基于BIM和PDST的快速配筋技术应用

李金云 何 博 徐丽豪

(北京科技大学天津学院土木工程系， 天津 301830)

传统的设计模式是首先进行结构设计，然后再完成建筑设计。在确定结构体系并完成结构选型后，依据结构施工图来完成结构模块的布置；通过结构分析软件建立模型分析，对模型的整体结构进行安全性计算、空间受力分析以及结构变形分析；然后运用二维表达方法将设计要求表现在平面施工图中。整个过程相对比较独立[1-2]。BIM技术的出现解决了传统做法的信息孤岛问题，有效地将结构设计和建筑设计紧密结合，并且能够使各方设计信息实时共享。在运用BIM技术进行相关设计时，设计师不需要重复建立模型，也无需担心BIM模型会因结构分析的变化而产生偏差，它会随之同步更新，从而极大地提高模型的利用率，且还能根据建筑的相关信息快速生成施工图。

1 BIM基于PDST快速配筋的技术运用

BIM技术的结构设计方法，对于钢筋的表达是建立在三维空间的基础上的。其通过配筋数据和三维钢筋模型建立的联动性实现钢筋的智能化表达[2]。将钢筋的三维立体模型展现给参与者，同时使得设计者在三维立体结构中进行设计，能够充分发挥设计能力。BIM技术智能化、参数化以及三维可视化的特性能够实现联动性修改，提前发现错误，在很大程度上减少因设计失误导致的返工次数，提高结构设计效率。建立钢筋三维模型的同时，软件能智能化生成钢筋信息数据明细表，实现了在设计过程中对工程造价的控制。

1.1 配筋方式

在Revit建模软件中提供了直接配筋方式。此方法配筋效率较低。可以通过安装PDST(structure draft in plant design)、速博等相关插件进行快速配筋。在此主要介绍PDST智能化配筋，其精度和效率高。

1.2 PDST快速配筋

PDST是基于结构三维模型的钢混结构自动配筋出图系统。它能够读取和分析多种结构计算软件的输出结果，并将其附加到结构建模软件中的结构三维模型上，并随时依据三维模型生成平面施工图。

PDST的优点体现在4个方面：

(1) 操作简单。PDST提供的功能操作简单明了，可根据设计要求对相关构件进行批量化配筋。一般，应用其他软件配筋时操作复杂，效率低下。

(2) 模块化设计易扩展和维护。PDST采用插件模式的模块化软件设计，扩张支持结构计算软件只需要增加相应的插件；PDST目前可以直接嵌入 Revit，后续开发将支持嵌入AutoCAD、PDMS等，其操作可以不受软件平台限制。

(3) 界面美观，表达灵活。PDST采用最新的WPF技术构建交互界面，界面美观风格统一。同一个PDST钢筋属性对话框却可以为梁、柱、板分别展示不同的图形化属性界面，在其他软件中很难实现如此功能。

(4) PDST的目标多样化。能减少维护结构模型与计算模型同步成本；能提供计算模型与结构模型的转换；能自动将分析计算结果附加到结构模型上；能减少三维模型多专业间的沟通成本；能提供管理系统协助专业间的无纸化沟通；能提高结构专业的效率；能根据三维模型随时抽图、统计用量，能实时、自动规范校核和审查。

1.3 PDST配筋步骤

1.3.1 创建钢筋相关注释族

(1) 运用智能化进行钢筋字体符号的创建。目前国内钢筋型号有HPB300、HRB335、HRB400、HRB500，其各自对应的符号分别为Φ、%、&、&R。由于Revit Structure依据国外规范拟定的钢筋符号，因此首先要对软件中的注释字体进行创建。在后期的设计绘图阶段，可按照表1实现钢筋符号与键盘符号之间的切换。

表1 热轧钢筋型号及符号输入输出对照表

注：fy— 普通钢筋抗拉强度设计值；fy′ — 普通钢筋抗压强度设计值。

(2) 创建标注族。根据相关规定要求对柱标注族文件进行创建。将创建完成的族文件载入至项目中，完成柱结构施工图的标注。

1.3.2 PDST模型导入

支持SAP2000、PKPM 模型向RVT模型的转换。单击PDST菜单栏模型导入命令，弹出结构模型的导入对话框，选择对应的结构。常用YJK、PKPM、SAP2000等结构模型导入相关数据模型。其主要特点有自动楼板合并， 自动杆件合并，自动生成和匹配RVT 截面族，自动楼板、梁面对齐，能迅速完成模型转换。

