BIM技术在施工图设计中的应用

杜洪洋

摘要：本文介绍了BIM软件在建筑行业中的现状，分析了BIM技术在结构设计中存在的问题，对比了用BIM三维实体详图表达钢筋的方法与用BIM结合平法表示结构施工图的方法，最后，通过实际设计案例来说明结构施工图平法表示方法在BIM技术中的可用性及现状和未来的发展。

关键词：BIM技术；施工图；结构设计

1、BIM技术在我国建筑结构设计中的现状

当前的中国建筑结构设计界中，仍然是以PKPM为主导软件进行设计，分析其结构中的受力情况，其所沿用的设计流程是借助软件，输入数据，形成模型，分析计算，导出计算结果，然后使用二维软件AUTOCAD、天正、浩辰、等绘制施工图。然而，BIM（建筑信息模型）技术出现且应用于结构设计后，在流程上有所不同，其设计方法是：第一是用BIM软件创建实体模型，第二是模型导入结构分析软件，分析计算后获取结果，第三是对得到的结果做动态的物理模型和施工图设计更新。在BIM技术应用于设计中，其最大的目的是想将结构设计与施工图绘制合二为一，做无缝链接。

在BIM技术中，最为突出的一个优势是对大数据的准确处理，从理论上来讲，当前此领域使用的有限元软件可以对BIM结构模型做分析处理，进而可以出施工图，即软件之间的衔接很到位。针对这样一种软件之间的相互合作处理结构设计问题，BIM设计软件公司对此功能做了调整。通过对有关有限元软件的实际操作，发现其在双向互连的模型上，对复杂工程的处理上，BIM会有数据丢失的现象，这也是影响结构工作人员对处理问题采取BIM的一个大的阻力。

2、BIM中钢筋详图表示与平法表示的对照

BIM中有强大的三维实体建模功能，在本部分就结合传统设计中使用平法表示加以区别与介绍，概括其存在的优缺点。

2.1BIM技术对钢筋实体详图表达的优缺点

BIM技术实体表达钢筋，是以真实建筑结构为基础，借用虚拟三维技术实现钢筋的实体表达，其对钢筋的尺寸和定位，可以做到准确，同时对建筑信息的展现和对隐蔽工程的表达也很到位，可以满足工程设计的一些需求。

这种表达的优点有：第一是三维展现，较为直观。此种方法表达，可以很好的定位钢筋的位置和尺寸等信息，可以剖析大型复杂构件，并作放大以检查碰撞问题，最后可对材料的用量做统计；第二是可见化隐蔽工程。工程进行中是存在一些不可见的施工，此种表达可以实现其对隐蔽工程的操作，比如混凝土中钢筋的摆放，BIM中有对透视度的调整，实现隐蔽工程的可见；第三是虚拟现实却超越现实。通过对数据的输入，模拟出实际的模型，在这基础上，软件提供一些对实体模型的工程设计上需要的一些对模型可调性的操作，如此可以对模型从各个角度做全方位的的可视，其不但为工程设计人员有帮助，也对后进青年学习提供帮助。如图1。

这种表达的缺点有：可视化的极致观赏式设计，需要计算机对每根钢筋做计算和处理，三维展现实体模型，这就对计算机的配置提出要求，且在运行计算方面，由于一个工程用料之多，构件也是不少，自然在实体展现之前的计算工作量会很大，且在完成计算后出的施工图，也是有诸多的图纸，其复杂程度可想而知，且表达在图纸上的效果不尽理想。

2.2平法表达钢筋时的优缺点

相比传统平法，BIM中的即有所不同，其可以实现赋有信息的构件与工程合为一体，如图图2。此外，BIM平法中有两个相关联的部分，即注释族和属性栏参数，设计人员可以借助这个对构件做修改。

这种表达的优点是：表达清晰，用纸较少，绘图工作量小，表达简便，对电脑配置要求低。

这种表达的缺点是：与三维表达相比，不直观，需要专门去学习，不太利于指导施工，另外是由于BIM自身存在缺陷导致与其他软件做交互式模型计算时存在衔接有问题。如图3.

