1、引言

基于建筑工程項(xiàng)目的具體實(shí)施建設(shè)來說，建筑結(jié)構(gòu)是比較重要的一個(gè)方面，而為了保障建筑結(jié)構(gòu)得到較好的構(gòu)建應(yīng)用，必須要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)注，保障建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)能夠滿足于各個(gè)方面的基本需求，并在相關(guān)規(guī)范要求下提升其功能性和美觀性。隨著當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)難度的不斷加大，相應(yīng)的處理要求也越來越高，進(jìn)而采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和方式也就顯得極為必要。BIM技術(shù)就是當(dāng)前其中比較有代表性的一種建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)手段，其應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢是比較明顯的。

目前使用的BIM工具軟件對(duì)建筑專業(yè)有較好地支持，能夠相對(duì)順利地完成施工圖設(shè)計(jì)。但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有自身的特色，一方面結(jié)構(gòu)工程師需要有自己的計(jì)算分析模型；另一方面結(jié)構(gòu)施工圖是通過“平法”表達(dá)，有結(jié)構(gòu)專業(yè)特殊的制圖標(biāo)準(zhǔn)和圖形表達(dá)方式。結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)的基本流程如圖一：

圖一：結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)基本流程圖

結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)用于描述結(jié)構(gòu)中墻柱梁板構(gòu)件的幾何尺寸、荷載布置、約束條件、鋼筋布置、構(gòu)造要求、構(gòu)件間相互關(guān)系及設(shè)計(jì)參數(shù)等信息，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作都是圍繞結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行，所以結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)將決定BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程，同時(shí)也決定了BIM模型的詳細(xì)等級(jí)（Level Of Detail）。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程可以劃分為四個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖繪制和碰撞檢查；BIM模型對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的四個(gè)階段相應(yīng)產(chǎn)生四套結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)：模板圖、計(jì)算模型、施工圖和用于碰撞檢查的模型。結(jié)構(gòu)的BIM模型要求統(tǒng)一的墻、柱、梁和板模型貫穿于方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖繪制和碰撞檢查四個(gè)設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案信息、結(jié)構(gòu)計(jì)算信息和結(jié)構(gòu)施工圖信息統(tǒng)一，即內(nèi)部統(tǒng)一；以及結(jié)構(gòu)信息與建筑信息和施工信息統(tǒng)一，即外部統(tǒng)一。BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本流程如圖二：

圖二：BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本流程圖

2、BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1鏈接建筑模型

由建筑專業(yè)提供建筑Revit模型，結(jié)構(gòu)工程師將建筑模型的相關(guān)設(shè)計(jì)信息如軸網(wǎng)和柱網(wǎng)參照到Revit Structure里面，使用“復(fù)制/監(jiān)視”工具，建立監(jiān)視關(guān)系，生成軸網(wǎng)和層高，后續(xù)添加結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如梁、板、柱等，來完善結(jié)構(gòu)模型，形成初步的物理結(jié)構(gòu)模型。

圖三：Revit結(jié)構(gòu)分析物理模型

2.2分析模型建立

啟用分析模型后，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立的過程中同時(shí)建立計(jì)算分析用的有限元線、面單位模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)幾何模型和物理模型會(huì)存在一定的區(qū)別，利用共用節(jié)點(diǎn)處理，可以有效減少計(jì)算中的剛度矩陣產(chǎn)生奇異。同時(shí)，在Revit里可以通過分析對(duì)象屬性對(duì)話框中的“分析平差”選項(xiàng)調(diào)整分析模型與幾何模型構(gòu)件之間的相對(duì)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)分析模型與幾何模型的差別共存。

3、BIM結(jié)構(gòu)施工圖繪制

BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果最終的交付成果之一，也是最重要的交付物，就是結(jié)構(gòu)施工圖圖紙。在BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，二維圖紙的表達(dá)方法依然采用了傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)平法施工圖表達(dá)方法”，如下圖四：

圖四：Revit結(jié)構(gòu)梁配筋平法圖

3.1梁結(jié)構(gòu)平面圖

可采用“注釋” 工具集下的“梁注釋”工具對(duì)選中的梁對(duì)象進(jìn)行梁配筋標(biāo)注。同時(shí)，采用自定義“共享參數(shù)”方法對(duì)梁構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)注時(shí)，標(biāo)注文件與構(gòu)件屬性參數(shù)是相互對(duì)應(yīng)和關(guān)聯(lián)的，簡言之就是無論設(shè)計(jì)師修改兩者之間的任何一個(gè)屬性，其共享的參數(shù)項(xiàng)會(huì)同時(shí)修改，將為后期模型的修改和圖紙的維護(hù)提供較大方便。

“結(jié)構(gòu)梁標(biāo)記”族    集中標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)       梁對(duì)象屬性

3.2樓板結(jié)構(gòu)平面圖

通過自定義“詳圖項(xiàng)目”族，用來設(shè)置板的鋼筋配置，由定義標(biāo)簽的“尺寸標(biāo)注”族，來實(shí)現(xiàn)其參數(shù)化。完成后加載至項(xiàng)目模型中，在“注釋”工具中集中加載“詳圖構(gòu)件”就可以繪制需要的板標(biāo)注類型了。同時(shí)可以采用與梁相同的方法進(jìn)行標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)共享參數(shù)的同時(shí)修改。

4、BIM結(jié)構(gòu)施工圖交付成果及交付精度

模型的交付，應(yīng)根據(jù)甲方要求，提供各種階段模型。同時(shí)，如無特殊情況外，應(yīng)將外部鏈接文件綁定后交付，當(dāng)需要有外部引用文件時(shí)，應(yīng)將外部引用文件一并交付，進(jìn)而防止模型文件的數(shù)據(jù)缺失。模型的交付可劃分為內(nèi)部交付、外部交付和其它交付，但均應(yīng)滿足相關(guān)的國家、地區(qū)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。交付模型同時(shí)應(yīng)具有唯一性、結(jié)構(gòu)性、完備性、拓展性、開放性的特點(diǎn)。

4.1 BIM結(jié)構(gòu)模型的交付成果

BIM結(jié)構(gòu)模型；

施工圖設(shè)計(jì)文本；

族文件；

模型相關(guān)的關(guān)聯(lián)文件；

計(jì)算書；

4.2 BIM結(jié)構(gòu)模型的交付精度

根據(jù)工程的不同應(yīng)用階段，可將模型成果劃分為LOD1.0~LOD5.0等七個(gè)不同的深度等級(jí)，每個(gè)深度等級(jí)與應(yīng)用階段應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。

5、總結(jié)

在基于CAD的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，各個(gè)設(shè)計(jì)師都是獨(dú)立工作的，且在圖紙調(diào)整過程中，會(huì)帶來較為沉重的計(jì)算工作與修改工作。BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢就是“自動(dòng)化”，在基于CAD的設(shè)計(jì)流程里，較多的工作如人工CAD讀圖、人工檢查CAD圖紙一致性、人工進(jìn)行信息傳遞等，在BIM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程中，這些工作都是自動(dòng)完成的。如“Link”、“Workset”，結(jié)構(gòu)和建筑模型可以隨時(shí)自動(dòng)加載和更新，任何修改都可以自動(dòng)更新到位，同時(shí)各專業(yè)模型之間的一致性也可以得到檢查。隨著BIM技術(shù)的完善，結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)也終將進(jìn)入BIM的時(shí)代。