BIM在工业建筑中结构设计应用

崔雪娜

摘 要：BIM（建筑信息模型，是Building Information Modeling的缩写）是以建筑项目的各项工程信息（数据）为基础，建立建筑模型，通过数字信息仿真来模拟建筑物所具有的各种真实信息的一种新的设计技术。本文通过使用BIM软件工具Revit开展真实的工业建筑结构设计过程，探讨了具体的基于BIM的结构设计方法。

关键词：BIM；工业建筑；结构设计；Revit

1 概述

工业建筑是提供从事各类生产活动的建筑物和构筑物，其主要特点是应满足生产工艺的要求，建筑内部有较大的面积和空间，结构、构造复杂，技术要求高。BIM技术的不断推广应用，在一定程度上促进了工业建筑设计的快速发展，具有较高的应用价值。

Revit系列软件是Autodesk公司专为BIM构建的，是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一。本文通过使用Revit软件对一个具体工业建筑进行结构建模分析，探讨基于BIM的结构设计方法。

2 建立结构模型

通过链接建筑Revit模型，把建筑模型里的轴网和标高参照到Revit Structure里，有了轴网和标高，就可以继续添加结构构件，如混凝土结构的梁、板、柱、基础以及钢结构的主钢架及檩条、支撑等。Revit在定义混凝土结构梁、柱、板、墙、基础时比较方便，直接通过相应的族进行定义，相关设置可通过图元属性进行设置。在添加时可以通过轴网布置或者单独布置。Revit在对钢结构进行建模时相对比混凝土结构较为复杂，钢结构的构件较多，需要定义的族相应增加，并且钢结构的构件并不仅在楼层标高处，相对来说用Revit进行钢结构建模较为繁琐。尤其是工业建筑，为了满足工艺需要，结构形式更为复杂。如下图是一个利用Revit软件建立的散粮卸车坑BIM结构模型，该工业建筑结构形式为地下为混凝土结构，地上是一个钢结构罩棚。

目前，很多第三方软件可以与Revit进行对接，如盈建科、探索者以及钢结构详图设计软件Tekla。设计师可以在这些第三方软件中进行模型输入，然后导入Revit软件中，有些工程会大大提高工作效率，但是使用这些第三方软件也同样存在如设置不一致等问题。

3 结构设计分析计算

虽然Revit在创建物理模型的同时自动生成了分析模型，但是该分析模型无法进行计算。不过Revit支持与其他第三方软件的信息共享，通过API接口实现与第三方分析软件之间的双向关联，使得Revit模型可以导入到第三方分析软件中，而第三方软件的分析结果和模型也可以返回到Revit模型当中。

目前支持与Revit实现数据传递的第三方结构计算与分析软件主要包括Robot Structural Analysis、Etabs、Midas、PKPM等。

4 绘制结构施工图

在BIM结构设计中，二维图纸的表达方法仍然采用了传统的“结构平法施工图表达方法”。Revit提供了用于不同结构构件平法标注的各种族文件，同时也可以根据各自要求进行标注族文件的重新定义。Revit通过图纸管理功能，可以对建模过程中生成的各种图纸进行管理布置。在新建图纸时可以选择图纸大小、重命名图纸。然后将要放入图纸的视图直接拖入到图纸中即可。

BIM中的平法注释族和BIM属性栏中的参数是相互关联的，设计人员如果对属性栏中参数进行更改，可以立即传递到平法施工图中，平法施工图中的相应注释符号，数值化信息以及位置均可以自动更新，从而实现对施工图的有效管理。

利用BIM软件形成的施工图是经过结构专业与其他专业碰撞分析后审核模型得出的，因此，结构施工图精确度较高。但是Revit平台下的结构施工图绘制也同样存在一些问题，例如：Revit平台下施工图的注释效率不高，为了实现注释与构件信息的参数化联动需要大量的前期族准备，增加了大量的工作量；由于Revit中的每根线都与构件相关联，不能像CAD那样任意更改和删除；结构设计图纸会存在大量的详图绘制，尤其是工业建筑详图甚多，但Revit平台下的详图绘制并不是那么智能，虽然Revit中有强大的剖切功能，但其剖切出来的效果难以达到施工图出图的标准，因此详图的绘制往往没有传统的CAD制图效率高。

5 结语

随着工程的日益复杂化，工程设计的专业性越来越强，当所有涉及的专业都同时设计一个工程时，为了提高工作效率，协作和数据共享就是BIM应用的关键问题。在基于CAD的设计方法中，各个设计者都是各自独立工作的，彼此之间很少有协同工作的时候，而在基于BIM的设计方法中，协同工作贯穿始终。

但在使用Revit进行BIM结构设计的过程中，也同样存在很多问题，例如：Revit软件本身没有结构计算功能，需要导入其他结构计算软件进行结构计算，由于结构计算的复杂性，单一的计算软件很难满足计算的需要，模型数据格式的通用性和可传递性并不是那么完美；另外，在使用Revit软件进行平法施工图绘制时，工作效率并不比传统的CAD制圖高。

尽管BIM设计流程还有很多不足，但它仍然是个很实用的方法，并且可以在建筑设计中成功采用，因此，建议BIM软件开发者应该尽力改善BIM软件目前的缺点，给结构设计工程师提供一个功能更加强大的设计软件，从而达到一个真正的建筑信息化时代。

参考文献

[1]赵华英.BIM结构设计应用[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（3）：30-39.

[2]荣华金.基于BIM的建筑结构设计方法研究[D].安徽建筑大学，2015.

[3]王加峰.建筑工程BIM结构分析与设计方法研究[D].武汉理工大学，2013.

（作者单位：大连港口设计研究院有限公司）