BIM 在結構工程中如何應用？

12-29

如題，最近了解到BIM可能代表建築設計新方向，想問下在結構方面，BIM具體是怎麼應用的呢，還有BIM模型是建築師來搭建，然後結構師給予材料性質，尺寸什麼的嗎

結構在BIM中的位置恐怕很尷尬╮(╯_╰)╭

因為我們都知道，BIM其實最終的服務目標是FM，而結構在BIM整套的流程中只是很短的一個階段而已，後期運維中其實幾乎用不到結構模型，有建築和MEP模型就能滿足其絕大部分需求，在全生命周期的視角看來，結構就碰碰撞，算算量……

其實結構曾經最先邁出BIM一步的專業，不過也不是如上面答者所說只是三維建模而已，因為BIM中最重要的是這個「I」，要知道，無論什麼結構軟體中的模型，裡面包含的信息如鋼筋標號、混凝土用量等等，其豐富程度其實已經比現在市場上那些個單純的可視化或者凈空分析而已的BIM模型強得多了，但是何故這麼些年幾乎原地打轉呢？個人認為有如下原因：

1、結構的專業性

結構自身的專業性導致在這個BIM時代中，沒有一款軟體能使結構和建築水電風等專業在真正的一個平台下工作，即使是凹凸桌這樣的大東家，revit 的structure模塊（2013版後已整合）也只是做單純的建模和排布鋼筋的工作而已，從而導致了結構想參與到BIM的大信息交流中的時候，就不得不進行二次建模，甚至多次重複建模。

曾經就有一位前輩這麼跟我介紹他們設計院所面臨的問題，說他們現在建築有ArchiCAD，MEP有MagiCAD，用Tekla BIM sight做檢查與專業溝通，其效率很高，而且對微機的配置要求很低，不想revit系統那樣笨重，可以說四兩撥千斤，可唯獨就是缺一個合適的結構軟體。

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私信有人反應說，其實結構for revit的插件其實已經做出來了啊，是不是你不知道啊。

其實我是知道的，pkpm for revit的介面，盈建科 for revit的介面，以及通過各種詭異手段的介面，甚至用robot structural analysis去計算。以上這些我也略懂略懂，但是介面畢竟是介面，不用我多說，相信大家也明白介面的並不能產生真正的聯動，無法發揮BIM一處修改,處處更新的特性，這也能算是BIM？

其實大部分筒子不知道的是，yjk for revit的插件，其實已經做出來了，如下方的圖。但是沒發布呢，我就只看過中國院的一些演示，沒有上手用過，觀感是，已經好用很多了，但是聯動方面也沒有非常理想，至少沒有達到一個平台的效果，出來之後再做評測吧。

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2、信息流通不暢

介於上述原因，建築、設備、造價等信息很難逆向傳遞到結構設計中，結構設計信息也不得不通過二次建模來進行傳遞，而且二次建模的意義相當有限，大部分應用都是到碰撞檢查的程度而已，真正的造價控制在中國的工程承包機制之下很難實現。不僅專業之間是這樣，結構專業內部的信息流通也很成問題。

由於結構設計計算量非常大，所以實際項目中的結構設計都依靠軟體來完成，而結構軟體的信息流通是存在很大問題的。現在市場上的軟體，哪怕是同一個東家的軟體，之前的模型互導也存在各種各樣的問題。比如Etabs和Sap2000，這兩個軟體用的是同一個引擎，UI界面也差不多，其真正差別就在Etabs是計算高層的，所以多了一個「層」的概念。而這兩款之間依靠S2K格式互導的時候很多係數都需要人工干預進行折減，極大的增加了設計人員的負擔。

而傳統國產結構軟體PKPM，和其一脈相承但競爭激烈的盈建科都非常主動的做了很多與其他主流軟體介面。但是介面畢竟只是介面，比如盈建科導入Abaqus時，網格的劃分會出現問題。

3、結構的地域性

這個相信不用贅述，各地由於各異的實際工程情況出台了不同的規範，從而導致了結構軟體的創新不得不背負異常沉重的資料庫方能實現其實用性。比如廣廈在廣東地區就應用很廣泛，北方市場就很難打開。

如果中國想做出一個流行於世界的結構軟體，那就更難了，不然就得像達索公司那樣，做能適用於整個物理屆的有限元分析軟體。鄙人在大三的時候曾經啃下一本700多頁的sap2000的教學書，裡面提到了其流行於原因之一，就是加入了各國的規範。就像微軟，為何微軟的新產品如此之少，因為一旦發布一個新產品，一上市就必須能支持很多種語言，還要能嵌入各種插件以適應很多國家的各種奇葩需求，而不像一個小公司能隨時發布一個新產品，不行咱就撤，行咱就慢慢做大。

