基于Revit的結構BIM正向設計的研究分析*

崔曉燕

(蘭州石化職業(yè)技術大學，甘肅 蘭州 730060)

Revit軟件是工程建筑行業(yè)應用BIM技術的重要平臺，工程技術人員可以在Revit軟件當中進行建模、計算，快速得出工程建設的物料情況。目前，從我國工程建筑產業(yè)實際情況來看，Revit結構設計能力相對不足，這也導致在很多情況下利用Revit結構設計圖紙與我國制圖規(guī)范和設計要求不相符，從而對BIM技術的應用效果有一定的影響[1]。因此，加強對Revit軟件的研究，開發(fā)一套滿足中國設計規(guī)范的設計標準也是工程建設行業(yè)推動BIM技術落地的關鍵所在。而基于Revit結構進行BIM正向設計能推動制圖規(guī)范的統(tǒng)一化，同時還能夠有效解決BIM技術逆向設計所產生的弊端。

1 BIM技術正向設計

1.1 概述

目前，BIM正向設計并沒有明確的標準，但工程建筑行業(yè)的主流觀念認為BIM正向設計是從項目開始時便在BIM平臺上進行模型設計，之后根據三維模型導出二維圖紙等信息，得出工程算量等成果信息[2]。相比傳統(tǒng)BIM設計而言，基于BIM正向設計模式所建立的工程方案是圍繞三維模型展開的，此種情況下如果對方案進行改動，通過模型的優(yōu)化調整能夠實時得出改動內容和工程量，并且在正向設計當中如果出現例如管道碰撞、構件尺寸偏差的問題也能夠及時發(fā)現，降低后續(xù)調整概率，這對降低工程成本，提高工程收益，保證工程質量有著重要的意義。

1.2 特點

相比較傳統(tǒng)的設計方式而言，基于Revit的結構BIM正向設計具有如下三方面特點：1)設計流程暢通。結構BIM正向設計包含有各種信息資料，而資料的設計是由上向下的方向進行，并且在施工之前給出明確的圖例標準，這有助于后期模型的優(yōu)化和修改；2)自動化計算?；赗evit的結構BIM正向設計是在現代化計算機技術基礎上發(fā)展而來的，設計人員在模型構建中將相關參數輸入軟件中便能進行自動化計算設計，在后續(xù)的修改中只需要對部分參數進行修正便能對設計進行更新；3)設計結果同步表達。在結構BIM正向設計當中，無論是有限元模型的建立和計算或是施工圖紙的繪制等，所有工作的最終目的均是為了表現出工程建筑的實際信息，而基于Revit的結構BIM正向設計所有參數基本是同步進行，這也有助于信息結果的同步表達[3]。

1.3 重要性

利用Revit軟件平臺進行BIM正向設計對提高建筑工程施工質量有著重要的作用，這是因為在Revit軟件平臺中能夠有效提高BIM模型結構設計效果。在BIM正向設計過程中，主要通過采集施工現場的實際數據來構建模型，從而在Revit軟件平臺中快速、高效的建立模型，此種構建方式下的BIM模型具有一模多用的特點，通過在模型中增加載荷的方式能夠提高結構強度計算的準確性，從而得出鋼筋配置信息，得出施工圖紙。除此之外，通過BIM模型能夠進行施工碰撞檢查、工程算量等工作，并且模型結構設計也具有滾動效果，即便后期施工方案出現改變，只需要對結構進行調整便可以得出施工圖，并不需要增添補充額外的信息，這對提高施工效率，保障施工進度，控制工程成本有著積極的作用[4]。

從大量的資料中可以看出，冬季凍害和早春霜凍預防是非常重要的，幾乎所有關于葡萄的技術資料中都有很詳細的介紹，果農可以根據自己的情況選擇應用。

2 基于Revit的結構BIM正向設計應用

2.1 建筑結構模型的建立

2.1.1 科學的選擇族與共享參數

為了確保在Revit軟件平臺中建立的BIM模型具有更好的兼容性，需要基于Revit平臺內部自帶的建模邏輯和參數進行BIM模型的設計構建。例如，設計人員可以在Revit平臺中選用軟件中自帶的墻、板系統(tǒng)族來構建建筑結構墻和結構板等因素，而對于結構梁可選用結構框架族，結構柱可以選用結構柱族。除此之外，在建筑構建設計內需要增加相關的結構信息和共享參數。

2.1.2 結構總信息輸入和計算

在Revit軟件中，在非幾何信息方面的表達相對較少，因此需要在設計和開發(fā)的過程中將需要的非幾何信息輸入到系統(tǒng)當中。并且Revit平臺在進行結構設計總信息輸入時可以通過對話框的形式進行，確保信息格式符合結構計算要求，同時對話框界面設計也需要與GSSAP保持相同，這更有利于設計人員的操作。

2.3.1 自動成圖應用

This study,using doppler ultrasonography and human body test,aimed to detect blood flow differences in cun-kou(radial)artery and anterior tibial artery between normal subject and chronic gastritis patients.