1.3.3 结构自动配筋

在自动读取计算结果后，软件能自动多跨杆件识别、配筋并附加到Revit 结构三维模型上。在Revit 三维模型上维护好配筋信息后能随时生成梁、柱、楼板施工图。

该步骤的主要特点：能直接在三维模型上查看和维护配筋，能够快速自动生成施工图；能进行钢筋的文字及尺寸的批量化定位标注，能智能化添加图框，提供 DWG、RVT格式的自动出图；可通过PDST在Revit中查看、维护构件的配筋信息。

2 工程实例分析

天津财经大学珠江学院校园总建筑面积24 132 m2，建筑物耐火等级为二级，抗震设防裂度为七级，属于5层钢筋混凝土框架结构，基础为独立基础形式。该栋建筑主要用于教学办公，其包含了1个圆形报告厅和1个藏书室。钢筋混凝土构件的一般规定包括纵筋保护层厚度和混凝土构件强度等级。

2.1 梁、柱配筋

若梁在柱的全长上搭接，绘制构件时需要注意绘制的先后顺序，一定要在柱绘制完成并添加钢筋后才能绘制梁。如果在柱添加钢筋之前就绘制相交梁，用PDST配筋时系统会自动识别该柱底部到柱与梁相交处，这意味着柱与梁相交处以上部分的柱没有实现钢筋的配置。因此在梁柱配筋时一定要严格按照顺序进行，以减少后期的修改量。

从PKPM中导入已经建立好的相关结构模型到Revit中。单击PDST菜单栏“配筋选项”命令，弹出配筋出图选项对话框。

项目参数从结构分析软件读取导入。配筋选项关于梁、板、柱、墙的选筋方案设置关系着PDST软件自动配筋的结果。根据规范和项目要求对本项目的梁、板、墙的配筋选项进行相应的设置。设置界面如图1所示。

图1 配筋选项出图对话框

2.2 钢筋明细表的建立

工程项目中普遍存在钢筋数量大、规格型号多的问题，然而运用Revit中PDST插件绘制完成的钢筋，可以创建钢筋明细表，自动分类统计钢筋的数量、规格、型号甚至包括其材质、长度、钢筋面积等，极大地体现出明细表的高度智能化，方便材料部门统计和预算部门的成本控制。后期对明细表作变更调整时，无需一一修改，软件即可自动变更升级，有效地缩短了设计周期，避免了不必要的返工。钢筋明细表中的钢筋信息可与结构模型中的钢筋实现关联性修改[3]。

2.3 快速钢筋配筋技巧总结

由于Revit软件内存大于普通软件，且设计绘制的模型一般是工程量较大的项目。如钢筋的实体建模，其钢筋数量多，型号复杂。在建模时要有效组织[4]，才能达到快速建模的目的。因此该软件对电脑的配置有较高的要求。

为尽量降低钢筋模型对电脑配置的要求，同时提高建模效率与软件的运行速度[5]，依据建模相关经验，提供5点技巧：

(1) 充分利用过滤器功能。由于工程信息量庞大，在建模过程中可以通过过滤器只显示相关构件，提高软件操作速度。

(2) 尽量避免使用渲染功能。将模型进行渲染后会使电脑运行速度变慢。

(3) 善于利用视图工具。尽可能地在线框模式下进行绘制，仅在模型完成时，才显示出真实模型。

(4) 在建模时尽量减少使用成组命令，只有在确定后期项目不需要进行修改时才进行成组操作。

(5) 模型中各构件的命名要按照命名规范进行，可以有效地对构件进行过滤。

3 结 语

应用PDST插件对构件进行配筋，实现了对钢筋的智能化设计，降低了钢筋数据失误的概率。利用BIM技术能有效提高工程项目的设计效率和质量，并将设计过程中各阶段的参与人员和相关信息紧密联系，缩短了设计周期，避免了部分复杂节点由于没有模型而产生的设计错误和返工。

[1] 姜宏国，孙澄. 基于Revit的BIM技术课程探讨[C]∥ 全国高校建筑学学科专业指导委员会建筑数字技术教学工作委员会.建筑设计信息流 —— 2011年全国高等学校建筑院系建筑数字技术教学研讨会论文集.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2011:172-175.

[2] 程韵琛. BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[D].吉林：长春工程学院，2016:12.

[3] 袁明伟.基于BIM技术的结构设计方法研究[D].锦州:辽宁工业大学，2017:3.

[4] 毛路，荣慕宁，姜义. Revit在建立建筑信息模型中的应用[J].建筑技术,2012,43(11)：1009-1011.

[5] 徐迪,潘东婴,谢步瀛.基于BIM的结构平面简图三维重建[J].结构工程师,2011(5):17-21.