目前建築師接受和應用BIM技術的深度和廣度遠遠大於結構工程師，雖然目前有很多基於Revit介面的結構設計軟體，諸如YJK、TSSD、PDST、ETABS、PKPM等，另外還有一部分設計企業自己著手開發基於Revit結構設計外掛，不論何種形式，三維正向結構設計這條路還是有很長的路要走，解決的都是設計資料與出圖問題。
本文將以在BIM技術工具軟體Autodesk Revit Structure應用中的實踐經驗和體會，闡述BIM技術在結構設計中的問題，探討BIM技術在結構工程設計的具體實施和應用中的有效方法、過程、技術手段和解決方案。
1.結構工程師應用BIM技術的難點和問題
首先，基於BIM技術的3D工具軟體（如：Revit）採用了眾多的系統引數和模組參變數，與2D建立檢視技術有很大的不同，BIM工具軟體又要兼顧與2D設計習慣的連貫性，所以系統引數和模組參變數比2D工具軟體中的引數要複雜很多倍，這就使得應用中因為系統引數設定不當或引數與引數之間不匹配而導致很多意想不到的問題。
另外，結構設計中往往需要採用特殊的結構構件，但如果特殊的結構構件模組（族）設計得不好，其3D細節或剖面檢視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，回到原來的2D繪圖設計方式。
再有，基於BIM技術的理想3D物理模型與結構分析模型是可以雙向連結的。由於分析模型中包括了大量第三方分析程式所要求的各種資訊，如：荷載、荷載組合、支座條件，這就使得工具軟體中採用的引數更加繁多，讓初學者很難快速適應和把握，物理模型與結構分析模型雙向連結的優點不能真正得到發揮，而這又是結構工程師希望的功能。
YJK for Revit混凝土結構設計資料流互通
下面針對這些問題探討解決方案。
2.一般性問題的解決方案
這裡說到的一般性問題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟體的初級使用者和在簡單工程專案的結構設計中應用BIM技術的使用者。解決方案主要包括以下幾個方面。
2。1 建立符合本公司設計習慣的專案樣板
專案樣板是搭建BIM技術模型的基礎，有了一個真正意義上的好專案樣板，可減少很多重複的工作和加快設計速度。雖然Revit Structure工具軟體提供了符合中國習慣的結構標準專案樣板檔案，但它是針對所有使用者的，對個體使用者一般要調整較多的設定才能適合。
其中主要設定的內容有：
（1）自定義專案瀏覽器中的專案檢視組織結構層次清晰的檢視結構可以便於檢視組織與管理，提高工作效率。
（2）定製常用檢視樣板
即設定檢視屬性中的各項引數值，使得各種平面檢視符合繪圖標準和自己的習慣。比如在結構佈置平面檢視樣板中，顯示模式要設成“隱藏線”，而結構模板平面檢視樣板為了建模時直觀，建議設成“帶邊框著色”。總之，檢視樣板是根據其目的，採用改變檢視屬性引數值的方法來顯示需要的內容，而隱藏不需要的內容。
建議檢視樣板包括以下幾種：
結構基礎平面：用於結構基礎圖、樁佈置圖；
結構模板平面：用於結構建模，即搭建BIM模型的操作主要就是在結構模板平面檢視中進行，而3D檢視用於檢查搭建的模型是否正確；
結構佈置平面：用於標註結構構件定位、構件尺寸和編號、索引和註釋等內容；
結構配筋平面：用於繪製結構梁板柱之鋼筋、標註鋼筋代號和布筋範圍、 鋼筋量註釋等內容；
結構剖面：用於繪製結構細部剖面和大樣圖及相關標註和註釋等內容；
結構立面：用於表示斜撐佈置、結構桁架和轉換結構。
（3）增加系統族和構件族的常用構件型別
建議結構牆的型別包括：100，125，150，180，200，250，300，350，400，450，500，600，700，800，900，1000等厚度（單位mm）的牆型別；
建議結構樓板的型別包括：100，120，150，180，200，220，250，300，350，400，500等；
建議基礎底板的型別包括：500，800，1000，1500，2000，2500等；
普通混凝土結構梁的型別包括：200×400，300×500，400×600，500×600等等。
由於梁在設計中可能的型別變化多樣，建議根據需要來增加型別；混凝土柱也一樣。
（4）定製好常用的明細表
結構工程師常用的明細表主要包括以下幾種：
