金振海

(中建四局深圳總承包公司，深圳 518000)

引言

BIM(Building information model)作為一種新興的三維設(shè)計(jì)技術(shù)，已經(jīng)逐步在工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工等階段得到廣泛的應(yīng)用。它具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性和可出圖性，可以滿足建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)的要求。GSRevit是在Revit上開發(fā)的結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在Revit上完成墻柱梁板等受力構(gòu)件以及荷載和設(shè)計(jì)屬性的輸入； 形成的Revit模型可直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，并在Revit上自動生成墻柱梁板施工圖。另外，GSRevit還可對裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。

1 正向設(shè)計(jì)流程

(1)數(shù)據(jù)檢索

“正向設(shè)計(jì)”是由我國提出、卻又沒有嚴(yán)格定義的概念。目前，國外還沒有相應(yīng)的詞條。它采用系統(tǒng)工程理論、方法和過程模型為指導(dǎo)，從復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)的改進(jìn)改型、技術(shù)研發(fā)和原創(chuàng)設(shè)計(jì)等為場景，旨在提升自主創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)制造一體化能力[1]。

正向設(shè)計(jì)流程與技術(shù)是工程管理的進(jìn)步、輔助設(shè)計(jì)的手段、數(shù)字化管理的基礎(chǔ)以及建筑產(chǎn)業(yè)的改革。目前，正向設(shè)計(jì)是從規(guī)劃階段開始介入，包括裝配式在內(nèi)，而BIM正向設(shè)計(jì)是以三維BIM模型為出發(fā)點(diǎn)，以模型信息為數(shù)據(jù)源，完成從方案設(shè)計(jì)到施工圖設(shè)計(jì)乃至后期交付的全部任務(wù)[1]。設(shè)計(jì)時(shí)只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)模型，設(shè)計(jì)人員在初步設(shè)計(jì)時(shí)通過創(chuàng)建BIM三維模型，將通過平面剖切形成的模板圖用于初步設(shè)計(jì)，同時(shí)可以在該模型上添加荷載信息，然后該模型能夠用于結(jié)構(gòu)計(jì)算，通過添加鋼筋信息即可自動繪制鋼筋施工圖，在三維鋼筋模型中可直接進(jìn)行鋼筋碰撞檢查，信息完善后可以直接用于施工、算量和運(yùn)維中[2],如圖1所示。

圖1 BIM正向設(shè)計(jì)流程圖

2 建立三維模型

在建立三維模型時(shí)，應(yīng)輸入總體信息與各層信息，包括層數(shù)、混凝土等級、鋼筋級數(shù)、抗震等級及風(fēng)載信息等，然后通過建立軸網(wǎng)，布置墻柱、主次梁，最后形成三維框架模型,如圖2所示。

圖2 建筑模型三維示意圖

2.1 信息輸入與建立軸網(wǎng)

在模型建立之前應(yīng)先輸入總體信息，給定各樓層墻柱、樓板、梁混凝土等級和主筋級別，給定加強(qiáng)區(qū)，輸入抗震等級和風(fēng)載信息，輸入調(diào)整信息、材料信息與地下室信息等。

軸網(wǎng)的設(shè)置可以采用手動輸入，但是這種方式較為繁瑣； 建議采用CAD鏈接的形式，把CAD建筑圖紙導(dǎo)入Revit中，直接拾取軸線，簡單快捷，而且不會造成二次誤差。

2.2 構(gòu)建布置

在布置墻柱時(shí)，應(yīng)先給定墻柱截面尺寸，若同層混凝土等級相同則無需更改，系統(tǒng)默認(rèn)混凝土等級為之前輸入的總體信息里的等級。給定墻柱截面尺寸后，可通過軸線建墻或者兩點(diǎn)建墻快速建立，可以通過鼠標(biāo)或輸入數(shù)據(jù)限制墻的長度尺寸。

梁的布置與墻柱布置基本相同。定義梁截面尺寸后，通過構(gòu)件布置命令下的梁布置快速布置主次梁；形成密閉房間后，通過快速布板命令可以在所有閉合范圍內(nèi)布置樓板。