3BIM在结构施工图设计中的应用

3.1BIM结构模型的建立

软件中所建立的模型，是对真实实体的一种模拟，借助模型和软件对其做分析，发现其中的一些有助于结构设计的规律，从而可以更好的抓住它。对于BIM模型，主要是用三维立体模式来对现实建筑做真实的反映。用结构中最为基本的单元，即梁板柱，来构建实体来进行建模。针对BIM技术软件的建模步骤主要是：创建新项目、建立轴网、设置楼层标高、添加结构柱梁和楼板、设置基础。

在本文中主要是以一个三层别墅为例，说明其BIM在结构施工图设计中的应用。下面介绍案例的概况。项目为独立别墅，户型简单，建筑面积为300平方米，地上两层，地下一层。地理位置在福建省福州市某镇，结构为钢筋混凝土框架结构，基础用独立基础。本例选用BIM技术做结构建模的依据是，工程结构简单，构造难度低，使用的构件中相似度高，可以在设计中设置上做重复使用，此外，借助BIM技术中的一些特点，可以实现各个专业的协调工作，为精品建筑打下一个坚实的基础。

为说明平法BIM的应用，凸显BIM技术中特点之可行性，其主要采取的方法是使用BIM平台中的共享参数标注族和自制标注签族，实现平法的表达。本章使用的软件是欧特克公司的revit structure软件。此别墅的建筑平面图和立面图分别如图4、5所示。

3.2BIM中绘制平法施工图

第一需要进行建模，如图6所示为BIM结构模型，其中有楼板、梁、柱和独立基础等构件。

图6 模型真实效果图 图7 共享参数

第二需要借助共享参数（如图7）及其标注签族来对施工图做平法绘制（如图8、9、10），由于在制作过程中存在诸多的不统一，需要在制图的时候，共同遵照平法施工图规范图集为原则，制作合适的文件。

图8 自定义标签族 图9 梁标签族 图10 梁标签族在梁平法中的应用

创建共享参数：

首先，在revit structure中新建项目，选择“管理”菜单中“共享参数”命令。其次，操作的步骤是“编辑共享参数”菜单下选创建命令，设置共享参数，设置创建参数，如此可以设置好平法共享参数，在设置时所遵照的原则来自03G101-1平法图集，同理，可以实现对墙柱参数的设置，参数的设置一是为对当前所需，二是对后续建立标签族和施工图构件信息参数所共用，且具有协调一致性，修改一处，其他地方就跟着协调改变，从而实现了BIM中的参数协调一致性。最后是标签族的创建：利用族文件和注释标签模板创建注释族。

（1）对族文件和BIM模型進行编制，可以得到梁板柱平法施工图，对照二维CAD出图的形式，可以得到，其在表达上是一致的，如图11。

图11 二维CA D中平法施工图 图12 结构施工图档管理

（2 ） 在BIM技术中有一项功能，是对施工图做管理，其可以大大提升工作效率，使得到的施工图纸有序排列，便于查找，如图12。

（3 ）利用BIM模型来获取平法施工图，从图纸的内容上来看，主要包含的内容有钢筋信息、结构形式、使用年限等。

4小结

（1） BIM和平法具有相结合之处，即BIM的模型是三维的，平法的是二维的，从信息表达上看，存在一种互补的关系。

（2）本文是借助BIM软件对施工图设计中绘制图进行操作，利用创建共享参数和标签族文件实现BIM与平法的结合，也体现了BIM 协调一致性的优点所在。

（3）平法与BIM之间的结合在表达方式上存在一些问题，则要在BIM中实现平法，需BIM中的平法和传统的平法存在差异，需要在制图规则上做一些改动。

（4）BI M软件可很好的管理施工图文件。

参考文献：

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[2] 张昆.基于BI M应用的软件集成研究.土木建筑工程信息技术.2011，5（2 ）：102 - 107

[3] 欧特克公司.《revit structure 2010用户手册》. 2009

[4] 徐迪.基于BIM的结构平面简图三维重建.土木建筑工程信息技术. 2011，6 （4 ） ： 112- 119

[5] 陈青来.钢筋混凝土结构平法设计与施工规则.中国建筑工业出 版社 . 20 0 7