基于广厦结构的BIM2.0 结构设计

李亚飞，刘小惠

（漳州科技职业学院，福建 漳州 363202）

1 概述

BIM 技术对于结构工程有着特殊的意义，一般来说，结构BIM 技术打破了传统的基于Autocad 及其衍生软件的二维设计方法，直接表达了设计者的意图，减少了通信重复时间，有助于设计者轻松地发现问题。

BIM 结构设计一般有2 种模式。一是设计分离于BIM 的模式，即“后BIM 模式”和“BIM1.0”；二是在模型设计中运用BIM 技术，即“前 BIM 模式”“BIM2.0”。前者设计与建模相对独立，易于实现，对设计周期影响小，对BIM 图面表达要求较低。后者要求设计师掌握BIM 软件并采用BIM 方式来实现传统的二维表达地图习惯的要求，较难实现，这种模式设计企业使用较少。

2 前BIM 模式结构设计应用困境

2.1 BIM 软件的局限性

设计人员需要接受专业培训，软件学习门槛高；对计算机硬件要求高，企业硬件投资增加；不能完全满足图纸表达的要求，有些表达需要手工处理，甚至抵消了BIM 设计的效率优势，软件不具备完善的本地图库，许多结构体需要临时制作，但结构体族生产要求设计人员具有较高的软件操作能力，软件部分操作效率不高，如新建结构板操作效率远远低于天正软件。就BIM 技术的应用而言，结构模型的力学分析与计算是整个信息集成链中的一个不相交的环节。

2.2 设计过程的约束

早期的工作量大，影响效率，虽然后期的方便可以扭转前期时间的滞后，但设计师需要时间和实践来适应，如基于BIM的三维协同设计效果是显著的，但设计师习惯于“一步一步”地冲突解决，而“BIM2.0”在设计早期需要大量的输入，当BIM模型暴露出专业的冲突时，反而不知如何处理。

3 结构BIM 设计技术分析

BIM 技术是一个完整的数据库模型，在理论上实现BIM物理模型与结构分析模型、物理模型与二维施工文档的双向链接是可行的【1】。本文以结构设计软件GSSAP 为例进行介绍。

通过作者在工具软件GSSAP（广厦结构）中的应用实践经验和体会，结合具体的幼儿园结构设计案例，探讨和分析建筑结构设计中应用BIM 技术的路径和方法，旨在为建筑结构设计工具和结构设计分析软件的开发和应用提供一些启示【2】。

4 基于GSSAP 的BIM 结构设计对策

直接在Revit 中建造结构模型，工作量大，成本高。将通用结构设计软件中的三维模型快速转换为Revit 模型，通过Revit 模型转换接口软件将结构计算模型和Revit 模型相互转换，大大提高了建模效率。

4.1 计算模型转换为Revit 模型

广厦模型导入Revit 的步骤如下：打开广厦主菜单→将工程路径设置为转换项目所在路径→点击“Revit 转换”打开Revit→新建“结构样板”→“广厦数据接口”选项卡→修改参数或选择导入楼层→点击转换按钮→完成转换。

结构模型的双向转换可以实现建模技术在结构设计阶段的优势，无需重新建立计算模型，增加设计人员的工作量。

4.2 Revit 模型转换为计算模型

打开广厦主菜单→点击新建工程→选择文件夹新建工程项目→点击“Revit 转换”打开Revit→点击“广厦数据接口”选项卡→点击“生成广厦模型”按钮→点击“导出选项卡”中选择导出构件类型，删除不必要楼层→点击“截面匹配”检查截面匹配情况→点击转换，完成转换。

打开主菜单，点击新项目，选择新项目文件夹，点击Revit转换，打开 Revit，点击广厦数据界面标签，点击创建广厦模型按钮，点击导出命令，选择导出构件类型，删除不必要的楼层，点击“截面匹配”检查截面匹配→点击转换，完成转换。