梁板墻布置完成之后，可以指定預(yù)制構(gòu)件，Revit軟件就可以識別并命名裝配式構(gòu)件，經(jīng)過計(jì)算后再重新進(jìn)行構(gòu)件命名，命名根據(jù)構(gòu)件規(guī)格尺寸、配筋形式差異而定，減少構(gòu)件類型，實(shí)現(xiàn)真正的裝配式建筑。

2.3 添加荷載后進(jìn)行計(jì)算

GSRevit改進(jìn)了Revit的荷載輸入方式，其輸入方式顯示習(xí)慣與傳統(tǒng)方式相同，包括10種常用荷載工況、16種荷載類型和6個(gè)荷載方向。

對墻柱梁荷載計(jì)算，直接輸入荷載，生成計(jì)算信息。通過GSRevit軟件的計(jì)算功能生成GSSAP數(shù)據(jù)(結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算數(shù)據(jù))進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算可以得到結(jié)構(gòu)信息、結(jié)構(gòu)位移、周期和地震作用、水平力效應(yīng)驗(yàn)算、超筋超限驗(yàn)算及構(gòu)件截面計(jì)算等信息,如圖3所示。

圖3 計(jì)算結(jié)構(gòu)列表

3 生成施工圖

3.1 中心度網(wǎng)絡(luò)圖譜分析

通過GSRevit配合GSCAD結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件生成鋼筋施工圖，在此基礎(chǔ)上，對鋼筋及字串作出細(xì)致調(diào)整，避免重疊； 按規(guī)范[3-8]核算修改，對細(xì)節(jié)及鋼筋進(jìn)行補(bǔ)充，即可達(dá)到正式施工圖的深度,如圖4～5所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)層梁配筋圖

圖5 標(biāo)準(zhǔn)層板配筋圖

3.2 深化設(shè)計(jì)

在深化設(shè)計(jì)時(shí),首先通過“裝配式設(shè)計(jì)”項(xiàng)指定預(yù)制構(gòu)件編號，使用“插入”項(xiàng)中的“載入族”命令載入GSRevit族文件中的預(yù)制構(gòu)件族文件，在項(xiàng)目瀏覽器中找到族文件，點(diǎn)擊右鍵創(chuàng)建實(shí)例，在Revit模型中相應(yīng)位置進(jìn)行構(gòu)件布置。構(gòu)件布置時(shí),要嚴(yán)格注意標(biāo)高問題，樓板需按拆分規(guī)則進(jìn)行合理拆分，小板可以采用整塊板;較大板根據(jù)圖集選用多塊板組合進(jìn)行深化，根據(jù)板厚和配筋進(jìn)行底板的選型，繪制底板平面布置圖，并另行繪制樓板后澆疊合層頂面配筋圖；選用圖集的底板并按圖集要求制作及施工時(shí),可不進(jìn)行脫模吊裝計(jì)算。預(yù)制梁、預(yù)制陽臺和預(yù)制空調(diào)板等預(yù)制構(gòu)件使用目錄中“裝配式設(shè)計(jì)”項(xiàng)中排布鋼筋命令，注意“自動生成平面加工圖”項(xiàng)需取消勾選，輸入鋼筋型號、桁架間距等數(shù)值進(jìn)行鋼筋布置并按照圖集規(guī)范[9]要求進(jìn)行簡單修改并進(jìn)行脫模吊裝驗(yàn)算；最后使用“鋼筋碰撞”命令窗選鋼筋進(jìn)行鋼筋碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)顯紅，需拖動錯(cuò)開，保證鋼筋沒有碰撞且符合規(guī)范要求,如圖6～8所示。

圖6 深化設(shè)計(jì)流程圖

圖7 預(yù)制梁深化圖紙

圖8 預(yù)制墻深化圖紙

4 結(jié)語

GSRevit是在Revit的基礎(chǔ)上進(jìn)行的更符合傳統(tǒng)習(xí)慣的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)Revit相比，GSRevit可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，出圖更加便捷，自動化程度高。GSRevit沒有改變原有的設(shè)計(jì)流程和操作方式，只是改進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，降低了BIM設(shè)計(jì)入門難度。但由于技術(shù)新穎，初期投入成本相對較大，輸出結(jié)果需二次調(diào)整等因素，其很少受到設(shè)計(jì)單位的重視，BIM正向設(shè)計(jì)要得到全面的應(yīng)用仍任重而道遠(yuǎn)。