同理一個BIM軟體或者結構軟體想做大同，就得符合大部分國家的使用習慣，至少，能主動或者被動地嵌入大部分國家的規範，大家也知道想用revit出一套圖有多麼的痛苦，而Bently系統，早在八年前就已經有人用它出圖了。

感覺跑題跑得有點遠……

好吧結構現階段在BIM中的應用分一下幾塊：

1、深化設計

最具代表的是tekla，下圖是中國第一高樓深圳平安的tekla節點深化模型，不過是用Navisworks瀏覽的，這是比較有意義的。

2、碰撞檢查

revit我就不提了，說說工業院吧，我曾經去東北電力設計院實習過一段時間，他們有一個很牛X的資料庫 for PDMS，我使用PDMS每建一個圖元都能鏈接資料庫，如柱子可以鏈接對應的鋼筋資料庫，開一個洞口就能鏈接上洞口的鋼筋加密措施。而這麼牛X的資料庫，他們也只是用來碰撞檢查而已，不過也可以理解，畢竟核電廠的施工圖方案需要十幾個專業一起協調，比民建複雜很多。

3、預拼裝

BIM其實就是在像製造業看齊，預製構件的應用其實就很明顯。利用點雲技術進行構件的建模，之後在軟體里進行預拼裝，當構件誤差滿足要求之後，直接送往工地進行組裝，如此一來可以保證工程的準確性和效率（其實我也不太懂！詳見超級工程第二集）。

4、造價算量

這個相信不用多說，BIM模型只要建得準確，清單都出來了，造價還會遠么？

或許太樂觀了，但是私下交流時，知道了上隧院的一個案例，據說導入的模型的計算結果比直接在造價軟體里建模都准。

5、指導施工

額……看看就好

6、依靠open BIM的工作流程來節約工作量

其實吧，如我之前所說，結構是最早"bim"的專業，從結構軟體基本都屬於三維設計，模型里也飽含了各種信息，所以信息的流通就成為了一個問題，因為沒有任何一個軟體能真正的大而全，所以同一個模型就勢必要導入到不同的軟體中進行分析，比如我大四的畢業設計，我是設計一個鋼結構的網殼（架），奉上我的工作流程（我知道這是班門弄斧，不要打我……）

看起來是不是很麻煩呢？

當然麻煩了，可以說沒有一個軟體能真正的滿足我對這個課題的所有需求！！！

所以呢，我上網查找我該怎麼辦，然後我就搜索出了這個東西

是他們發明並推廣了ifc格式，可以使得建築模型在不同的軟體里得以互導，當然，還是有很多問題的，比如部分係數得折減，畢竟像sap2000和Etabs這樣的同公司甚至同引擎的軟體互導都得進行修改呢對不對，至少省掉我得建七八次模的工夫，所以還是居功至偉的，最後附上openBIM的廣告圖一張，以示感謝

0.前言

謝@周鑫邀，邀了好幾次了，不好意思不回答了。這是我使用盈建科(以下簡稱YJK)的revit介面將YJK模型(包含基礎)轉換成的revit模型，遮住了某些敏感信息。

1.三原則兩思路

目前，國內結構和BIM結合較好的應屬YJK了。其他的如pkpm，探索者也進行了相關的開發。

目前：BIM和結構專業軟體結合的三大原則：一是不重複建模，不管在哪個軟體中，模型只建一次；二是，不同軟體之間信息相互流通，但能保證信息的不變。三是，大量的重複性勞動交給插件去做，比如根據實配鋼筋繪製三維鋼筋，由實配鋼筋給出樑柱平法圖。

BIM和結構專業軟體的結合大致有兩個思路:

第一種思路是，建築專業在revit中建立好完整的模型，然後結構專業使用結構軟體的插件將revit模型轉換為結構計算模型(轉換時，主要是結構有限元模型的信息傳遞，砌體牆的荷載導算，以及其他建築做法荷載的導算)，然後結構專業完善結構模型(包含補充活載信息，設置鉸彈性板等，定義設計信息等)，調整結構模型（調整構件尺寸），然後將設計信息(梁板柱牆的配筋信息)傳遞迴revit，供其他專業使用或計算。

