BIM正向设计技术在某小学结构设计中的应用

文/天津市建筑设计院 孙晓翔 阎子鑫

孙晓翔，天津市建筑设计院BIM设计中心助理工程师

阎子鑫，天津市建筑设计院BIM设计中心高级工程师

1 项目概况

盛辰花园小学项目位于天津市北辰区，建筑用地面积15000m2。教学楼为4层，框架-剪力墙结构，桩基础。建筑结构安全等级为二级，结构使用年限为50年。部分楼梯间通至屋顶，受场地面积限制，为满足日照及其他规范要求，学校布局采用“工”字形，如图1所示。

图1 盛辰花园小学项目效果

2 BIM技术应用

2.1 项目亮点

工程建设行业正经历建筑信息模型（BIM）技术的变革，结构建模作为BIM的重要组成部分，在整个建筑工程设计中占重要地位。就BIM应用现状而言，结构BIM模型和力学计算分析一直是整个信息链中脱节的一环。

本工程结构设计采用YJK-Revit软件解决了结构专业在BIM应用中的难题，实现了YJK模型和Revit模型数据双向互通。转换程序内置与结构计算模型截面一致的Revit参数族，接口在数据转换时自动匹配族类型，智能处理连接关系。本工程依赖于YJK影子模型实现结构施工图绘制，并实现施工图改筋、钢筋统计及三维钢筋联动。

2.2 结构设计流程

结构设计方面，有效利用BIM技术实现结构设计，并与各专业实时协同。结构设计流程如图2所示。

1）首先在Revit中根据方案确定的标高、轴网及平面布置情况初步搭建结构模型。

2）通过软件关联接口，将Revit模型中的结构构件导入结构计算软件中；根据工程情况，在计算软件中完善荷载布置、构件属性、定义地震参数等设计信息并进行结构计算；依据计算结果，结合配筋及各工况下地震信息，修改并优化结构构件布置；再通过数据接口将修改后的结构构件实时更新到Revit结构模型中，进行后续结构设计，实现实时协同。

3）将前期处理信息中设置的信息（如特殊构件定义、构件计算长度信息、活荷载折减信息等）导入Revit模型中，用族实例参数方式写入构件中，进一步完善Revit模型结构设计深度（见图3）。

图2 结构设计流程

图3 主体结构三维内力

4）通过数据中心读取计算分析数据，根据本工程设置参数完成配筋设计，并生成模板、梁、柱、墙、板等施工图。其中，模型配筋信息通过共享参数的方式记录在定制的构件族中，然后通过标记族显示，实现构件配筋信息和文字标注的联动性且图模一致。

5）通过定义施工图总体信息与配筋信息，生成梁、板、柱、墙三维实体钢筋，直观表现构件节点中钢筋排放，方便指导施工（见图4）。

6）各专业间采用链接文件方式协同工作，专业内部采用中心文件方式协同工作。专业间通过协同设计、碰撞检查等提高设计效率和设计准确性。

7）利用Revit钢筋统计功能，对梁、板、柱、墙等主要结构构件用料进行结构设计算量和结构施工算量，便于设计人员控制工程成本（见图5）。

3 结语

本 工程以YJK-Revit三维协同设计平台为支撑，通过“三维设计、二维表达”的方式，贯穿全专业建模、设计、计算、出图、应用BIM设计全过程，实现BIM正向设计。

BIM正向设计是在模型建立过程中，将图纸中所有信息反映到模型中，并结合自身经验判断节点是否合理，现场施工能否实现，从而将图纸问题和施工难题在设计建模阶段予以解决，确保后期施工经济性和流畅性。

BIM正向设计不仅能让管理人员快速了解建筑功能、结构空间和设计意图，而且任意的模型剖切使复杂工程结构一目了然。因此BIM正向设计将是设计院未来发展的方向。

图4 局部三维实体钢筋

图5 钢筋量统计示例