框架結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)專業(yè)的應(yīng)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(jié)構(gòu)構(gòu)件并生成YJK計(jì)算模型，其次在YJK計(jì)算模型中設(shè)置正確的計(jì)算參數(shù)并將計(jì)算模型與BIM模型相關(guān)聯(lián)，最后通過BIM模型與YJK計(jì)算模型間的信息連接，將YJK模型的計(jì)算結(jié)果讀入BIM完成了框架結(jié)構(gòu)梁、板、柱的配筋，實(shí)現(xiàn)簡單框架結(jié)構(gòu)的正向設(shè)計(jì)。

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(guān)鍵詞：BIM技術(shù)應(yīng)用;正向設(shè)計(jì);鋼筋混凝土框架;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)劃及編制NBIMS后，英國、日本及法國等國家相繼出臺各種強(qiáng)制政策及標(biāo)準(zhǔn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用到各項(xiàng)政府工程;我國于2011年也相繼頒布兩部BIM技術(shù)發(fā)展綱要，并在政策、資金及項(xiàng)目評優(yōu)等方面大力促進(jìn)BIM技術(shù)發(fā)展[1]。

很長一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)人員均通過翻模實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用，反向檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果，給設(shè)計(jì)院帶來額外負(fù)擔(dān)[2]。但工程師們都有這樣的共識，三維正向設(shè)計(jì)是BIM技術(shù)的終極目標(biāo)，將會從管理、設(shè)計(jì)方式、任務(wù)分配、協(xié)同工作等方面帶來技術(shù)上的變革，并逐步成為主流設(shè)計(jì)手段[3]。目前許多大型設(shè)計(jì)院已在三維正向設(shè)計(jì)方面進(jìn)行積極探索[4]～[10]，取得大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，正向設(shè)計(jì)正逐步占領(lǐng)更大的市場。但當(dāng)前BIM全專業(yè)正向設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及痛點(diǎn)在結(jié)構(gòu)專業(yè)，而結(jié)構(gòu)專業(yè)的難點(diǎn)在于BIM模型與計(jì)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(jié)合具體框架結(jié)構(gòu)解決了結(jié)構(gòu)專業(yè)正向設(shè)計(jì)的信息傳遞難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了BIM模型與計(jì)算模型間數(shù)據(jù)的雙向流通。

2? BIM技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程特點(diǎn)

本工程為上海市某附屬中學(xué)教學(xué)樓，用地面積69098m2，建筑面積15701m2（共10層），抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防，場地類別為IV類場地，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，結(jié)構(gòu)高度為40.7m，結(jié)構(gòu)抗震等級為一級，采用框架結(jié)構(gòu)體系，如圖1（a）所示，圖1（b）為相應(yīng)的建筑Revit模型。

2.2 技術(shù)亮點(diǎn)

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

2.3 設(shè)計(jì)流程

首先在Revit建筑模型上布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，區(qū)分建筑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不同的構(gòu)件賦予相應(yīng)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置進(jìn)行恒、活載導(dǎo)算，將Revit模型及導(dǎo)算的恒、活載信息轉(zhuǎn)換成YJK計(jì)算模型，并在YJK計(jì)算模型設(shè)置工程計(jì)算參數(shù)。最后將計(jì)算模型與Revit模型進(jìn)行鏈接，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向流動，設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

3? 設(shè)計(jì)結(jié)果

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

3.1 標(biāo)準(zhǔn)層施工圖

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

圖4為標(biāo)準(zhǔn)層柱配筋圖。軟件提供截面注寫與柱表表達(dá)兩種表示方法。本文采用柱表表達(dá)形式，同樣，設(shè)計(jì)人員也可根據(jù)計(jì)算結(jié)果按不同的設(shè)計(jì)習(xí)慣進(jìn)行選筋修改、歸并等，并同步修改到計(jì)算模型中。

圖5為標(biāo)準(zhǔn)層板配筋圖。軟件提供符合圖集的三種繪圖方式：平法、準(zhǔn)平法及傳統(tǒng)標(biāo)注方法，本文采用傳統(tǒng)標(biāo)注方法。軟件也提供各種繪圖參數(shù)供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選用，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行施工圖選筋、歸并及修改等，并將配筋信息同步到計(jì)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(gòu)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(dǎo)施工，同時(shí)根據(jù)三維鋼筋的用量可以為工程算量做進(jìn)一步參考。

3.2 用量統(tǒng)計(jì)

表1為根據(jù)施工圖統(tǒng)計(jì)的工程用量部分明細(xì)表。在板明細(xì)表中，可分別統(tǒng)計(jì)每一層的板厚類型、數(shù)量、面積及體積等;在梁及柱明細(xì)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(xì)表中，可根據(jù)不同統(tǒng)計(jì)方式統(tǒng)計(jì)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(jié)論與展望

本文以YJK-REVIT為設(shè)計(jì)平臺結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，解決了BIM模型與計(jì)算模型中信息互通的難題，成功實(shí)現(xiàn)正向設(shè)計(jì)在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。通過“三維設(shè)計(jì)，二維表達(dá)”的方式實(shí)現(xiàn)了梁、板、柱配筋的正向設(shè)計(jì)，同時(shí)可對施工圖進(jìn)行精確校審，極大提高了設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)質(zhì)量。本例可推廣應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)體系的BIM正向設(shè)計(jì)，為結(jié)構(gòu)BIM 技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為開展全專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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

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