5 工程项目GSSAP 应用

5.1 项目概况

泰顺县新鹏幼儿园，层高4 层，高11.95m，总建筑面积5 993m2，占地面积1 564m2，钢筋混凝土框架结构，柱下独立基础，设计使用年限50a，建筑工程等级为3 级，基本烈度为6度，第一组，地震加速度为0.05g，Ⅰ类场地类别，b 类场地粗糙度，基本风压0.6kN/m2，乙类抗震设防，抗震设防烈度为6度，结合总高度和场地类型，工程抗震等级为3 级。

楼面均布荷载：室内2.5kN/m2，走廊、楼梯间3.5kN/m2、不上人屋面0.5kN/m2，外梁均布线荷载14.4kN/m，内梁均布线荷载13.2kN/m，卫生间隔间梁均匀布线负荷7.92kN/m。

5.2 项目建模

启动广厦结构CAD →点击新项目，选择项目文件夹，输入新项目名称→点击[图形录入]并根据项目简介更改一般信息、地震信息、调整信息和材料信息。

根据施工图布置轴线网，估计柱子的截面大小，排列框架柱。点击横梁菜单，设置板厚，放置现浇板，改变楼梯板厚度为0。点击板荷载菜单，根据工程概况和建筑物功能记录板荷载→点击梁荷载菜单，根据工程概况和建筑物功能记录梁线荷载→点击保存创建第二标准层，修改第二标准层板面荷载和梁线载荷→点击产生GSSAP，生成计算数据，退出图形输入。

5.3 项目结构模型计算分析

在主控菜单点击[楼板砖混计算]→点击[通用计算GSSAP]→点击[文本文件]审核楼层控制指标，如位移角、周期比、柱梁超筋验算等→出现超筋、超限警告，结合结构专业知识，重回结构模型进行修改，重新计算，直至满足要求。

5.4 AutoCAD 自动成图

在主控菜单点击[平法配筋]→点击[GSSAP]→点击[生成施工图]→点击[AutoCAD 自动成图]→点击[生成 DWG]，根据“平法警告”进行修改→根据“校核审查修改”→点击[分存DWG]，生成钢筋算量依据和钢筋施工图、计算配筋图。

Revit 三维钢筋建模与平面整体表示方法的不兼容给结构专业使用Revit 出施工图带来了很大的难度【3】，利用二次开发插件实现广厦模型平法配筋后的AutoCAD 自动绘制施工图，并根据需要进行修改、同步绘图和模型修改，以避免绘图错误和泄漏。

5.5 BIM 技术优化建筑结构设计

综上所述，建筑结构计算模型包含了大量的信息，可以转化为Revit 模型进行结构优化设计。

利用Revit 链接和碰撞分析功能，可以直接使用 Revit 结构模型分析建筑物的结构模型和机电模型，冲突报告可以直接以文件形式输出，用于指导不同专业设计人员进行设计工作的自动生成。同时，将制造商、成本等信息填充到“管理”选项中，可以估算出原始成本。从统计数据中，可以计算出成本和加固量。实践表明，尽管BIM 技术不够精确，无法准确估算工程造价，但其对结构设计的指导意义无可争议。

6 总结与展望

结构设计过程中最重要的环节是结构模型的力学计算和分析。 这个环节的结果是结构施工图的主要依据，将产生大量的数据信息。为了整个结构设计阶段与其他上游或下游学科之间的数据和信息的整合和共享，实现建筑信息模拟技术的支持是非常重要的。

应用结果表明，BIM 技术在提高设计效率、质量和降低设计成本方面发挥了重要作用。然而，在实际应用中，如何实现双向连接的BIM 物理模型、结构分析模型还有待解决，一旦这个问题得到解决，结构设计人员就可以更多地关注模型分析。BIM 技术无疑具有很大的价值。在这方面，本文提出3 点建议: 一是重视人才培养； 二是建立完善的适合国内使用的BIM技术标准；三是理论联系实际，建立符合国情的应用模式。只有这样，BIM 技术才能被推向竞争性的建筑设计领域，从而实现我国建筑信息技术的更高水平【4】。