BIM在工業建筑中結構設計應用

崔雪娜

摘 要：BIM（建筑信息模型，是Building Information Modeling的縮寫）是以建筑項目的各項工程信息（數據）為基礎，建立建筑模型，通過數字信息仿真來模擬建筑物所具有的各種真實信息的一種新的設計技術。本文通過使用BIM軟件工具Revit開展真實的工業建筑結構設計過程，探討了具體的基于BIM的結構設計方法。

關鍵詞：BIM；工業建筑；結構設計；Revit

1 概述

工業建筑是提供從事各類生產活動的建筑物和構筑物，其主要特點是應滿足生產工藝的要求，建筑內部有較大的面積和空間，結構、構造復雜，技術要求高。BIM技術的不斷推廣應用，在一定程度上促進了工業建筑設計的快速發展，具有較高的應用價值。

Revit系列軟件是Autodesk公司專為BIM構建的，是我國建筑業BIM體系中使用最廣泛的軟件之一。本文通過使用Revit軟件對一個具體工業建筑進行結構建模分析，探討基于BIM的結構設計方法。

2 建立結構模型

通過鏈接建筑Revit模型，把建筑模型里的軸網和標高參照到Revit Structure里，有了軸網和標高，就可以繼續添加結構構件，如混凝土結構的梁、板、柱、基礎以及鋼結構的主鋼架及檁條、支撐等。Revit在定義混凝土結構梁、柱、板、墻、基礎時比較方便，直接通過相應的族進行定義，相關設置可通過圖元屬性進行設置。在添加時可以通過軸網布置或者單獨布置。Revit在對鋼結構進行建模時相對比混凝土結構較為復雜，鋼結構的構件較多，需要定義的族相應增加，并且鋼結構的構件并不僅在樓層標高處，相對來說用Revit進行鋼結構建模較為繁瑣。尤其是工業建筑，為了滿足工藝需要，結構形式更為復雜。如下圖是一個利用Revit軟件建立的散糧卸車坑BIM結構模型，該工業建筑結構形式為地下為混凝土結構，地上是一個鋼結構罩棚。

目前，很多第三方軟件可以與Revit進行對接，如盈建科、探索者以及鋼結構詳圖設計軟件Tekla。設計師可以在這些第三方軟件中進行模型輸入，然后導入Revit軟件中，有些工程會大大提高工作效率，但是使用這些第三方軟件也同樣存在如設置不一致等問題。

3 結構設計分析計算

雖然Revit在創建物理模型的同時自動生成了分析模型，但是該分析模型無法進行計算。不過Revit支持與其他第三方軟件的信息共享，通過API接口實現與第三方分析軟件之間的雙向關聯，使得Revit模型可以導入到第三方分析軟件中，而第三方軟件的分析結果和模型也可以返回到Revit模型當中。

目前支持與Revit實現數據傳遞的第三方結構計算與分析軟件主要包括Robot Structural Analysis、Etabs、Midas、PKPM等。

4 繪制結構施工圖

在BIM結構設計中，二維圖紙的表達方法仍然采用了傳統的“結構平法施工圖表達方法”。Revit提供了用于不同結構構件平法標注的各種族文件，同時也可以根據各自要求進行標注族文件的重新定義。Revit通過圖紙管理功能，可以對建模過程中生成的各種圖紙進行管理布置。在新建圖紙時可以選擇圖紙大小、重命名圖紙。然后將要放入圖紙的視圖直接拖入到圖紙中即可。

BIM中的平法注釋族和BIM屬性欄中的參數是相互關聯的，設計人員如果對屬性欄中參數進行更改，可以立即傳遞到平法施工圖中，平法施工圖中的相應注釋符號，數值化信息以及位置均可以自動更新，從而實現對施工圖的有效管理。

利用BIM軟件形成的施工圖是經過結構專業與其他專業碰撞分析后審核模型得出的，因此，結構施工圖精確度較高。但是Revit平臺下的結構施工圖繪制也同樣存在一些問題，例如：Revit平臺下施工圖的注釋效率不高，為了實現注釋與構件信息的參數化聯動需要大量的前期族準備，增加了大量的工作量；由于Revit中的每根線都與構件相關聯，不能像CAD那樣任意更改和刪除；結構設計圖紙會存在大量的詳圖繪制，尤其是工業建筑詳圖甚多，但Revit平臺下的詳圖繪制并不是那么智能，雖然Revit中有強大的剖切功能，但其剖切出來的效果難以達到施工圖出圖的標準，因此詳圖的繪制往往沒有傳統的CAD制圖效率高。

5 結語

隨著工程的日益復雜化，工程設計的專業性越來越強，當所有涉及的專業都同時設計一個工程時，為了提高工作效率，協作和數據共享就是BIM應用的關鍵問題。在基于CAD的設計方法中，各個設計者都是各自獨立工作的，彼此之間很少有協同工作的時候，而在基于BIM的設計方法中，協同工作貫穿始終。

但在使用Revit進行BIM結構設計的過程中，也同樣存在很多問題，例如：Revit軟件本身沒有結構計算功能，需要導入其他結構計算軟件進行結構計算，由于結構計算的復雜性，單一的計算軟件很難滿足計算的需要，模型數據格式的通用性和可傳遞性并不是那么完美；另外，在使用Revit軟件進行平法施工圖繪制時，工作效率并不比傳統的CAD制圖高。

盡管BIM設計流程還有很多不足，但它仍然是個很實用的方法，并且可以在建筑設計中成功采用，因此，建議BIM軟件開發者應該盡力改善BIM軟件目前的缺點，給結構設計工程師提供一個功能更加強大的設計軟件，從而達到一個真正的建筑信息化時代。

參考文獻

[1]趙華英.BIM結構設計應用[J].土木建筑工程信息技術，2015，7（3）：30-39.

[2]榮華金.基于BIM的建筑結構設計方法研究[D].安徽建筑大學，2015.

[3]王加峰.建筑工程BIM結構分析與設計方法研究[D].武漢理工大學，2013.

（作者單位：大連港口設計研究院有限公司）