第二種思路是，建築專業提供簡單的平面圖和軸網等能支持結構設計的信息，然後結構專業在結構軟體中建模(不得不說，結構軟體中建模要比revit建模快太多了)，將模型和設計結果轉換為revit模型，然後供其他專業使用(比如建築專業補充門窗和材質等)。

對於簡單的結構，這兩種思路都能實現。最上面的模型是使用第二種方式實現的(額，結構專業的建模已經完成，建築專業的么，看建築專業什麼時候有空了，反正項目都已經出過圖了)。

大家比較關心的可能是，哪個模型作為主模型(在此模型中修改)，哪個模型作為附屬模型(主模型的修改會更新到此模型中)。其實，無所謂，YJK已經實現了YJK模型和revit模型的相互轉換，相互更新，這個技術應該不難。比如，第一種思路中，結構專業計算後要修改構件尺寸，可以在YJK模型中修改，然後更新到revit模型中；也可以在revit模型中修改更新到YJK模型中；只是你要記得你改了哪個模型，並記得更新到另一個模型中。以後，可能是這兩個思路相互融合，哪種方式快用哪種。

2.兩類軟體之間的鴻溝

BUT!!!我要開始講軟體的不足了!

結構軟體和BIM軟體對構件的不同定義方式，導致了兩者之間具有巨大的鴻溝!revit模型是以三維體積定義一根構件，而YJK是將構件附屬到二維直線網格上，其他大多數有限元軟體也是通過節點建立整個模型。

兩者的這種差別會導致什麼問題呢？複雜的模型難以相互轉換，大量的細節問題難以處理。比如，樑柱偏心對齊問題（梁偏移後樓板不連續的問題，下圖中1框內），梁牆交點處牆的處理（下圖中2框內牆並未完全支撐梁的問題）；比如雙層板的問題（YJK要使用蒙皮才能建立雙層板，較麻煩）坡屋頂的問題。等等。

這些繁雜的細節問題，目前轉換程序還處理不好。

3.結構軟體的內部一些問題

現在結構軟體一個巨大的bug是：結構軟體給樑柱編號不太合理，由配筋面積計算的實配鋼筋不太合理。結構模型中的配筋信息（特指實配鋼筋量，即幾根圓12的鋼筋）需要導入到revit模型中，但首先需要保證結構模型中的配筋信息是準確的，但大多數設計人員都不使用結構軟體提供的實配鋼筋，此時就需要設計人員將自己實配鋼筋輸入到結構軟體中，然後利用結構軟體導入到revit中並建立三維鋼筋，但將自己實配鋼筋輸入到結構軟體中這個工作是海量的啊。

結構軟體另外一個bug是：不能突破構件進行設計。有誰能告訴我下面這個大樣如何在YJK或pkpm中建立，它們又能怎麼設計？如果結構軟體都不能設計或處理這個大樣，那麼revit模型中這類大樣就無法轉換到結構模型中來，也不能通過結構軟體將這類大樣轉換到revit模型中去，更不能利用結構軟體的插件建立三維鋼筋。如果需要手動在revit中繪這類大樣的三維鋼筋，這會嚴重拖慢速度的。

4.其他

上個月剛聽過探索者的講座，講和他們revit插件的，他們做出了各個專業的revit插件。結構專業上，探索者的revit插件的功能主要是，讀取YJK或PKPM的計算結果，然後建立revit模型，探索者並根據YJK計算結果（配筋面積）計算出實配鋼筋，在revit模型中建立三維鋼筋。結構專業上，基本上和YJK的revit插件具有類似的功能。

其實，挺同情探索者的，如果以後以bim模型作為設計結果給到甲方，就不用畫圖了，那麼現在的探索者可能沒什麼市場了，可能這也是探索者花大量精力做revit插件的原因。

未來很遠，但已看到曙光！

盈建科公司員工看到後請和我洽談洽談廣告費事宜！

結構身為作為最早建立信息化模型的專業在你們面前痛苦的捂住了臉

正如 @梁驍所說的結構本來就是最早實現三維模型信息化的專業（國外1990年代，國內21世紀初），但並不叫做BIM，甚至於結構設計師群體之中都無人使用三維模型、參數化設計、虛擬模擬這些時髦字眼，而僅僅就是樸素無比的「結構」。到了工地上就是「土建」（又土又賤），整個大專業叫做「土木」（又土又木）。土木以前叫做工民建，後來改建築工程，再後來與道橋小土木合併為大土木。

