基于Revit的钢筋混凝土结构设计软件应用与比较

严 旭 周 进2 蒋贵丰

(1.中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，成都 610021； 2.长沙恩为软件有限公司，长沙 410010)

1 引言

作为一种先进的数字化设计技术，BIM是建筑行业继“甩图板”后的设计技术手段革命[1]，必将影响整个建筑产业链，并运用到建筑的全生命周期中。与传统的二维图纸不同，BIM 可以说是[三维]、[四维](空间+时间)甚至更多[维度]的设计，可以构建三维模型，同时加入时间、成本的维度，这对于业主、设计方和施工方来讲，都将发挥重大的作用[2]。BIM技术在设计三维可视化、建造虚拟化、成本透明化、质量可追溯化、成果精细化、综合协调优化等方面优势显著，极大提升工程决策、规划、设计、施工和运营的管理及信息化水平。

Autodesk Revit是我国建筑业体系中使用最广泛的软件，采用了全三维的模型表述，可以使用户更加直观准确地观察结构的细部特征，为准确地判断结构设计的准确性提供了数据基础。同时又可以高效地结合三维模型和二维平面，利用共享属性信息实现二维标注的关联，实现了模型平面、立面、剖面的信息高效联动，减少了工程师大量的重复劳动，提高了工作的效率和准确性。与AutoCAD一样，使用Revit进行结构设计，离不开第三方插件的支撑。

为提高结构BIM设计的效率，国外多家公司开发了Revit与结构分析软件的接口，例如Autodesk开发的Revit与Robot的双向接口，CSI的CSiXRevit实现了Revit与Etabs/SAP2000的双向连接，SI的Xchange实现了Revit与STAAD.Pro的双向接口。国内许多学者对BIM模型和结构分析软件的数据转换进行了深入的研究[3-12]，探索和实践BIM设计和出图[13-16]，软件商也开发了PKPM、YJK、MIDAS、STAAD、Etabs、SAP2000等各个结构软件的接口软件，主要实现了各结构分析软件传递到Revit中。解决了数据交换的问题后，如何进一步实现快速BIM出图成为了国内结构软件商关注的首要问题。

文献[17]对“BIM设计”的定义为：运用 BIM 建模软件或 BIM 专业应用软件，构建符合《建筑信息模型应用统一标准》规定的建筑、结构及机电设施/系统三维信息化模型，且可自动/半自动生成及导出符合《建筑工程设计文件编制深度规定》要求的传统二维工程设计图。在Revit平台上能实现结构专业“BIM设计”的辅助设计软件，目前只有盈建科、探索者、长沙恩为、广厦结构。对这4家公司所开发的Revit的辅助设计插件进行使用与比较，并简要介绍目前国内其它相关软件公司的情况，供结构BIM设计工程师作为选择和使用的参考。

2 盈建科软件

盈建科软件公司成立于2010年，开发了著名的YJK结构分析软件，是PKPM的直接竞争对手。为了解决结构设计信息在 Revit 中传递的技术瓶颈，实现 YJK 结构模型信息和Revit模型信息的实时共享，实现结构专业的BIM设计，盈建科推出了基于 Revit的结构设计软件REVIT-YJKS，包括3个模块：建模助手、结构模型、施工图，实现了模型几何定位、结构计算信息、钢筋信息、施工图绘制以及三维实体钢筋等信息在Revit 软件和结构计算软件之间的传递，其核心模块是“结构模型”和“施工图”。

REVIT-YJK的结构模型(图1)，实现了YJK结构模型和Revit三维模型的互导，实现了YJK基础模型单向导入到Revit当中，提供了模型更新功能，还提供了族库管理、平面标注、计算信息导入、施工模拟等和结构信息相关的内容。

REVIT-YJK的施工图模块(图2)，实现了墙、梁、板、柱的多种画法的平法图，并且提供了改筋、钢筋统计、三维钢筋等功能。

3 探索者软件

探索者软件公司成立于1999年，长期致力于AutoCAD平台结构专业辅助设计工具的开发，其产品TSSD等被国内为数众多的设计院所采用。在一些公司的招聘条件中，甚至要求工程师能熟练使用探索者，其实力可见一斑。

