基于GSRevit的BIM正向装配式设计建模与出图在某EPC项目中的应用

金振海

(中建四局深圳总承包公司，深圳 518000)

引言

BIM(Building information model)作为一种新兴的三维设计技术，已经逐步在工程建设的设计、施工等阶段得到广泛的应用。它具有可视性、协调性、模拟性和可出图性，可以满足建筑、结构、机电等专业的要求。GSRevit是在Revit上开发的结构BIM正向设计系统，在Revit上完成墙柱梁板等受力构件以及荷载和设计属性的输入； 形成的Revit模型可直接进行结构计算，并在Revit上自动生成墙柱梁板施工图。另外，GSRevit还可对装配式结构进行设计和计算。

1 正向设计流程

(1)数据检索

“正向设计”是由我国提出、却又没有严格定义的概念。目前，国外还没有相应的词条。它采用系统工程理论、方法和过程模型为指导，从复杂产品和系统的改进改型、技术研发和原创设计等为场景，旨在提升自主创新能力和设计制造一体化能力[1]。

正向设计流程与技术是工程管理的进步、辅助设计的手段、数字化管理的基础以及建筑产业的改革。目前，正向设计是从规划阶段开始介入，包括装配式在内，而BIM正向设计是以三维BIM模型为出发点，以模型信息为数据源，完成从方案设计到施工图设计乃至后期交付的全部任务[1]。设计时只需要创建一个模型，设计人员在初步设计时通过创建BIM三维模型，将通过平面剖切形成的模板图用于初步设计，同时可以在该模型上添加荷载信息，然后该模型能够用于结构计算，通过添加钢筋信息即可自动绘制钢筋施工图，在三维钢筋模型中可直接进行钢筋碰撞检查，信息完善后可以直接用于施工、算量和运维中[2],如图1所示。

图1 BIM正向设计流程图

2 建立三维模型

在建立三维模型时，应输入总体信息与各层信息，包括层数、混凝土等级、钢筋级数、抗震等级及风载信息等，然后通过建立轴网，布置墙柱、主次梁，最后形成三维框架模型,如图2所示。

图2 建筑模型三维示意图

2.1 信息输入与建立轴网

在模型建立之前应先输入总体信息，给定各楼层墙柱、楼板、梁混凝土等级和主筋级别，给定加强区，输入抗震等级和风载信息，输入调整信息、材料信息与地下室信息等。

轴网的设置可以采用手动输入，但是这种方式较为繁琐； 建议采用CAD链接的形式，把CAD建筑图纸导入Revit中，直接拾取轴线，简单快捷，而且不会造成二次误差。

2.2 构建布置

在布置墙柱时，应先给定墙柱截面尺寸，若同层混凝土等级相同则无需更改，系统默认混凝土等级为之前输入的总体信息里的等级。给定墙柱截面尺寸后，可通过轴线建墙或者两点建墙快速建立，可以通过鼠标或输入数据限制墙的长度尺寸。

梁的布置与墙柱布置基本相同。定义梁截面尺寸后，通过构件布置命令下的梁布置快速布置主次梁；形成密闭房间后，通过快速布板命令可以在所有闭合范围内布置楼板。

梁板墙布置完成之后，可以指定预制构件，Revit软件就可以识别并命名装配式构件，经过计算后再重新进行构件命名，命名根据构件规格尺寸、配筋形式差异而定，减少构件类型，实现真正的装配式建筑。

2.3 添加荷载后进行计算

GSRevit改进了Revit的荷载输入方式，其输入方式显示习惯与传统方式相同，包括10种常用荷载工况、16种荷载类型和6个荷载方向。

对墙柱梁荷载计算，直接输入荷载，生成计算信息。通过GSRevit软件的计算功能生成GSSAP数据(结构计算软件计算数据)进行计算。通过计算可以得到结构信息、结构位移、周期和地震作用、水平力效应验算、超筋超限验算及构件截面计算等信息,如图3所示。

图3 计算结构列表

3 生成施工图

3.1 中心度网络图谱分析

通过GSRevit配合GSCAD结构计算软件生成钢筋施工图，在此基础上，对钢筋及字串作出细致调整，避免重叠； 按规范[3-8]核算修改，对细节及钢筋进行补充，即可达到正式施工图的深度,如图4～5所示。

图4 标准层梁配筋图

图5 标准层板配筋图

3.2 深化设计

在深化设计时,首先通过“装配式设计”项指定预制构件编号，使用“插入”项中的“载入族”命令载入GSRevit族文件中的预制构件族文件，在项目浏览器中找到族文件，点击右键创建实例，在Revit模型中相应位置进行构件布置。构件布置时,要严格注意标高问题，楼板需按拆分规则进行合理拆分，小板可以采用整块板;较大板根据图集选用多块板组合进行深化，根据板厚和配筋进行底板的选型，绘制底板平面布置图，并另行绘制楼板后浇叠合层顶面配筋图；选用图集的底板并按图集要求制作及施工时,可不进行脱模吊装计算。预制梁、预制阳台和预制空调板等预制构件使用目录中“装配式设计”项中排布钢筋命令，注意“自动生成平面加工图”项需取消勾选，输入钢筋型号、桁架间距等数值进行钢筋布置并按照图集规范[9]要求进行简单修改并进行脱模吊装验算；最后使用“钢筋碰撞”命令窗选钢筋进行钢筋碰撞检查，发现显红，需拖动错开，保证钢筋没有碰撞且符合规范要求,如图6～8所示。

图6 深化设计流程图

图7 预制梁深化图纸

图8 预制墙深化图纸

4 结语

GSRevit是在Revit的基础上进行的更符合传统习惯的改进和设计。与传统Revit相比，GSRevit可以进行结构计算，出图更加便捷，自动化程度高。GSRevit没有改变原有的设计流程和操作方式，只是改进了结构设计方法，降低了BIM设计入门难度。但由于技术新颖，初期投入成本相对较大，输出结果需二次调整等因素，其很少受到设计单位的重视，BIM正向设计要得到全面的应用仍任重而道远。