利用Revit軟件建立BIM模型時需要通過軟件內部的軸網輸入模塊輸入相關信息，為了提高模型構建效率，設計人員需要在軟件中以結構設計的方式輸入相關信息，建立墻、柱、梁、板等模塊，之后在模塊中輸入相對應的尺寸數據便能夠完成模型的建立，并不需要考慮Revit軟件所規(guī)定的族定義內容。除此之外，還需要設計開發(fā)獨立載荷輸入模塊，雖然Revit軟件中自帶結構載荷的輸入方式，但實際操作較為繁雜，而獨立模塊的開發(fā)能夠將不同種類的結構載荷快速的輸入到信息系統(tǒng)中，從而實現快速建模的目的。

由于不同的工程建設單位在施工圖紙繪制過程中存在著一定的差異，為了便于模型的建立和操作，GSRevit軟件中開發(fā)了一套以梁、柱、墻、板、筋為主的標記族和大樣族。設計人員可以通過選擇不同的族參數適應自己的繪圖習慣，這不僅能提高軟件的可用性，同時也能確保圖紙標準和BIM數據標準具有一致性。

2.2 建筑模型結構計算

2.2.1 構件模型與有限元模型

設計人員在Revit軟件當中建立構件模型，并在其中生成計算模型。之后以構件為基礎進行有限元模型的建立，并得出相關數據，在計算完成后設計人員能夠獲取到構件模型的具體情況，為后續(xù)的工程模型建立提供數據參考。

2.2.2 統(tǒng)一計算模型和施工圖模型

建筑結構設計是一個不斷優(yōu)化的過程，在此過程中需要進行多次修改，為了降低設計工作量，在Revit軟件中建立的模型需要能直接用于結構強度計算中，而這便需要解決計算模型和施工圖模型不一致的問題。經過分析研究發(fā)現，有以下2點問題需進行處理：1)對模型內部主梁和次梁的交界點進行計算，確保主梁斷開，交界位置設置新節(jié)點，而在施工圖當中，主梁和次梁的交界位置可以連接；2)對梁和墻的交接位置進行計算，并斷開墻肢，在交界位置處設置新節(jié)點，而施工圖紙墻肢位置可以不斷開。因此，在對有限元模型進行計算時，利用GSRevit軟件能通過智能分段的方式直接計算施工圖紙模型，從而保證計算模型和施工模型具有一致性。

通常情況下，施工圖紙的繪制主要以平面表示法為主，但不同的設計人員繪圖方式存在著一定的差異。為了保證繪圖標準的同一性，提高繪圖效率，設計人員可以在GSRevit軟件中選擇相關參數創(chuàng)建符合自己的繪圖方式，以此為基礎進行墻、梁、柱、板筋圖紙的繪制。

在自動成圖過程中，需要從以下4點進行：1)讀取GSSAP、PKPM以及YJK等軟件在結構計算方面所得出的結果；2)在構件計算過程中可以以文字的形式將計算得出的內力和配筋等結果存儲在對應構件當中，并利用標簽顯示出相應的信息；3)根據計算結果對不同的構件進行分段和合并，例如對梁、墻等構件進行智能分段，對同一墻肢進行合并處理；4)明晰板/梁/柱/墻鋼筋族內容。

2.3 基于Revit的自動成圖

在與鄭斌董事長的溝通中，他多次談及“簡單就是快樂”，這是他對于人生的感悟，確也是作為企業(yè)掌舵人引領企業(yè)發(fā)展的精神所在。

湯顯祖的另二部劇作——未完成的處女作《紫簫記》，以及“臨川四夢”之一的《紫釵記》，均根據唐人蔣防的傳奇《霍小玉傳》改編。這固然是因了湯顯祖“其才情在淺深濃淡雅俗之間，為獨得三味”[6]，故使他“任何一劇，也都是最晶瑩的珠玉，足以使小詩人們妒忌不已的，那是最雋妙的抒情詩，最綺艷、同時又是最瀟灑的歌曲”[7]，但跟小說本身也有著很大的關系。

設計給水排水管道的覆土深度時，一般根據土壤冰凍深度、車輛荷載、管道材質及管道交叉等因素確定。管頂最小覆土深度不得小于土壤冰凍線以下0.15m，行車道下的管頂覆土深度不宜小于0.7m。實際施工時，都是先將路基、墊層、水穩(wěn)層施工完后再反挖溝槽，受以下因素影響，常常出現反挖深度不夠，管頂覆土深度不足：①施工單位為了節(jié)省成本，偷工減料，縮小開挖深度，節(jié)省回填材料；②受道路兩邊原有管道接口影響，或者受交叉管道影響，橫跨道路管道位置很難降低達到設計深度。管道埋設深度不足，車輛通過路面?zhèn)鲗У焦艿郎系暮奢d較大，容易造成管道直接損壞或疲勞損壞，產生泄漏，從而損壞道路。

