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[Revit应用]BIM技术在结构设计中的应用
随着BIM (建筑信息模型) 技术的快速开展和基于BIM技术的工具软件的不时完善，BIM 技术正逐步被中国的工程界人士认识与应用。但市场调查标明，目前建筑师承受和应用 BIM 技术的深度和广度远远大于构造工程师。本文将以笔者在BIM技术工具软件Autodesk Revit Structure应用中的理论经历和领会，论述 BIM 技术在构造设计中的问题，讨论 BIM 技术在构造工程设计的详细施行和应用中的有效办法、过程、技术手腕和处理计划。
1 构造工程师应用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创立视图技术有很大的不同， BIM工具软件又要统筹与2D设计习气的连接性，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， 这就使得应用中由于系统参数设置不当或参数与参数之间不匹配而招致很多意想不到的问题。
另外，构造设计中常常需求采用特殊的构造构件，但假如特殊的构造构件模块(族)设计得不好，其3D细节或剖面视图就达不到构造工程师想要的效果。 构造工程师常常因而而放弃BIM技术，回到原来的2D绘图设计方式。
再有，基于 BIM 技术的理想 3D 物理模型与构造剖析模型是能够双向链接的。 由于剖析模型中包括了大量第三方剖析程序所请求的各种信息，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愈加繁多，让初学者很难快速顺应和把握， 物理模型与构造剖析模型双向链接的优点不能真正得到发挥，而这又是构造工程师希望的功用。 下面针对这些问题讨论处理计划。
2 普通性问题的处理计划
这里说到的普通性问题的处理计划主要是针对Autodesk Revit Structure工具软件的初级用户和在简单工程项目的构造设计中应用 BIM 技术的用户。处理计划主要包括以下几个方面。
2.1 创立契合本公司设计习气的项目榜样
项目榜样是搭建 BIM 技术模型的根底，有了一个真正意义上的好项目榜样， 可减少很多反复的工作和加快设计速度。固然Revit Structure工具软件提供了契合中国习气的构造规范项目榜样文件，但它是针对一切用户的，对个体用户普通要调整较多的设置才干合适。其中主要设定的内容有：
(1)自定义项目阅读器中的项目视图组织构造(图1)层次明晰的视图构造能够便于视图组织与管理，进步工作效率。
(2)定制常用视图榜样
即设定视图属性中的各项参数值，使得各种平面视图契合绘图规范和本人的习气。比方在构造布置平面视图榜样中，显现形式要设成“躲藏线(Hidden Line)”，而构造模板平面视图榜样为了建模时直观， 倡议设成“带边框着色(Shading/Edges)”。总之，视图榜样是依据其目的，采用改动视图属性参数值的办法来显现需求的内容，而躲藏不需求的内容。
倡议视图榜样包括以下几种：1)构造根底平面：用于构造根底图、桩布置图;2)构造模板平面：用于构造建模，即搭建 BIM 模型的操作主要就是在构造模板平面视图中停止，而 3D 视图用于检查搭建的模型能否正确;3)构造布置平面：用于标注构造构件定位、构件尺寸和编号、索引和注释等内容;4)构造配筋平面：用于绘制构造梁板柱之钢筋、标注钢筋代号和布筋范围、 钢筋量注释等内容; 5)构造剖面：用于绘制构造细部剖面和大样图及相关标注和注释等内容;6)构造立面：用于表示斜撑布置、构造桁架和转换构造。
(3)增加系统族和构件族的常用构件类型
倡议构造墙的类型包括：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;倡议构造楼板的类型包括：100，120，150，180，200，220，250，300，350，400，500等; 倡议根底底板的类型包括： 500， 800， 1000， 1500， 2000，2500等; 普通混凝土构造梁的类型包括： 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，倡议依据需求来增加类型;混凝土柱也一样。