1）構件尺寸明細表，包括：梁尺寸表、牆和柱尺寸表；
2）樓梯表；
3）結構層高表；
4）材料表明細等。
5）建立專案樣板圖應注意的問題
Revit可以將已經完成的專案中的型別和構件族及相關標準傳遞到新專案，所以可以部分借鑑成功專案來建立符合自己習慣的工程專案樣板，但借鑑成功專案來建立的專案樣板需要在自己的實踐中檢驗是否合適。也要避免在專案樣板中填充大量的族，因為這些族不是對於每個專案都是有用的。與綜合樣板相比，建議儘量使用最簡單的樣板。
2。2 建立符合本公司設計標準的常用構件族
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。以工業建築設計為主的公司，其常用的結構構件是預製構件和鋼結構構件；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。根據需要來建立符合本公司設計標準和常用的構件族可以節省時間；根據需要將自己常用的構件族載入專案樣板檔案可以減小檔案位元組，提高電腦執行速度。
建立自己的構件族可以用Revit Structure軟體提供的構件族稍作修改，但關鍵是要適合自己的習慣和公司標準。
2。3 組織和建立常用的註釋符號和詳圖專案
（1）註釋符號：構件編號標記、構件連線符號、剖面標頭、詳圖索引標頭、標高標頭、註釋標記、修訂標記、中心線、平面法標註等。
（2）詳圖專案：2D板上/下鐵、2D洞口、鋼構截面、填充區域等。
（3）結構鋼筋：鋼筋標記、鋼筋彎鉤和鋼筋形狀等。
註釋符號和二維詳圖專案族的形式繁多，可以參考的現有族檔案也很多，建議在專案樣板僅保留自己常用的。
2。4 建立公司圖框
在Revit中，圖框是二維註釋可載入族。《Revit使用者手冊》有關於建立圖框的說明，但建議建立圖框的步驟是：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圖框移動到標題欄樣板框的位置，並將其“部分炸開”，然後增加文字標籤：業主名稱、工程名稱、專案編號、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。標籤加完後，另名儲存。
需要注意，當建立的圖框族被載入到專案後，在圖框族中新增的標籤有些與系統變數自動連結和更新；有些可以在專案中的每一張圖紙中獨立修改其文字內容；有些在一張圖紙上改了，其它的圖紙均同時修改。
2。5 連結2D或3D建築CAD圖檔案作為結構建模條件
由於Revit建築3D圖中的樑柱族與結構樑柱族是不同的，所以建議僅利用2D或3D建築圖檔案作為結構建模條件，在此基礎上獨立搭建結構BIM模型。連結上了2D或3D的建築條件圖，主要是給結構建模提供構件定位用。
3.特殊性問題的解決方案
特殊性問題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟體的中級及高階使用者和複雜工程專案的結構設計。解決方案主要包括以下方面：
3。1 建立自己常用的異型構件族
結構工程師在工程設計中的價值體現主要表現在：
能夠採用特殊的方法和技術手段來解決一個具體問題，能夠提供多種備選結構方案，從而實現建築師所期望的空間效果和機電工程師佈置其裝置和管線所要求的空間尺寸，保證結構構件不與其它專業元素髮生衝突。要實現這一切，結構工程師的解決方案往往就是採用異型（非常規）的結構構件，比如：折梁、變截面梁、缺口梁、魚腹梁、樑上開洞口、斜柱、異型柱、SRC組合構件、區域性降板等。
現有的BIM技術建模工具一般不提供此類異型構件的族塊（構件族檔案）。設計師如果用常規構件來替代此類異型構件，BIM技術的核心價值就得不到體現，因為用簡化的結構模型去與其它專業進行設計協調，真正有衝突的地方不會被發現，沒有衝突的部位反而會錯誤報警。所以創造自己的異型構件族是順利應用BIM技術於自己設計工作的關鍵一步。創造靈活、簡便、通用性強又具備高度智慧的異型構件族，是結構工程師創造性應用BIM技術的智慧體現。
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。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築師，所以要掌握和創造高度智慧的異型構件族，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業知識，也要具有掌握新技術的學習能力和善於總結及創新的能力。
