框架结构BIM正向设计在结构专业的应用

卢厚华

摘要：基于YJK公司二次开发的YJK-REVIT平台，首先在建筑信息模型（BIM）中布置结构构件并生成YJK计算模型，其次在YJK计算模型中设置正确的计算参数并将计算模型与BIM模型相关联，最后通过BIM模型与YJK计算模型间的信息连接，将YJK模型的计算结果读入BIM完成了框架结构梁、板、柱的配筋，实现简单框架结构的正向设计。

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.

关键词：BIM技术应用;正向设计;钢筋混凝土框架;结构设计

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

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）10-0275-04

1  研究背景及意义

自2003年美国推出国家3D-4D-BIM计划及编制NBIMS后，英国、日本及法国等国家相继出台各种强制政策及标准，将BIM技术应用到各项政府工程;我国于2011年也相继颁布两部BIM技术发展纲要，并在政策、资金及项目评优等方面大力促进BIM技术发展[1]。

很长一段时间内，设计人员均通过翻模实现BIM应用，反向检验设计成果，给设计院带来额外负担[2]。但工程师们都有这样的共识，三维正向设计是BIM技术的终极目标，将会从管理、设计方式、任务分配、协同工作等方面带来技术上的变革，并逐步成为主流设计手段[3]。目前许多大型设计院已在三维正向设计方面进行积极探索[4]～[10]，取得大量实践经验，正向设计正逐步占领更大的市场。但当前BIM全专业正向设计的难点及痛点在结构专业，而结构专业的难点在于BIM模型与计算模型之间信息的传递[11]。本文基于盈建科公司YJK-REVIT平台，结合具体框架结构解决了结构专业正向设计的信息传递难点，实现了BIM模型与计算模型间数据的双向流通。

2  BIM技术应用

2.1 工程特点

本工程为上海市某附属中学教学楼，用地面积69098m2，建筑面积15701m2（共10层），抗震设防类别为重点设防，场地类别为IV类场地，设计地震分组为第二组，结构高度为40.7m，结构抗震等级为一级，采用框架结构体系，如图1（a）所示，图1（b）为相应的建筑Revit模型。

2.2 技术亮点

在不断更新的技术条件、行业发展及国家政策的支持下，BIM正向设计的普及只是时间问题[7]，区别于传统的二维设计，本工程结构设计采用BIM正向设计。设计师基于YJK-REVIT平台解决了结构专业在BIM模型与计算模型间数据互通的难题，实现了在BIM模型中绘制梁、板及柱施工图，并能够进行施工图改筋、三维钢筋联动显示及用量统计等。

2.3 设计流程

首先在Revit建筑模型上布置结构构件，区分建筑构件与结构构件，不同的构件赋予相应的材质及容重等信息属性。其次，根据房间使用功能及非结构构件的布置进行恒、活载导算，将Revit模型及导算的恒、活载信息转换成YJK计算模型，并在YJK计算模型设置工程计算参数。最后将计算模型与Revit模型进行链接，即可实现数据双向流动，设计流程如图2所示。

3  设计结果

在计算模型中对计算不满足规范要求之处进行调整（如梁、柱截面改动），将调整后的计算模型及计算结果同步到Revit模型中，并在Revit模型中进行更新，即可在Revit模型中绘制施工图。

3.1 标准层施工图

图3为某标准层梁配筋图。通过软件的校审功能可对梁配筋结果按规范校审，对不满足规范的结果定位并提醒;随后设计人员可根据不同设计习惯在施工图中进行选筋、修改及归并等，以及将改动后的施工图进行进一步校审，最后将设计结果與计算模型进行双向联动更新。

圖4为标准层柱配筋图。软件提供截面注写与柱表表达两种表示方法。本文采用柱表表达形式，同样，设计人员也可根据计算结果按不同的设计习惯进行选筋修改、归并等，并同步修改到计算模型中。

图5为标准层板配筋图。软件提供符合图集的三种绘图方式：平法、准平法及传统标注方法，本文采用传统标注方法。软件也提供各种绘图参数供设计人员进行选用，设计人员可根据计算结果进行施工图选筋、归并及修改等，并将配筋信息同步到计算模型中。

图6为根据梁板柱的配筋信息在三维视图中的表现。从图中可以直接观察到构件中钢筋的摆放、锚固及箍筋的形式等比较符合规范及图集的规定，可在一定程度上指导施工，同时根据三维钢筋的用量可以为工程算量做进一步参考。

3.2 用量统计

表1为根据施工图统计的工程用量部分明细表。在板明细表中，可分别统计每一层的板厚类型、数量、面积及体积等;在梁及柱明细表中，可根据不同楼层所采用的不同截面形式、长度（高度）、数量等;在钢筋明细表中，可根据不同统计方式统计不同用途的钢筋长度、用量及钢筋形式等，在一定程度上可为工程算量做参考[8]。

4  结论与展望

本文以YJK-REVIT为设计平台结合实际项目，解决了BIM模型与计算模型中信息互通的难题，成功实现正向设计在框架结构中的应用。通过“三维设计，二维表达”的方式实现了梁、板、柱配筋的正向设计，同时可对施工图进行精确校审，极大提高了设计效率及设计质量。本例可推广应用于其他结构体系的BIM正向设计，为结构BIM 技术的可持续发展奠定基础，为开展全专业BIM正向设计积累了宝贵的经验。

尽管目前工程正向设计受限于计算机软硬件的发展，工程师们相信在国家政策支持及计算机软硬件的发展下，正向设计将运用到越来越多的项目中，解决越来越多的工程难题[12]。

参考文献：

[1]张斌.基于Bentley市政快速路BIM正向设计应用研究[D].青岛理工大学，2018.

[2]杨发霞.分析基于Revit的建筑结构BIM正向设计及软件实现的方法[J].建材与装饰，2019（26）：104-105.

[3]吴付标.BIM的终极目标：实现三维正向设计——对话Bentley系统土木设计产品副总裁Dustin Parkman[J].中国勘察设计，2018（06）：84-87.

[4]孙晓翔，阎子鑫.BIM正向设计技术在某小学结构设计中的应用[J].城市住宅，2018，25（07）：30-32.

[5]刘欣，常菁.某住宅项目BIM优化及设计应用[J].城市住宅，2017，24（08）：20-28.

[6]程健，张永刚，戴建斌.BIM正向设计在浙江树人大学游泳馆中的应用[J].浙江建筑，2018，35（10）：52-59.

[7]赵杨.BIM正向设计与应用实践[J].城市住宅，2019，26（07）：6-11.

[8]赵鹏，陈浩，章明友.EPC模式下BIM技术在装配式建筑中的设计应用和实践[J].建筑结构，2019，49（S1）：895-898.

[9]高涵，关群.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究，2020，5（02）：195-196.

[10]刘欣，常菁.某住宅项目BIM优化及设计应用[J].城市住宅，2017，24（08）：20-28.

[11]杨杰，周良.BIM信息流传递与重构在结构正向设计中的应用[J].中国市政工程，2019（03）：24-27，133-134.

[12]胡华锋.BIM在某国际机场航站楼项目中的应用[J].建材与装饰，2018（21）：86-88.