(4)定制好常用的明细表
构造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)构造层高表;4)资料标明细;等。下图是梁尺寸示例：
(5)创立项目榜样图应留意的问题
Revit 能够将曾经完成的项目中的类型和构件族及相关规范传送到新项目， 所以能够局部自创胜利项目来创立契合本人习气的工程项目榜样,但自创胜利项目来创立的项目榜样需求在本人的理论中检验能否适宜。 也要防止在项目榜样中填充大量的族， 由于这些族不是关于每个项目都是有用的。与综合榜样相比，倡议尽量运用最简单的榜样。
2.2 创立契合本公司设计规范的常用构件族
构造设计中的构件族主要就是：构造根底、构造柱、构造框架(梁)、构造桁架和板式楼梯。以工业建筑设计为主的公司，其常用的构造构件是预制构件和钢构造构件;以民用住宅设计为主的公司， 其常用的构造构件是现浇混凝土构件。 依据需求来创立契合本公司设计规范和常用的构件族能够俭省时间; 依据需求将本人常用的构件族载入项目榜样文件能够减小文件字节，进步电脑运转速度。
创立本人的构件族能够用Revit Structure软件提供的构件族稍作修正，但关键是要合适本人的习气和公司规范。
2.3 组织和创立常用的注释符号和详图项目
(1)注释符号：构件编号标志、构件衔接符号、剖面标头、详图索引标头、标高标头、注释标志、修订标志、中心线、平面法标注等。
(2)详图项目：2D 板上/下铁、2D 洞口、钢构截面、填充区域等
(3)构造钢筋：钢筋标志、钢筋弯钩和钢筋外形等等。
注释符号和二维详图项目族的方式繁多， 能够参考的现有族文件也很多，倡议在项目榜样仅保存本人常用的。
2.4 创立公司图框
在Revit 中，图框是二维注释可载入族。《Revit用户手册》有关于创立图框的阐明，但倡议创立图框的步骤是：应用相应图幅的公制标题栏为榜样，在族编辑器中载入2D的CAD 图框，将载入的 CAD 图框挪动到标题栏榜样框的位置，并将其“局部炸开”，然后增加文本标签：业主称号、工程称号、项目编号、图名、设计阶段、比例、图纸编号、设计签名、修订版本、修订日期等。标签加完后，另名保管。
需求留意，当创立的图框族被载入到项目后，在图框族中添加的标签有些与系统变量自动链接和更新; 有些能够在项目中的每一张图纸中独立修正其文本内容; 有些在一张图纸上改了，其它的图纸均同时修正。
2.5 链接2D或3D建筑CAD图文件作为构造建模条件
由于 Revit 建筑 3D 图中的梁柱族与构造梁柱族是不同的，所以倡议仅应用 2D 或 3D 建筑图文件作为构造建模条件，在此根底上独立搭建构造 BIM 模型。链接上了 2D 或3D的建筑条件图，主要是给构造建模提供构件定位用。
3 特殊性问题的处理计划
特殊性问题的处理计划主要是针对 Autodesk Revit Structure 工具软件的中级及高级用户和复杂工程项目的构造设计。处理计划主要包括以下方面：
3.1 创立本人常用的异型构件族
构造工程师在工程设计中的价值表现主要表如今： 可以采用特殊的办法和技术手腕来处理一个详细问题， 可以提供多种备选构造计划， 从而完成建筑师所希冀的空间效果和机电工程师布置其设备和管线所请求的空间尺寸， 保证构造构件不与其它专业元素发作抵触。要完成这一切，构造工程师的处理计划常常就是采用异型 (十分规) 的构造构件， 比方：折梁、变截面梁、缺口梁、鱼腹梁、梁上开洞口、斜柱、异型柱、SRC组合构件、部分降板等。
现有的 BIM 技术建模工具普通不提供此类异型构件的族块(构件族文件)。设计师假如用常规构件来替代此类异型构件，BIM 技术的中心价值就得不到表现，由于用简化的构造模型去与其它专业停止设计谐和， 真正有抵触的中央不会被发现，没有抵触的部位反而会错误报警。所以发明本人的异型构件族是顺利应用 BIM 技术于本人设计工作的关键一步。发明灵敏、烦琐、通用性强又具备高度智能的异型构件族，是构造工程师发明性应用BIM技术的聪慧表现。
构造构件变化多样， 很多细节又荫蔽在构件内部或被装饰物遮挡，不直观。另外构造工程师的三维空间概念和图形透视方面的学问不如建筑师， 所以要控制和发明高度智能的异型构件族，请求构造工程师有比拟全面的学问，包括：必备的3D根底学问、 较强的计算机操作才能和构造专业学问，也要具有控制新技术的学习才能和蔼于总结及创新的才能。
