結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的5大BIM經(jīng)驗(yàn)

1.結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)用BIM技術(shù)的難點(diǎn)和問題

首先，基于BIM技術(shù)的3D工具軟件(如：Revit)采用了眾多的系統(tǒng)參數(shù)和模塊參變量，與2D創(chuàng)建視圖技術(shù)有很大的不同，BIM工具軟件又要兼顧與2D設(shè)計(jì)習(xí)慣的連貫性，所以系統(tǒng)參數(shù)和模塊參變量比2D工具軟件中的參數(shù)要復(fù)雜很多倍，這就使得應(yīng)用中因?yàn)橄到y(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或參數(shù)與參數(shù)之間不匹配而導(dǎo)致很多意想不到的問題。

另外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往需要采用特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但如果特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件模塊(族)設(shè)計(jì)得不好，其3D細(xì)節(jié)或剖面視圖就達(dá)不到結(jié)構(gòu)工程師想要的效果。結(jié)構(gòu)工程師往往因此而放棄BIM技術(shù)，回到原來的2D繪圖設(shè)計(jì)方式。

BIM軟件又要兼顧與2D設(shè)計(jì)習(xí)慣的連貫性

再有，基于BIM技術(shù)的理想3D物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型是可以雙向鏈接的。由于分析模型中包括了大量第三方分析程序所要求的各種信息，如：荷載、荷載組合、支座條件，這就使得工具軟件中采用的參數(shù)更加繁多，讓初學(xué)者很難快速適應(yīng)和把握，物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型雙向鏈接的優(yōu)點(diǎn)不能真正得到發(fā)揮，而這又是結(jié)構(gòu)工程師希望的功能。下面針對這些問題探討解決方案。

2.一般性問題的解決方案

這里說到的一般性問題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟件的初級用戶和在簡單工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的用戶。解決方案主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 創(chuàng)建符合本公司設(shè)計(jì)習(xí)慣的項(xiàng)目樣板

項(xiàng)目樣板是搭建BIM技術(shù)模型的基礎(chǔ)，有了一個(gè)真正意義上的好項(xiàng)目樣板，可減少很多重復(fù)的工作和加快設(shè)計(jì)速度。雖然Revit Structure工具軟件提供了符合中國習(xí)慣的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目樣板文件，但它是針對所有用戶的，對個(gè)體用戶一般要調(diào)整較多的設(shè)置才能適合。其中主要設(shè)定的內(nèi)容有：

(1)自定義項(xiàng)目瀏覽器中的項(xiàng)目視圖組織結(jié)構(gòu)(圖1)層次清晰的視圖結(jié)構(gòu)可以便于視圖組織與管理，提高工作效率。

(2)定制常用視圖樣板

即設(shè)定視圖屬性中的各項(xiàng)參數(shù)值，使得各種平面視圖符合繪圖標(biāo)準(zhǔn)和自己的習(xí)慣。比如在結(jié)構(gòu)布置平面視圖樣板中，顯示模式要設(shè)成“隱藏線(Hidden Line)”，而結(jié)構(gòu)模板平面視圖樣板為了建模時(shí)直觀，建議設(shè)成“帶邊框著色(Shading/Edges)”?？傊晥D樣板是根據(jù)其目的，采用改變視圖屬性參數(shù)值的方法來顯示需要的內(nèi)容，而隱藏不需要的內(nèi)容。

建議視圖樣板包括以下幾種：

1)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)平面：用于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)圖、樁布置圖;

2)結(jié)構(gòu)模板平面：用于結(jié)構(gòu)建模，即搭建BIM模型的操作主要就是在結(jié)構(gòu)模板平面視圖中進(jìn)行，而3D視圖用于檢查搭建的模型是否正確;

3)結(jié)構(gòu)布置平面：用于標(biāo)注結(jié)構(gòu)構(gòu)件定位、構(gòu)件尺寸和編號、索引和注釋等內(nèi)容;

4)結(jié)構(gòu)配筋平面：用于繪制結(jié)構(gòu)梁板柱之鋼筋、標(biāo)注鋼筋代號和布筋范圍、 鋼筋量注釋等內(nèi)容;

5)結(jié)構(gòu)剖面：用于繪制結(jié)構(gòu)細(xì)部剖面和大樣圖及相關(guān)標(biāo)注和注釋等內(nèi)容;

6)結(jié)構(gòu)立面：用于表示斜撐布置、結(jié)構(gòu)桁架和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