好，貶完本專業之後，開始表彰。

BIM的核心精神之一在於全生命期的信息協作，這如何表現在結構專業上呢？略舉一二例說明。

隨著擁有模型的既存建築越來越多，而同時裝修改造項目也越來越多，涉及到結構改造部分的危房鑒定、改造分析、抽梁換柱、結構加固等等一系列的業務，就可以利用原先設計模型進行便利的分析，其技術難度與早期設計時的多方案對比分析無異，且多為構件級計算，鮮有結構體系選型優化事。較為複雜一點的有整體改造項目，尤其涉及到結構抗震規範的換代，都可以利用原BIM模型進行快捷分析，當然不要算都知道多半還是拆了重建最便宜。

但是這個業務操作的跨度通常要若干年，多數不可能由當時設計師本人來做，業主方也已經換作他人了（至少由建設的開發商變成運營的開發商，及業主聯合體或物業管理單位），圖紙幾經周轉、早已殘缺，多少物業要找原設計單位要圖紙啊，好在城建檔案館裡面還有一套存檔的。我們學習了BIM的理念和方法，就難免會想這是多麼漫長而有用的一個信息鏈條啊，但是實際上並沒有什麼用。

例舉：可更換的熔斷鋼支撐系統

圖：http://ww3.sinaimg.cn/large/6303b8b1jw1equzlqpx9lj20hs0dcgn2.jpg

一份關於後張預應力結構的BIM設計方法報告：http://www.post-tensioning.org/Uploads/Conference/2009%20Convention/Mon240Aalami.pdf

結構工程對BIM模型的反響恐怕沒有想像中那麼新潮，當然，還是有可提升之處。

不重要之處在於，結構工程事實上是較早地採用BIM模型來建模分析的行業。簡單地說就是三維建模了。只不過是不同的軟體在功能上有區別而已。像分析常用的什麼ABAQUS、ANSYS、FLAC3D這些軟體自不必說，許多設計院搞設計用的Bentney STAAD、MIDAS、ETABS甚至PKPM都能算是BIM技術。過去還要考慮不同軟體之間的兼容（原因見下一段），後來盈建科開發出來多種軟體介面，把以上軟體一網打盡……現在只不過是在追求更有水準的BIM軟體而已。

從專業間協調的角度來看，BIM技術非常重要，比如在一些工業建築中，可以檢查各種管道的穿行會不會影響結構布置。俗稱三維碰撞檢查。但是這一工作不容易展開，不同的專業用的軟體不同，所以跨專業通用設計軟體很有市場。

從結構工程自身來講，用BIM技術的一個可深化的方向在於對節點構造的反映。許多樑柱桁架在三維空間的交叉節點，用平面圖並不容易呈現，一不留神設計出來的節點和實際放樣出來的效果會有差距。藉助於更好的技術，可以檢查到這些差錯。

結構對於BIM的應用並不陌生，而且應該比任何一個專業更熟悉，更了解BIM。結構專業早就進行三維計算了，三維模型就是不是ＢＩＭ嗎？但這種ＢＩＭ只是適用於設計院內部，他的側重點事力學模型的準確。而現在大家所謂的ＢＩＭ側重的是結構的幾何位置的準確。幾何模型有時會和力學模型矛盾（比如，柱相對於軸線偏心，力學模型是不考慮這種偏心的）。所以結構在設計階段應用ＢＩＭ，首先是力學模型和幾何模型的分離和聯繫，比如先進行結構計算，桿件調整好以後，進入幾何模型調整桿件的幾何信息。其實結構專業應用ＢＩＭ，最大的價值是工程管理，指的是施工模擬和造價動態管理。ＢＩＭ的研究不應該停留在軟體如何使用等這個層面，而是真正能帶來什麼效益。如果真正能帶來經濟效益，多建兩次模型又怎麼樣呢？很多軟體開發公司把精力放到了如何出圖才能滿足圖集的要求，製圖標準等，這是一個要命的錯誤邏輯，而應該是制定一套基於ＢＩＭ的一套新的出圖標準。

苦學一段之後，我發現bim在結構中的應用真的好少.......真不知道結構設計出路在哪裡？哎

BIM在結構方面有點雞肋，至少現在很雞肋。並沒有什麼太大的用處，但是也有有用處的地方。

我看見別人回答的太好了，我就不多說理論了，講講我知道的幾個項目吧。

某火電廠對BIM的要求還是挺高的，但是結構方面幾乎就是簡單的建建模型，做做碰撞，並沒有什麼太大的用處，但是項目上遇到了兩個問題，通過BIM真正帶來了好處，一個就是發電機底座的模型，這個模型真的非常複雜，施工單位的專業人員都差點沒看懂圖紙，通過BIM模型和設備模型的拼接，查找到圖紙中高度存在問題，因為它是坑坑窪窪的，所以一旦澆築出錯，後期根本沒有辦法修改，我們提前發現了，不然問題真的就大了，這一個問題真的值他們付的BIM費用。還有就是根據施工計划進行模擬，我們展示的時候才發現牆體閉合以後設備才安裝，可那個時候設備根本進不去了啊，所以進行了修改，這也是一個問題（總包是聯合體，土建和安裝是兩家）。澆築好的結構牆砸都不好砸。

