框架結構BIM正向設計在結構專業(yè)的應用

盧厚華

摘要：基于YJK公司二次開發(fā)的YJK-REVIT平臺，首先在建筑信息模型（BIM）中布置結構構件并生成YJK計算模型，其次在YJK計算模型中設置正確的計算參數(shù)并將計算模型與BIM模型相關聯(lián)，最后通過BIM模型與YJK計算模型間的信息連接，將YJK模型的計算結果讀入BIM完成了框架結構梁、板、柱的配筋，實現(xiàn)簡單框架結構的正向設計。

Abstract： Based on the secondary development YJK-REVIT platform of YJK company， first， the structure components of building information model were built and generated the YJK calculation model; second， the correct calculation parameters of YJK calculation model were set and associated the calculation model with the BIM model; last， through the information connection between BIM model and YJK calculation model， the calculation results of YJK model were read into BIM model， the beam， plate and column reinforcement information of frame structure was completed， thus the forward design of simple frame structure was realized.

關鍵詞：BIM技術應用;正向設計;鋼筋混凝土框架;結構設計

Key words： application of BIM technology;forward design;reinforced concrete frame;sructure design

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0275-04

1? 研究背景及意義

自2003年美國推出國家3D-4D-BIM計劃及編制NBIMS后，英國、日本及法國等國家相繼出臺各種強制政策及標準，將BIM技術應用到各項政府工程;我國于2011年也相繼頒布兩部BIM技術發(fā)展綱要，并在政策、資金及項目評優(yōu)等方面大力促進BIM技術發(fā)展[1]。

很長一段時間內(nèi)，設計人員均通過翻模實現(xiàn)BIM應用，反向檢驗設計成果，給設計院帶來額外負擔[2]。但工程師們都有這樣的共識，三維正向設計是BIM技術的終極目標，將會從管理、設計方式、任務分配、協(xié)同工作等方面帶來技術上的變革，并逐步成為主流設計手段[3]。目前許多大型設計院已在三維正向設計方面進行積極探索[4]～[10]，取得大量實踐經(jīng)驗，正向設計正逐步占領更大的市場。但當前BIM全專業(yè)正向設計的難點及痛點在結構專業(yè)，而結構專業(yè)的難點在于BIM模型與計算模型之間信息的傳遞[11]。本文基于盈建科公司YJK-REVIT平臺，結合具體框架結構解決了結構專業(yè)正向設計的信息傳遞難點，實現(xiàn)了BIM模型與計算模型間數(shù)據(jù)的雙向流通。

2? BIM技術應用

2.1 工程特點

本工程為上海市某附屬中學教學樓，用地面積69098m2，建筑面積15701m2（共10層），抗震設防類別為重點設防，場地類別為IV類場地，設計地震分組為第二組，結構高度為40.7m，結構抗震等級為一級，采用框架結構體系，如圖1（a）所示，圖1（b）為相應的建筑Revit模型。

2.2 技術亮點

在不斷更新的技術條件、行業(yè)發(fā)展及國家政策的支持下，BIM正向設計的普及只是時間問題[7]，區(qū)別于傳統(tǒng)的二維設計，本工程結構設計采用BIM正向設計。設計師基于YJK-REVIT平臺解決了結構專業(yè)在BIM模型與計算模型間數(shù)據(jù)互通的難題，實現(xiàn)了在BIM模型中繪制梁、板及柱施工圖，并能夠進行施工圖改筋、三維鋼筋聯(lián)動顯示及用量統(tǒng)計等。

2.3 設計流程

首先在Revit建筑模型上布置結構構件，區(qū)分建筑構件與結構構件，不同的構件賦予相應的材質(zhì)及容重等信息屬性。其次，根據(jù)房間使用功能及非結構構件的布置進行恒、活載導算，將Revit模型及導算的恒、活載信息轉(zhuǎn)換成YJK計算模型，并在YJK計算模型設置工程計算參數(shù)。最后將計算模型與Revit模型進行鏈接，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向流動，設計流程如圖2所示。

3? 設計結果

在計算模型中對計算不滿足規(guī)范要求之處進行調(diào)整（如梁、柱截面改動），將調(diào)整后的計算模型及計算結果同步到Revit模型中，并在Revit模型中進行更新，即可在Revit模型中繪制施工圖。

3.1 標準層施工圖

圖3為某標準層梁配筋圖。通過軟件的校審功能可對梁配筋結果按規(guī)范校審，對不滿足規(guī)范的結果定位并提醒;隨后設計人員可根據(jù)不同設計習慣在施工圖中進行選筋、修改及歸并等，以及將改動后的施工圖進行進一步校審，最后將設計結果與計算模型進行雙向聯(lián)動更新。

圖4為標準層柱配筋圖。軟件提供截面注寫與柱表表達兩種表示方法。本文采用柱表表達形式，同樣，設計人員也可根據(jù)計算結果按不同的設計習慣進行選筋修改、歸并等，并同步修改到計算模型中。

圖5為標準層板配筋圖。軟件提供符合圖集的三種繪圖方式：平法、準平法及傳統(tǒng)標注方法，本文采用傳統(tǒng)標注方法。軟件也提供各種繪圖參數(shù)供設計人員進行選用，設計人員可根據(jù)計算結果進行施工圖選筋、歸并及修改等，并將配筋信息同步到計算模型中。

圖6為根據(jù)梁板柱的配筋信息在三維視圖中的表現(xiàn)。從圖中可以直接觀察到構件中鋼筋的擺放、錨固及箍筋的形式等比較符合規(guī)范及圖集的規(guī)定，可在一定程度上指導施工，同時根據(jù)三維鋼筋的用量可以為工程算量做進一步參考。

3.2 用量統(tǒng)計

表1為根據(jù)施工圖統(tǒng)計的工程用量部分明細表。在板明細表中，可分別統(tǒng)計每一層的板厚類型、數(shù)量、面積及體積等;在梁及柱明細表中，可根據(jù)不同樓層所采用的不同截面形式、長度（高度）、數(shù)量等;在鋼筋明細表中，可根據(jù)不同統(tǒng)計方式統(tǒng)計不同用途的鋼筋長度、用量及鋼筋形式等，在一定程度上可為工程算量做參考[8]。

4? 結論與展望

本文以YJK-REVIT為設計平臺結合實際項目，解決了BIM模型與計算模型中信息互通的難題，成功實現(xiàn)正向設計在框架結構中的應用。通過“三維設計，二維表達”的方式實現(xiàn)了梁、板、柱配筋的正向設計，同時可對施工圖進行精確校審，極大提高了設計效率及設計質(zhì)量。本例可推廣應用于其他結構體系的BIM正向設計，為結構BIM 技術的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎，為開展全專業(yè)BIM正向設計積累了寶貴的經(jīng)驗。

盡管目前工程正向設計受限于計算機軟硬件的發(fā)展，工程師們相信在國家政策支持及計算機軟硬件的發(fā)展下，正向設計將運用到越來越多的項目中，解決越來越多的工程難題[12]。

參考文獻：

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[10]劉欣，常菁.某住宅項目BIM優(yōu)化及設計應用[J].城市住宅，2017，24（08）：20-28.

[11]楊杰，周良.BIM信息流傳遞與重構在結構正向設計中的應用[J].中國市政工程，2019（03）：24-27，133-134.

[12]胡華鋒.BIM在某國際機場航站樓項目中的應用[J].建材與裝飾，2018（21）：86-88.