(3)增加系統(tǒng)族和構(gòu)件族的常用構(gòu)件類型

建議結(jié)構(gòu)墻的類型包括：100，125，150，180，200，250，300，350，400，450，500，600，700，800，900，1000等厚度(單位mm)的墻類型;建議結(jié)構(gòu)樓板的類型包括：100，120，150，180，200，220，250，300，350，400，500等; 建議基礎(chǔ)底板的類型包括：500，800，1000，1500，2000，2500等;普通混凝土結(jié)構(gòu)梁的類型包括：200×400，300×500，400×600，500×600等。由于梁在設(shè)計(jì)中可能的類型變化多樣，建議根據(jù)需要來增加類型;混凝土柱也一樣。

(4)定制好常用的明細(xì)表

結(jié)構(gòu)工程師常用的明細(xì)表主要包括以下幾種：1)構(gòu)件尺寸明細(xì)表，包括：梁尺寸表、墻和柱尺寸表;2)樓梯表;3)結(jié)構(gòu)層高表;4)材料表明細(xì)等。下圖是梁尺寸示例：

(5)創(chuàng)建項(xiàng)目樣板圖應(yīng)注意的問題

Revit可以將已經(jīng)完成的項(xiàng)目中的類型和構(gòu)件族及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)傳遞到新項(xiàng)目，所以可以部分借鑒成功項(xiàng)目來創(chuàng)建符合自己習(xí)慣的工程項(xiàng)目樣板，但借鑒成功項(xiàng)目來創(chuàng)建的項(xiàng)目樣板需要在自己的實(shí)踐中檢驗(yàn)是否合適。也要避免在項(xiàng)目樣板中填充大量的族，因?yàn)檫@些族不是對于每個(gè)項(xiàng)目都是有用的。與綜合樣板相比，建議盡量使用最簡單的樣板。

2.2 創(chuàng)建符合本公司設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的常用構(gòu)件族

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的構(gòu)件族主要就是：結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)框架(梁)、結(jié)構(gòu)桁架和板式樓梯。以工業(yè)建筑設(shè)計(jì)為主的公司，其常用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是預(yù)制構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件;以民用住宅設(shè)計(jì)為主的公司，其常用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件。根據(jù)需要來創(chuàng)建符合本公司設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和常用的構(gòu)件族可以節(jié)省時(shí)間;根據(jù)需要將自己常用的構(gòu)件族載入項(xiàng)目樣板文件可以減小文件字節(jié)，提高電腦運(yùn)行速度。

創(chuàng)建自己的構(gòu)件族可以用Revit Structure軟件提供的構(gòu)件族稍作修改，但關(guān)鍵是要適合自己的習(xí)慣和公司標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 組織和創(chuàng)建常用的注釋符號和詳圖項(xiàng)目

(1)注釋符號：構(gòu)件編號標(biāo)記、構(gòu)件連接符號、剖面標(biāo)頭、詳圖索引標(biāo)頭、標(biāo)高標(biāo)頭、注釋標(biāo)記、修訂標(biāo)記、中心線、平面法標(biāo)注等。

(2)詳圖項(xiàng)目：2D板上/下鐵、2D洞口、鋼構(gòu)截面、填充區(qū)域等。

(3)結(jié)構(gòu)鋼筋：鋼筋標(biāo)記、鋼筋彎鉤和鋼筋形狀等。

注釋符號和二維詳圖項(xiàng)目族的形式繁多，可以參考的現(xiàn)有族文件也很多，建議在項(xiàng)目樣板僅保留自己常用的。

2.4 創(chuàng)建公司圖框

在Revit中，圖框是二維注釋可載入族?！禦evit用戶手冊》有關(guān)于創(chuàng)建圖框的說明，但建議創(chuàng)建圖框的步驟是：利用相應(yīng)圖幅的公制標(biāo)題欄為樣板，在族編輯器中載入2D的CAD圖框，將載入的CAD圖框移動到標(biāo)題欄樣板框的位置，并將其“部分炸開”，然后增加文本標(biāo)簽：業(yè)主名稱、工程名稱、項(xiàng)目編號、圖名、設(shè)計(jì)階段、比例、圖紙編號、設(shè)計(jì)簽名、修訂版本、修訂日期等。標(biāo)簽加完后，另名保存。

需要注意，當(dāng)創(chuàng)建的圖框族被載入到項(xiàng)目后，在圖框族中添加的標(biāo)簽有些與系統(tǒng)變量自動鏈接和更新;有些可以在項(xiàng)目中的每一張圖紙中獨(dú)立修改其文本內(nèi)容;有些在一張圖紙上改了，其它的圖紙均同時(shí)修改。

