的智慧體現。

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結構構件變化多樣，很多細節又隱蔽在構件內部或被裝飾物遮擋，不直觀(guān)。另外結構工程師的三維空間概念和圖形透視方面的知識不如建筑師，所以要掌握和創(chuàng )造高度智能的異型構件族，要求結構工程師有比較全面的知識，包括：必備的3D基礎知識、較強的計算機操作能力和結構專(zhuān)業(yè)知識，也要具有掌握新技術(shù)的學(xué)習能力和善于總結及創(chuàng )新的能力。

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創(chuàng )建異型構件族是一項龐大的系統工程，但具體到某個(gè)設計團隊，由于工作性質(zhì)不同，自己常用的異型構件族并不是很多。另外，開(kāi)始時(shí)花費一些時(shí)間和精力來(lái)做好這項工作，可為今后大大節省時(shí)間。限于篇幅，如何創(chuàng )建異型構件族的細節在此不多述。

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3.2 關(guān)于鋼筋混凝土結構的平法表示

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在中國內地流行鋼筋混凝土結構施工圖的繪制均采用平面表示法，即在平面圖上標注一些代號，通過(guò)對照標準圖集，施工技術(shù)人員就可以將其轉換成工藝圖或放樣圖，這樣就免去了結構工程師的大量繪圖工作。其實(shí)施工人員最終還是需要完成必須有的工藝圖或放樣圖的繪制工作。

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Revit Structure 起初覺(jué)得平面表示法這個(gè)環(huán)節多余，因為從BIM技術(shù)模型可以輕松提取相關(guān)數據自動(dòng)生成施工人員要的工藝圖或放樣圖，但這不符合中國工程師的設計習慣和目前中國政府主管部門(mén)對施工圖文檔的報審和備案要求。

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為了適應中國市場(chǎng)要求，Autodesk Subscription（速博）就中國結構施工圖平面表示法提供了一套變通解決方案—中國本地化工具包，即采用共享參數和二維詳圖等標注功能來(lái)實(shí)現基于平法施工圖的制圖要求。筆者初步試用感覺(jué)此套方案是可行的，基本上解決了平法施工圖的表達問(wèn)題。但效率比在2D工具中進(jìn)行平法標注無(wú)明顯提升，還有待改進(jìn)。

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3.3 BIM物理模型與分析模型的鏈接及管理

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雖然Revit Structure可以實(shí)現與多個(gè)處于領(lǐng)先地位的第三方分析應用軟件鏈接，但目前鏈接得比較好又為中國用戶(hù)熟悉的就是ETABS。但第三方分析應用軟件往往版本更新與Revit不能同步，因此實(shí)際應用中，物理模型與分析模型的雙向鏈接功能很少被中國用戶(hù)采用。

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如果使用的不是Revit Structure的分析模型功能，也不太關(guān)心分析模型的準確性，則建議通過(guò)在用戶(hù)界面中或在Revit Structure.ini文件中禁用這些功能， 來(lái)顯著(zhù)提高模型性能。關(guān)于禁用這些功能的細節請參考相關(guān)使用說(shuō)明。

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3.4 關(guān)于配筋大樣圖和鋼構節點(diǎn)大樣

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雖然Revit可利用其內部功能和外部二維詳圖族實(shí)現繪制配筋大樣圖和鋼構節點(diǎn)大樣，但利用第三方的應用擴展軟件包可大大提高繪制速度Subscription 的結構擴展程序就是其一，但其功能有待完善。

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4.BIM技術(shù)在結構設計過(guò)程中的階段性應用

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在結構設計前期的方案和初步設計階段，運用BIM技術(shù)可以方便與建筑師和機電工程師的協(xié)調，可以輕松靈活地提供多個(gè)備選方案，發(fā)揮3D模型可視化的功能給客戶(hù)展示，以便迅速作出決定。目前基于BIM技術(shù)的工具軟件在給結構設計提供的功能一般都可以很好地達到初步設計文檔所要求的深度。

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但是，結構工程師最關(guān)心的是從結構計算到快速出施工圖，即生成符合標準的設計施工圖文檔。由于目前基于BIM理念的工具軟件尚有些技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有很好解決，從3D模型到傳統的施工圖文檔還不能達到100%的無(wú)縫鏈接，所以在實(shí)際應用中，建議階段性應用或部分應用BIM技術(shù)，同樣也可以大大提高工作效率。比如，利用工具軟件快速創(chuàng )建3D模型并自動(dòng)生成各層平面結構圖（模板圖）和剖面圖的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)完成結構條件圖。將條件圖導出為2D圖，一方面提供給其它專(zhuān)業(yè)作為結構條件用，另外也是自己在2D工具中制作配筋詳圖和節點(diǎn)詳圖的基準底圖。

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建議在2D詳圖工具軟件（如AutoCAD）中外部引用自3D模型導出的條件圖，并關(guān)掉在配筋圖和大樣圖中不需要的圖層，今后如果3D模型有較多的改動(dòng)和發(fā)生設計變更，僅需要重新導出一次條件圖并覆蓋舊的條件圖文件，這樣與模板圖有關(guān)的修改內容（構件大小和位置）就在與之關(guān)聯(lián)的全部配筋圖和大樣圖中自動(dòng)更新，避免了打開(kāi)每張圖在其中重復修改的麻煩。

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5.總結

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（1）要有統一的BIM技術(shù)公司標準和項目樣板，以便初學(xué)者可以快速上手，也便于設計團隊內部及不同專(zhuān)業(yè)團隊之間的協(xié)調和資源共享。

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（2）創(chuàng )造自己的異型構件族是結構工程師能否用好BIM技術(shù)于自己設計工作的關(guān)鍵。

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（3）采用變通的解決方案和階段性運用BIM技術(shù)可以提前享受BIM技術(shù)的優(yōu)勢，提高自己在行業(yè)中的競爭力。

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（4）在單位內部成立BIM技術(shù)小組，共享經(jīng)驗，共同研討解決方案，有利于BIM技術(shù)得到深入廣泛的應用，帶來(lái)可觀(guān)的效益。