随着BIM (建筑信息模型) 技术的快速发展和基于BIM技术的工具软件的不断完善,BIM 技术正逐渐被中国的工程界人士认识与应用。但市场调查表明,目前建筑师接受和应用 BIM 技术的深度和广度远远大于结构工程师。本文将以笔者在BIM技术工具软件Autodesk Revit Structure应用中的实践经验和体会,阐述 BIM 技术在结构设计中的问题,探讨 BIM 技术在结构工程设计的具体实施和应用中的有效方法、过程、技术手段和解决方案。
1 结构工程师应用BIM技术的难点和问题
首先,基于 BIM 技术的 3D 工具软件(如:Revit)采用了众多的系统参数和模块参变量,与2D创建视图技术有很大的不同, BIM工具软件又要兼顾与2D设计习惯的连贯性,所以系统参数和模块参变量比2D工具软件中的参数要复杂很多倍, 这就使得应用中因为系统参数设置不当或参数与参数之间不匹配而导致很多意想不到的问题。
另外,结构设计中往往需要采用特殊的结构构件,但如果特殊的结构构件模块(族)设计得不好,其3D细节或剖面视图就达不到结构工程师想要的效果。 结构工程师往往因此而放弃BIM技术,回到原来的2D绘图设计方式。
BIM工具软件又要兼顾与2D设计习惯的连贯性(图片来源:百度)
再有,基于 BIM 技术的理想 3D 物理模型与结构分析模型是可以双向链接的。 由于分析模型中包括了大量第三方分析程序所要求的各种信息,如:荷载、荷载组合、支座条件,这就使得工具软件中采用的参数更加繁多,让初学者很难快速适应和把握, 物理模型与结构分析模型双向链接的优点不能真正得到发挥,而这又是结构工程师希望的功能。
2 一般性问题的解决方案
这里说到的一般性问题的解决方案主要是针对Autodesk Revit Structure工具软件的初级用户和在简单工程项目的结构设计中应用 BIM 技术的用户。解决方案主要包括以下几个方面。
2.1 创建符合本公司设计习惯的项目样板
项目样板是搭建 BIM 技术模型的基础,有了一个真正意义上的好项目样板, 可减少很多重复的工作和加快设计速度。虽然Revit Structure工具软件提供了符合中国习惯的结构标准项目样板文件,但它是针对所有用户的,对个体用户一般要调整较多的设置才能适合。其中主要设定的内容有:
(1)自定义项目浏览器中的项目视图组织结构(图1)层次清晰的视图结构可以便于视图组织与管理,提高工作效率。
(2)定制常用视图样板
即设定视图属性中的各项参数值,使得各种平面视图符合绘图标准和自己的习惯。比如在结构布置平面视图样板中,显示模式要设成“隐藏线(Hidden Line)”,而结构模板平面视图样板为了建模时直观, 建议设成“带边框着色(Shading/Edges)”。总之,视图样板是根据其目的,采用改变视图属性参数值的方法来显示需要的内容,而隐藏不需要的内容。
建议视图样板包括以下几种:1)结构基础平面:用于结构基础图、桩布置图;2)结构模板平面:用于结构建模,即搭建 BIM 模型的操作主要就是在结构模板平面视图中进行,而 3D 视图用于检查搭建的模型是否正确;3)结构布置平面:用于标注结构构件定位、构件尺寸和编号、索引和注释等内容;4)结构配筋平面:用于绘制结构梁板柱之钢筋、标注钢筋代号和布筋范围、 钢筋量注释等内容; 5)结构剖面:用于绘制结构细部剖面和大样图及相关标注和注释等内容;6)结构立面:用于表示斜撑布置、结构桁架和转换结构。
(3)增加系统族和构件族的常用构件类型
建议结构墙的类型包括:100,125,150,180,200,250,300,350,400,450,500,600,700,800,900,1000等厚度(单位mm)的墙类型;建议结构楼板的类型包括:100,120,150,180,200,220,250,300,350,400,500等; 建议基础底板的类型包括: 500, 800, 1000, 1500, 2000,2500等; 普通混凝土结构梁的类型包括: 200×400, 300×500,400×600,500×600 等。由于梁在设计中可能的类型变化多样,建议根据需要来增加类型;混凝土柱也一样。
BIM工具软件又要兼顾与2D设计习惯的连贯性(图片来源:百度)
(4)定制好常用的明细表
结构工程师常用的明细表主要包括以下几种:1)构件尺寸明细表,包括:梁尺寸表、墙和柱尺寸表;2)楼梯表;3)结构层高表;4)材料表明细;等。下图是梁尺寸示例:
(5)创建项目样板图应注意的问题
Revit 可以将已经完成的项目中的类型和构件族及相关标准传递到新项目, 所以可以部分借鉴成功项目来创建符合自己习惯的工程项目样板,但借鉴成功项目来创建的项目样板需要在自己的实践中检验是否合适。 也要避免在项目样板中填充大量的族, 因为这些族不是对于每个项目都是有用的。与综合样板相比,建议尽量使用最简单的样板。