2.5 鏈接2D或3D建筑CAD圖文件作為結(jié)構(gòu)建模條件

由于Revit建筑3D圖中的梁柱族與結(jié)構(gòu)梁柱族是不同的，所以建議僅利用2D或3D建筑圖文件作為結(jié)構(gòu)建模條件，在此基礎(chǔ)上獨(dú)立搭建結(jié)構(gòu)BIM模型。鏈接上了2D或3D的建筑條件圖，主要是給結(jié)構(gòu)建模提供構(gòu)件定位用。

3.特殊性問題的解決方案

特殊性問題的解決方案主要是針對Autodesk Revit Structure工具軟件的中級及高級用戶和復(fù)雜工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。解決方案主要包括以下方面：

3.1 創(chuàng)建自己常用的異型構(gòu)件族

結(jié)構(gòu)工程師在工程設(shè)計(jì)中的價(jià)值體現(xiàn)主要表現(xiàn)在：能夠采用特殊的方法和技術(shù)手段來解決一個(gè)具體問題，能夠提供多種備選結(jié)構(gòu)方案，從而實(shí)現(xiàn)建筑師所期望的空間效果和機(jī)電工程師布置其設(shè)備和管線所要求的空間尺寸，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件不與其它專業(yè)元素發(fā)生沖突。要實(shí)現(xiàn)這一切，結(jié)構(gòu)工程師的解決方案往往就是采用異型(非常規(guī))的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，比如：折梁、變截面梁、缺口梁、魚腹梁、梁上開洞口、斜柱、異型柱、SRC組合構(gòu)件、局部降板等。

現(xiàn)有的BIM技術(shù)建模工具一般不提供此類異型構(gòu)件的族塊(構(gòu)件族文件)。設(shè)計(jì)師如果用常規(guī)構(gòu)件來替代此類異型構(gòu)件，BIM技術(shù)的核心價(jià)值就得不到體現(xiàn)，因?yàn)橛煤喕慕Y(jié)構(gòu)模型去與其它專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，真正有沖突的地方不會被發(fā)現(xiàn)，沒有沖突的部位反而會錯誤報(bào)警。所以創(chuàng)造自己的異型構(gòu)件族是順利應(yīng)用BIM技術(shù)于自己設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵一步。創(chuàng)造靈活、簡便、通用性強(qiáng)又具備高度智能的異型構(gòu)件族，是結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造性應(yīng)用BIM技術(shù)的智慧體現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件變化多樣，很多細(xì)節(jié)又隱蔽在構(gòu)件內(nèi)部或被裝飾物遮擋，不直觀。另外結(jié)構(gòu)工程師的三維空間概念和圖形透視方面的知識不如建筑師，所以要掌握和創(chuàng)造高度智能的異型構(gòu)件族，要求結(jié)構(gòu)工程師有比較全面的知識，包括：必備的3D基礎(chǔ)知識、較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作能力和結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，也要具有掌握新技術(shù)的學(xué)習(xí)能力和善于總結(jié)及創(chuàng)新的能力。

創(chuàng)建異型構(gòu)件族是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，但具體到某個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，由于工作性質(zhì)不同，自己常用的異型構(gòu)件族并不是很多。另外，開始時(shí)花費(fèi)一些時(shí)間和精力來做好這項(xiàng)工作，可為今后大大節(jié)省時(shí)間。限于篇幅，如何創(chuàng)建異型構(gòu)件族的細(xì)節(jié)在此不多述。

3.2 關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的平法表示

在中國內(nèi)地流行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖的繪制均采用平面表示法，即在平面圖上標(biāo)注一些代號，通過對照標(biāo)準(zhǔn)圖集，施工技術(shù)人員就可以將其轉(zhuǎn)換成工藝圖或放樣圖，這樣就免去了結(jié)構(gòu)工程師的大量繪圖工作。其實(shí)施工人員最終還是需要完成必須有的工藝圖或放樣圖的繪制工作。

Revit Structure 起初覺得平面表示法這個(gè)環(huán)節(jié)多余，因?yàn)閺腂IM技術(shù)模型可以輕松提取相關(guān)數(shù)據(jù)自動生成施工人員要的工藝圖或放樣圖，但這不符合中國工程師的設(shè)計(jì)習(xí)慣和目前中國政府主管部門對施工圖文檔的報(bào)審和備案要求。