创立异型构件族是一项庞大的系统工程， 但详细到某个设计团队，由于工作性质不同，本人常用的异型构件族并不是很多。 另外， 开端时破费一些时间和精神来做好这项工作，可为今后大大俭省时间。限于篇幅，如何创立异型构件族的细节在此不多述。
3.2 关于钢筋混凝土构造的平法表示
在中国内地盛行钢筋混凝土构造施工图的绘制均采用平面表示法，即在平面图上标注一些代号，经过对照规范图集，施工技术人员就能够将其转换成工艺图或放样图，这样就免去了却构工程师的大量绘图工作。 其施行工人员最终还是需求完成必需有的工艺图或放样图的绘制工作。
Revit Structure 起初觉得平面表示法这个环节多余，由于从 BIM 技术模型能够轻松提取相关数据自动生成施工人员要的工艺图或放样图， 但这不契合中国工程师的设计习气和目前中国政府主管部门对施工图文档的报审和备案请求。
为了顺应中国市场请求，Autodesk Subscription(速博)就中国构造施工图平面表示法提供了一套变通处理计划—中国本地化工具包， 即采用共享参数和二维详图等标注功用来完成基于平法施工图的制图请求。 笔者初步试用觉得此套计划是可行的，根本上处理了平法施工图的表达问题。但效率比在2D工具中停止平法标注无明显提升，还有待改良。
3.3 BIM物理模型与剖析模型的链接及管理
固然 Revit Structure 能够完成与多个处于抢先位置的第三方剖析应用软件链接， 但目前链接得比拟好又为中国用户熟习的就是 ETABS。但第三方剖析应用软件常常版本更新与Revit不能同步，因而实践应用中，物理模型与剖析模型的双向链接功用很少被中国用户采用。
假如运用的不是 Revit Structure 的剖析模型功用， 也不太关怀剖析模型的精确性，则倡议经过在用户界面中或在Revit Structure.ini 文件中禁用这些功用， 来显著进步模型性能。关于禁用这些功用的细节请参考相关运用阐明。
3.4 关于配筋大样图和钢构节点大样
固然 Revit Structure 可应用其内部功用和外部二维详图族完成绘制配筋大样图和钢构节点大样， 但应用第三方的应用扩展软件包可大大进步绘制速度。Subscription 的构造扩展程序就是其一，但其功用有待完善。
4 BIM技术在构造设计过程中的阶段性应用
在构造设计前期的计划和初步设计阶段，运用 BIM 技术能够便当与建筑师和机电工程师的谐和，能够轻松灵敏地提供多个备选计划， 发挥3D模型可视化的功用给客户展现，以便疾速作出决议。目前基于 BIM 技术的工具软件在给构造设计提供的功用普通都能够很好地到达初步设计文档所请求的深度。
但是， 构造工程师最关怀的是从构造计算到快速出施工图， 即生成契合规范的设计施工图文档。由于目前基于BIM理念的工具软件尚有些技术问题还没有很好处理，从3D模型到传统的施工图文档还不能到达 100%的无缝链接，所以在实践应用中，倡议阶段性应用或局部应用 BIM 技术，同样也能够大大进步工作效率。比方，应用工具软件快速创立3D 模型并自动生成各层平面构造图(模板图)和剖面图的优点，来完成构造条件图。将条件图导出为2D图，一方面提供应其它专业作为构造条件用，另外也是本人在2D工具中制造配筋详图和节点详图的基准底图。倡议在2D详图工具软件 (如AutoCAD) 中外部援用自3D模型导出的条件图，并关掉在配筋图和大样图中不需求的图层，今后假如3D模型有较多的改动和发作设计变卦， 仅需求重新导出一次条件图并掩盖旧的条件图文件，这样与模板图有关的修正内容(构件大小和位置)就在与之关联的全部配筋图和大样图中自动更新，防止了翻开每张图在其中反复修正的费事。
5 总结
(1)要有统一的 BIM 技术公司规范和项目榜样，以便初学者能够快速上手， 也便于设计团队内部及不同专业团队之间的谐和和资源共享。
(2)发明本人的异型构件族是构造工程师能否用好 BIM技术于本人设计工作的关键。
(3)采用变通的处理计划和阶段性运用 BIM 技术能够提早享用BIM技术的优势，进步本人在行业中的竞争力。
(4)在单位内部成立 BIM 技术小组，共享经历，共同研讨处理计划，有利于 BIM 技术得到深化普遍的应用，带来可观的效益。
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