建立異型構件族是一項龐大的系統工程，但具體到某個設計團隊，由於工作性質不同，自己常用的異型構件族並不是很多。另外，開始時花費一些時間和精力來做好這項工作，可為今後大大節省時間。限於篇幅，如何建立異型構件族的細節在此不多述。
3。2 關於鋼筋混凝土結構的平法表示
在中國內地流行鋼筋混凝土結構施工圖的繪製均採用平面表示法，即在平面圖上標註一些代號，透過對照標準圖集，施工技術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製工作。
Revit Structure 起初覺得平面表示法這個環節多餘，因為從BIM技術模型可以輕鬆提取相關資料自動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對施工圖文件的報審和備案要求。
為了適應中國市場要求，Autodesk Subion（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，即採用共享引數和二維詳圖等標註功能來實現基於平法施工圖的製圖要求。筆者初步試用感覺此套方案是可行的，基本上解決了平法施工圖的表達問題。但效率比在2D工具中進行平法標註無明顯提升，還有待改進。
3。3 BIM物理模型與分析模型的連結及管理
雖然Revit Structure可以實現與多個處於領先地位的第三方分析應用軟體連結，但目前連結得比較好又為中國使用者熟悉的就是ETABS、YJK、TSSD、PDST等。
如果使用的不是Revit Structure的分析模型功能，也不太關心分析模型的準確性，則建議透過在使用者介面中或在Revit Structure。ini檔案中禁用這些功能， 來顯著提高模型效能。關於禁用這些功能的細節請參考相關使用說明。
3。4 關於配筋大樣圖和鋼構節點大樣
雖然Revit可利用其內部功能和外部二維詳圖族實現繪製配筋大樣圖和鋼構節點大樣，但利用第三方的應用擴充套件軟體包可大大提高繪製速度Subion 的結構擴充套件程式就是其一，但其功能有待完善。
4.BIM技術在結構設計過程中的階段性應用
在結構設計前期的方案和初步設計階段，運用BIM技術可以方便與建築師和機電工程師的協調，可以輕鬆靈活地提供多個備選方案，發揮3D模型視覺化的功能給客戶展示，以便迅速作出決定。目前基於BIM技術的工具軟體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件所要求的深度。
但是，結構工程師最關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件。由於目前基於BIM理念的工具軟體尚有些技術問題還沒有很好解決，從3D模型到傳統的施工圖文件還不能達到100%的無縫連結，所以在實際應用中，建議階段性應用或部分應用BIM技術，同樣也可以大大提高工作效率。比如，利用工具軟體快速建立3D模型並自動生成各層平面結構圖（模板圖）和剖面圖的優點，來完成結構條件圖。將條件圖匯出為2D圖，一方面提供給其它專業作為結構條件用，另外也是自己在2D工具中製作配筋詳圖和節點詳圖的基準底圖。
建議在2D詳圖工具軟體（如AutoCAD）中外部引用自3D模型匯出的條件圖，並關掉在配筋圖和大樣圖中不需要的圖層，今後如果3D模型有較多的改動和發生設計變更，僅需要重新匯出一次條件圖並覆蓋舊的條件圖檔案，這樣與模板圖有關的修改內容（構件大小和位置）就在與之關聯的全部配筋圖和大樣圖中自動更新，避免了開啟每張圖在其中重複修改的麻煩。
YJK for Revit鋼構設計資料流互通
5.總結
（1）要有統一的BIM技術公司標準和專案樣板，以便初學者可以快速上手，也便於設計團隊內部及不同專業團隊之間的協調和資源共享。
（2）創造自己的異型構件族是結構工程師能否用好BIM技術於自己設計工作的關鍵。
（3）採用變通的解決方案和階段性運用BIM技術可以提前享受BIM技術的優勢，提高自己在行業中的競爭力。
（4）選擇一款適合自己本企業一款外掛，也可以自行開發。
（5）具備結構設計能力與BIM軟體使用能力。