探索者于2008年开始介入Revit平台开发，于2016年形成全专业BIM设计的技术路线(图3)，目前主要基于结构专业进行开发。其核心模块为数据中心，该模块实现了与计算软件、与多个BIM平台之间的双向互导及增量更新。在完成自动出图的基础上，还配套有真实钢筋、三维节点等深入应用插件，具体为混凝土施工图、钢结构施工图、三维钢筋、钢筋算量、建筑&MEP二维表达模块。此外，还自主研发BIM平台“数字化工厂”，以及基于Revit开发的单层厂房、族库管理、三维协同管理等模块。

图1 YJK_结构模型的界面

图2 YJK_施工图的界面

图3 探索者BIM技术路线

图4 PDST软件界面

4 长沙恩为软件

长沙恩为软件成立于2008年，最初是基于PDMS进行工艺专业的二次开发。2011年起，长沙恩为基于Revit平台开发混凝土结构配筋出图软件PDST。自此，长沙恩为逐渐将公司的绝大部分精力投入到PDST的开发与完善中。PDST的主要功能有3个：模型导入、模型输出、混凝土结构出图(图4)。

模型导入主要是读入Midas、PKPM、Sap2000、STAAD、Etabs等分析软件的模型，此外还能读入Tekla模型，以及基于XML格式的数据交换文件*.PDST。对于模型的改动，该模块同样提供了增量更新功能。

模型输出是将模型输出为长沙恩为公司自主格式的数据交换文件*.PDST、及天正建筑交换文件。长沙恩为在PDMS中开发了插件，能够读入Revit输出的数据交换文件*.PDST。通过在不同的BIM软件平台之间读入和输出*.PDST文件的方式，实现不同BIM平台之间三维模型的协同。由于IFC格式的文件过于庞大，长沙恩为未采用IFC格式。

PDST软件的核心功能是混凝土结构出图，包括模板图、梁配筋、墙柱配筋、板配筋。值得注意的是除了平法配筋图，该软件还能出传统的梁、柱配筋图，并支持单根构件配筋方式和整榀框架配筋的方式。

5 广厦科技GSRevit

广厦科技有限公司成立于2003年，主要致力于结构计算软件广厦建筑结构CAD的开发。2018年3月，在与广东省建筑设计研究院历经4年深入研究BIM正向设计方法后，广厦推出了GSRevit(图5)。

图5 广厦结构GSRevit的主界面

从GSRevit主菜单可以看出技术路线，是在Revit中直接建立三维模型，然后上调用AutoCAD自动绘制模板图，添加荷载(图6、图7)和设计属性即可用于结构计算，添加钢筋信息后即可调用AutoCAD绘制施工图。三维模型可用于碰撞检查，最后把模型给算量、施工和运营维护。

图6 GSRevit创建的楼板荷载

图7 GSRevit创建的梁上线荷载

GSRevit创建的Revit模型可以与GSSAP、SATWE、YJK和ETABS计算模型互导，接力GSSAP、SATWE和YJK计算结果生成Revit结构施工图或者DWG图纸，最后可以导入广联达实现混凝土和钢筋的算量。

6 应用与比较

盈建科、探索者、长沙恩为的BIM技术路线都相似，都是先在结构分析软件中完成结构计算，然后在Revit中导入计算模型，再一键生成模板图、配筋图，创建三维钢筋，计算工程量。如果计算模型有修改，一一对比Revit和计算模型数据的差异，将有计算模型修改的地方在Revit中进行相应的修改，即所谓的增量更新。此外，探索者和长沙恩为公司还分别和工业设计院合作，开发了荷载、孔洞、埋件提资及其出图。