為了適應(yīng)中國市場要求，Autodesk Subscription(速博)就中國結(jié)構(gòu)施工圖平面表示法提供了一套變通解決方案—中國本地化工具包，即采用共享參數(shù)和二維詳圖等標(biāo)注功能來實(shí)現(xiàn)基于平法施工圖的制圖要求。筆者初步試用感覺此套方案是可行的，基本上解決了平法施工圖的表達(dá)問題。但效率比在2D工具中進(jìn)行平法標(biāo)注無明顯提升，還有待改進(jìn)。

3.3 BIM物理模型與分析模型的鏈接及管理

雖然Revit Structure可以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)處于領(lǐng)先地位的第三方分析應(yīng)用軟件鏈接，但目前鏈接得比較好又為中國用戶熟悉的就是ETABS。但第三方分析應(yīng)用軟件往往版本更新與Revit不能同步，因此實(shí)際應(yīng)用中，物理模型與分析模型的雙向鏈接功能很少被中國用戶采用。

如果使用的不是Revit Structure的分析模型功能，也不太關(guān)心分析模型的準(zhǔn)確性，則建議通過在用戶界面中或在Revit Structure.ini文件中禁用這些功能， 來顯著提高模型性能。關(guān)于禁用這些功能的細(xì)節(jié)請參考相關(guān)使用說明。

3.4 關(guān)于配筋大樣圖和鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)大樣

雖然Revit Structure可利用其內(nèi)部功能和外部二維詳圖族實(shí)現(xiàn)繪制配筋大樣圖和鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)大樣，但利用第三方的應(yīng)用擴(kuò)展軟件包可大大提高繪制速度Subscription 的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展程序就是其一，但其功能有待完善。

4.BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的階段性應(yīng)用

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期的方案和初步設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用BIM技術(shù)可以方便與建筑師和機(jī)電工程師的協(xié)調(diào)，可以輕松靈活地提供多個(gè)備選方案，發(fā)揮3D模型可視化的功能給客戶展示，以便迅速作出決定。目前基于BIM技術(shù)的工具軟件在給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供的功能一般都可以很好地達(dá)到初步設(shè)計(jì)文檔所要求的深度。

但是，結(jié)構(gòu)工程師最關(guān)心的是從結(jié)構(gòu)計(jì)算到快速出施工圖，即生成符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)施工圖文檔。由于目前基于BIM理念的工具軟件尚有些技術(shù)問題還沒有很好解決，從3D模型到傳統(tǒng)的施工圖文檔還不能達(dá)到100%的無縫鏈接，所以在實(shí)際應(yīng)用中，建議階段性應(yīng)用或部分應(yīng)用BIM技術(shù)，同樣也可以大大提高工作效率。比如，利用工具軟件快速創(chuàng)建3D模型并自動生成各層平面結(jié)構(gòu)圖(模板圖)和剖面圖的優(yōu)點(diǎn)，來完成結(jié)構(gòu)條件圖。將條件圖導(dǎo)出為2D圖，一方面提供給其它專業(yè)作為結(jié)構(gòu)條件用，另外也是自己在2D工具中制作配筋詳圖和節(jié)點(diǎn)詳圖的基準(zhǔn)底圖。

建議在2D詳圖工具軟件(如AutoCAD)中外部引用自3D模型導(dǎo)出的條件圖，并關(guān)掉在配筋圖和大樣圖中不需要的圖層，今后如果3D模型有較多的改動和發(fā)生設(shè)計(jì)變更，僅需要重新導(dǎo)出一次條件圖并覆蓋舊的條件圖文件，這樣與模板圖有關(guān)的修改內(nèi)容(構(gòu)件大小和位置)就在與之關(guān)聯(lián)的全部配筋圖和大樣圖中自動更新，避免了打開每張圖在其中重復(fù)修改的麻煩。

5.總結(jié)

(1)要有統(tǒng)一的BIM技術(shù)公司標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目樣板，以便初學(xué)者可以快速上手，也便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部及不同專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)和資源共享。

(2)創(chuàng)造自己的異型構(gòu)件族是結(jié)構(gòu)工程師能否用好BIM技術(shù)于自己設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵。

(3)采用變通的解決方案和階段性運(yùn)用BIM技術(shù)可以提前享受BIM技術(shù)的優(yōu)勢，提高自己在行業(yè)中的競爭力。

(4)在單位內(nèi)部成立BIM技術(shù)小組，共享經(jīng)驗(yàn)，共同研討解決方案，有利于BIM技術(shù)得到深入廣泛的應(yīng)用，帶來可觀的效益。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的5大BIM經(jīng)驗(yàn)”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。