其他的幾個項目對BIM結構方面的用處都不大，只是模型搭建，然後用來給安裝單位做碰撞檢測，沒什麼事了。可能還有一個好處就是算量這一塊吧，但是說實話，幾乎沒有項目的模型單間做到這個精度，因為很多人甚至都不懂專業，建的模型也就看看。

如果你真的想說在結構工程方面改如何應用的話，我覺得你可以看看裝配式建築，這個可能是一個非常好的方向，因為裝配式建築其實就技術上並沒有什麼太大的問題，主要是裝配式建築的成本比較高，不值得用它。但是，隨著人工成本的增長，裝配式建築必然會成為一個發展趨勢，BIM也是一個發展趨勢，兩者又可以非常好的結合，所以你可以瞅瞅。

最後一點，REVIT畫鋼筋就是騙人的，真正的項目根本用不了，幾乎現在所有的BIM項目都不會要求繪製鋼筋的模型，沒有鋼筋，結構BIM還有什麼用，所以，單純的結構BIM現在很雞肋，如果你想在結構方面從事BIM的話，還是學學裝配式建築吧。

個人意見和見解，不喜勿噴！

希望對你有幫助。

先回答問題。具體應用在現在的設計院也沒有特別明確，無非還是設計人員設計好了，找幾個會建模型的建模做個碰撞檢查。第二個問題的答案也清楚了，肯定不是建築師建模，結構的只給材質和尺寸。如果非要說用bim做設計，那其實結構設計人員還是在做現在該做的事，只不過以前是參考二維建築方案，現在有可能是在三維建築方案中布置柱樑板，然後計算。建築結構碰撞的概率會略小。

另結構專業的建議關注裝配式結構

謝邀請。個人應用的BIM主要是從廣聯達系列軟體開始並向其他軟體拓展的，在國內鋼筋混凝土結構普遍推行的現狀下，廣聯達鋼筋檢查方面本地化做得好一些。個人感覺BIM在結構方面的應用還是比較局限的，其實，用PKPM進行結構力學計算及配筋的過程，也屬於BIM應用的範疇。只不過現階段各軟體都不願意開放API，沒有統一的標準，軟體壁壘較多。

不是結構方面的不了解，現在的軟體對鋼筋還是比較薄弱，硬體要求太高。建模的話，有些設計院開始3維圖紙交付了，有時候需要施工企業自己建模，這個情況比較複雜。

BIM的意義是一次建模，不同階段添加不同的模型信息並深化模型，並不是每一走一步都要進行建模，所以有人說BIM是三維模型，這個是非常不準確的，的確BIM可以進行可視化，碰撞檢測等工作，但它是可以應用在全生命周期的，結構方面的應用還不是很成熟，現在基於BIM的結構設計一般用Tekla 和PKPM配合設計，但是BIM在國內推行依舊受到一些阻力，最主要的就是數據的介面，不能保證數據完整不丟失

非結構專業，不太清楚...

BIM在結構中應用起來很繁瑣而且涉及到的一些力學計算也無法達成仍然停留在理論上吧

謝邀。非結構專業。

你得來回答一下這個問題才好：

結構專業中有沒有建築專業常說的參數化設計？

目前研一，研究方向為BIM在結構設計階段的運用。文獻調研的結果顯示，結構專業在BIM的運用點主要集中在一下幾點：

1.協同設計

2.複雜結構模型的建立

3.分析模型與BIM物理模型的互導

4.施工圖繪製，鋼筋實體繪製

5.節點深化設計

6.碰撞檢測

關鍵的點還是計算軟體和BIM建模軟體的數據流通問題。然後就是結構專業的BIM運用並沒有其他專業酷炫，感覺更大的意義是為了配合整個設計的BIM流程。亮點的話在於複雜結構的建模、協同設計、節點深化、碰撞檢測這幾塊。

建模難、修改難，這些制約了BIM在結構上的應用。等到將來這些都不是問題了，應該會大放異彩。