由于计算模型是点、线、面构成的简化模型，故而导入Revit时必然遇到以下问题：

1)计算模型导入Revit时，需要工程师事先进行选择，例如是否要将梁降低半个高度以使得梁顶面标高平齐、是将混凝土楼板升至钢梁顶面还是将钢梁降到楼板底面、垂直支撑是否对齐至梁的中心线、是否屏蔽虚梁等等。

2)工程师不可避免会在Revit对模型作进一步的完善。那么，当再次将计算模型导入Revit时，是固定地以计算模型为准，还是对比二者不同之处由工程师人工确定？若采用前者的方式，Revit中已作的修改总会有被覆盖掉的，需要工程师在每次导入后人工调整； 采用后者的方式，则势必会出现一堆不同之处需要工程师一一选择。

可以看出，将计算模型导入Revit的方式很繁琐。当能保证很少修改计算模型时，或者仅仅需要向建筑和工艺专业提供用于碰撞检测的3D模型时(结构工程师通常可以不需要在Revit中修改模型)，尚可以在设计中使用。若要创建精准的BIM模型，以便结构专业自身进一步利用，因很难保证不改动计算模型，故导致此方式无法被结构工程师所采纳。

广厦GSRevit的独特之处是，将结构分析软件的前处理功能嵌入了Revit中，即用Revit替代了自己的前处理图形界面。用户创建模型都必须要使用GSRevit提供的菜单，对于初学者而言，界面简单友好，哪怕不会使用Revit都可以立即开始使用。但这是一个双刃剑，虽然Revit提供了较为完善的命令和功能，但是GSRevit只提供了常规的计算软件前处理建模的界面在三维模型中进行操作，故而工程师直接使用Revit提供的功能很可能不会被GSRevit识别，使用将会受到极大限制。若GSRevit创建全面的人机界面供工程师使用，基本上要模仿Revit STRUCTURE的全部功能，这是一个很大的工作量。所以建议GSRevit应该修改技术路线，实现对Revit结构模型的识别，充分利用Revit已有的功能，只对Revit没有的功能才开发输入界面。

这4款结构插件都能生成模板图和配筋图，生成三维钢筋，统计混凝土和钢筋的工程量。探索者软件还能处理钢结构，一键生成节点详图，使得结构设计可以在一个软件平台内完成。限于上述问题的存在，目前所自动成图的质量不够，尤其是各平、立、剖的结构布置图(模板图)难以达到设计精度的要求。

7 国内其它相关软件公司

PKPM目前基于自主平台开发了装配式建筑设计软件PKPM-PC，开发了Revit数据转换插件，但并未介入Revit结构辅助设计软件的开发。

自主开发了结构分析和设计软件STRAT的上海佳构软件科技有限公司，正在计划基于自主平台增加结构BIM设计功能，没有介入Revi结构辅助设计软件的开发。

理正软件长期致力于岩土计算软件的开发，其产品理正岩土为众多设计院所采用。在BIM方面，理正软件基于P-BIM开发了岩土类软件，也开发了基于Revit的建筑设计插件、水暖设计插件及辅助建模工具等，但没有介入结构辅助设计软件的开发。

天正软件开发了结构建模工具，鸿业软件只有建筑和MEP的BIM产品，都没有介入结构辅助设计软件的开发。

世纪旗云公司主要致力于自主平台的水池、烟囱、管廊计算，尚无Revit插件开发计划。

8 结论

在设计收费不变的情况下，只有实现BIM设计效率和质量不低于传统的二维设计方式，使得结构专业能从繁琐的“画图”工作中解放出来并专注于“设计”本身，才能实现结构BIM设计的全面应用。

国内外多家公司开发了Revit和计算模型的数据转换插件，盈建科、探索者、长沙恩为、广厦GSRevit还进一步推出了辅助设计软件。尽管和工程师人工操作额外创建BIM模型的方式相比能节省一定的工作量，但是均没有能同时解决设计效率和质量的问题，故而难以被结构工程师广泛采用。目前的软件，只能在已有结构分析模型的情况下快速形成3D模型配合建筑和机电专业BIM应用，或者用于较为简单规则结构的BIM设计。