基于BIM的建筑主体结构施工设计方法

摘要：本文聚焦基于 BIM 的建筑主体结构施工设计，系统剖析其应用要点、现存问题并提出优化策略。研究表明，BIM 技术在模型创建、结构设计优化、施工模拟及工程量计算等环节具有显著优势，通过三维可视化、碰撞检测等功能可有效提升设计质量与施工效率。然而，当前存在软件兼容性差、人员应用能力不足、标准规范缺失及成本效益失衡等问题。为此，针对性提出加强软件研发协同、提升人员技能、完善标准体系、探索优化模式等策略，旨在推动 BIM 技术在建筑主体结构施工设计中的深度应用，助力建筑行业数字化转型与高质量发展。

关键词：BIM 技术；建筑主体结构；施工设计；应用要点；优化策略

引言

在建筑行业加速向数字化、智能化转型的时代背景下，传统二维图纸主导的建筑主体结构施工设计模式，因信息表达模糊、协同效率低、施工预演能力弱等局限性，已难以满足现代工程建设复杂多变的需求。

一、基于BIM的建筑主体结构施工设计方法与应用要点

1.1 BIM模型创建方法

BIM模型创建是开展建筑主体结构施工设计的基础，其质量直接影响后续设计优化、施工模拟等环节的准确性。在软件选择上，Revit、Tekla等软件各有优势。Revit适合民用建筑结构建模，其参数化设计功能强大，能快速创建梁、板、柱等构件，并通过参数调整实现模型修改；Tekla则在钢结构建模方面表现卓越，可精准处理复杂节点构造。确定软件后，需建立统一建模标准，如规定模型精度等级，LOD300模型应包含构件的几何尺寸、材质信息等，以保障不同参与方对模型的理解一致性。在结构构件建模流程中，首先需建立构件族库。以柱构件为例，创建参数化柱族时，需定义截面尺寸、高度、混凝土强度等级等参数。通过族库的复用，可提高建模效率，同时确保构件信息的准确性和一致性。

1.2 基于BIM的结构设计优化

三维可视化BIM设计分析可以有效指导结构设计优化。根据BIM模型，设计人员可以直观地对结构进行检查、分析构件的相对位置，在某商业建筑项目中，通过BIM模型分析得知原本设计的中庭内梁位影响了结构空间的通透效果，经由三维可视化对梁高与形式的优化处理，满足了结构受力的要求，也提升了室内空间效果。

1.3 基于BIM的施工模拟与方案优化

4D施工进度模拟是指将BIM模型与施工进度计划整合，进行施工过程的动态可视化模拟。模拟结果便于分析施工顺序的可行性，调整资源计划。在某桥梁工程中，运用4D施工进度模拟发现桩基施工与桥墩施工发生时间重叠，更改施工计划之后工期缩短15天。对于复杂施工工艺，BIM能够实现施工工艺模拟、难点模拟。例如大跨度钢结构吊装中，采用BIM对吊装中钢结构所受应力、起重机走位等进行模拟，提前识别潜在的风险。

1.4 基于BIM的工程量计算与成本控制

基于BIM模型能直接统计结构构件工程量，相比手工计算而言，较之前不仅更为精确，效率更高。在BIM模型中，构件信息包含尺寸、材料信息等，通过软件工程量统计功能直接获得工程量清单数据。明确的工程量数据是成本预算和成本管控的基础。在市场价格信息基础上编制详细预算成本。施工过程中根据实际工程量对比预算工程量，及时分析出现成本偏差后的相应措施。

二、基于BIM的建筑主体结构施工设计现存问题分析

2.1 软件兼容性与数据交互问题

现阶段，BIM软件间数据格式不一致。由Revit制作的模型文件不能直接导入到Tekla中进行编辑，必须通过中间格式转换，但是，在此过程中出现信息损失或失真的情况。

2.2 设计人员BIM应用能力不足

某些设计人员不了解BIM技术原理和BIM技术的操作流程，仅能进行建模，无法将BIM技术更好地运用于结构设计优化。BIM技术在结构设计优化过程中的碰撞检测、施工模拟等方面多数设计人员无法应用，也无从体现出BIM技术的优势。

2.3标准规范不健全、管理体制不健全。

目前，针对BIM的建筑主体结构施工设计缺乏明确的制定标准和管理流程，创建模型过程中不同企业对模型精度、命名规范等要求不统一；项目交付阶段没有明确的BIM成果的交付标准，导致项目各参与方工作过程中无所规范，加大协调工作难度，阻碍BIM技术的应用。

2.4 应用成本与效益平衡困难

由于BIM技术应用前期要花费大量的资金来采购软件、更新硬件、培训员工等，以大型企业为例，购买一套专业的BIM软件及相关硬件，费用就有数万元之多，同时还要花费资金对设计人员进行培训，但是，短期效果不明显，而应用BIM技术，一方面也给企业带来高额成本，如在技术上、人力和财力等方面都相对较大，导致企业应用BIM技术成本较大、效果不明显的尴尬局面，致使企业发展积极性不高。

三、优化基于BIM的建筑主体结构施工设计的策略

3.1 加强软件研发与数据协同

引导BIM软件开发商提升软件之间的兼容性设计，开发如IFC统一数据交换标准；引导软件开发商开发数据转换插件，提升不同软件数据转换的兼容能力，实现模型数据的无缝传递及共享；开发行业数据共享平台，实现项目各参与方数据共享。

3.2 提升设计人员BIM应用水平

提高企业内部BIM技术人员培训频次，由企业定期邀请行业专家讲课培训内部的技术人员；在高等院校中开设相关的BIM课程，培养相应的专业技术人才；同时开展BIM技术成果分享和比赛等，促使设计人员努力学习、应用BIM技术，提升BIM的实际应用水平和创新水平；建立BIM认证人员体系，由企业对取得相关认证人员制定职业化发展战略。

3.3 完善标准规范与管理体系

主管部门与行业协会应尽快明确建筑主体结构施工设计环节涉及BIM的模型建立、设计优化、施工模拟等各个环节的技术标准和管理方法、统一BIM成果交付规范，做好标准规范的推广贯彻与监督管理，确保项目各部门及参与方的严格执行，确保BIM技术的运用规范化、标准化。

3.4 探索成本效益优化模式

综合考虑企业自身的应用BIM技术阶段的选择，根据项目的情况需求以及企业的实际状况来选择恰当的软硬件BIM应用阶段，尽量避免项目所用的软硬件BIM技术成本过高，然后将BIM模型选用轻量化的方式，完成项目前期的方案比较，降低模型的构建费用，以更实际的方式选用BIM模型应用的方式完成施工。将企业在此阶段的施工工作用BIM技术来实施完成，做到工程合理的施工模型，让建设团队用合理的施工模型来完成企业的建设任务。

结语

虽然基于BIM的建筑主体结构施工设计具有提升设计质量、优化施作施工方案、把控成本效益的优势，但也仍然存在软件互通性、人员知识、标准规范、成本效益等困难，在加强软件研发与数据打通、提高设计人员应用程度、健全标准规范与管理体系以及研究成本效益模式等方式应对下，能很好地克服问题，从而使BIM技术在建筑主体结构施工设计中的应用更深入，带动建筑行业数字化、智能化、产业化发展。

参考文献

[1]张玉权.基于BIM的建筑主体结构施工设计方法[J].建材发展导向，2025，23（04）：49-51.

[2]房朝君.建筑主体结构工程的施工技术管理方法创新与设计[J].建筑结构，2022，52（06）：154.