2.1.3 信息輸入

在GSRevit軟件當中，能實現BIM模型和計算模型的雙向互導，內容包含有梁、柱、墻等幾何和非幾何信息，具體信息如下所示：1)總體信息。包括有計算總信息、材料信息、磚混信息、地震信息、時程分析信息等；2)各層信息。包括結構層高信息、砂石強度信息、混凝土構件信息、標準層號等；3)設計屬性信息。包括有計算長度、構件抗震等級、施工順序等；4)載荷信息。包括有局部和集中載荷、溫度變化信息、分布扭矩信息等。

1.朝前看，淡忘自己曾經的優(yōu)秀，將心態(tài)歸零。人不能抱著過去過一輩子，就跟小孩子考試一樣，取得的好成績已是過往煙云，要有從頭開始學起的勇氣。平時工作中，有些中層干部反而不如提拔之前工作干的出色，而且大有停滯不前的趨勢。這種現象大都是源于一些中層干部過于膜拜自己的優(yōu)秀，以至于無法再超越一步。只有讓自己保持“歸零心態(tài)”，才能不斷進步。之所以要求中層干部保持“歸零心態(tài)”，是因為每一位中層干部都曾無數次成功過，也正是這些成功才使單位委以重任，但一個單位看的不是我們的過去，而是現在。針對這種情況，中層干部只有在新的工作考驗中，因事而異，放下自我，把過去的業(yè)績主動歸零，才能不斷完善自我，取得新的成功。

2.3.2 施工圖紙的繪制

2.2.3 Revit模型和計算模型的雙向互導

通過比較各個國家農業(yè)補貼政策和農業(yè)補貼水平可以發(fā)現，目前中國農業(yè)補貼政策仍然存在以下幾個問題：（1）中國農業(yè)補貼力度在不斷加大但是仍然處在較低的水平。補貼存在較強的片面性，主要集中在生產資料成本方面，而在教育、科技推廣等方面的補貼則明顯不足。（2）農業(yè)補貼政策在執(zhí)行上成本較高。中國制定的農業(yè)補貼政策中間程度過多，增大中間環(huán)節(jié)的資金使用量，使得真正最后應用到農業(yè)生產者上的補貼費用較少。（3）在監(jiān)督管理上存在明顯不足，農業(yè)補貼的相關法律有待完善。國家要通過完善的監(jiān)管單位和機制確保財政預算用之于民，防止資金的濫用和挪用，同時通過法律手段來保證農業(yè)補貼的穩(wěn)定性以及不會受到其他因素的制約。

2.3.3 模板圖和鋼筋施工圖的繪制

通過GSRevit軟件讀取GSSAP、PKPM以及YJK等軟件在結構計算方面所得出的結果，之后基于Revit軟件生成相應的模板和鋼筋施工圖紙，在圖紙繪制過程中可以將配筋信息輸入到相對應的構件中，這有助于后期設計人員對構件信息的進行快速修改和應用。

3 基于Revit的結構BIM正向設計要點

3.1 統(tǒng)一Revit模型與結構計算模型

在工程建設過程中，由于多方面因素的影響導致結構計算是一個極為復雜的過程，為了降低計算難度很多情況下需要對計算流程進行簡化，這也導致結構計算模型相對較為粗糙。但Revit模型卻與之相反，其中模型建立極為精細化，不同的構件需要反應出真實的連接和空間關系。為了模糊兩者之間的差異，需要在模型建立中對構件進行修改。例如在Revit軟件中可通過端點標高偏移修改或Z軸偏移修改的方式對構件的標高進行修改。在利用第一種修改方式對標高進行修改時構件模型的節(jié)點高度和空間高度均會發(fā)生相應的改變，而利用第二種修改方式時只有構件模型的空間高度會發(fā)生改變。因此為了實現Revit模型與結構計算模型的統(tǒng)一，設計人員需要根據實際情況合理的應用Revit軟件的信息修改方式。

3.2 基于Revit軟件的平法施工圖

鋼筋信息不能合理的表達是BIM模型正向設計過程中的難點，這也是影響設計效率的關鍵所在。在Revit軟件當中，模型中鋼筋主要是以實體的形式進行表達，而目前國內所應用的施工圖平法是將鋼筋作為抽象的形式進行表達。為了在Revit軟件中更便捷的表現出模型中的配件結構，可以采用平法注釋的方式取代軟件中的實體鋼筋，同時將配筋信息輸入到模型構件當中，此信息也可在后續(xù)進行修改和替換，這也是結構BIM正向設計的需求。在此過程中，設計人員需要加強對以下2方面內容的重視：1)梁構件建模順序。由于Revit軟件自身機制的限制，在構建模型過程中需要根據構件起點和端點來判斷注釋符號的放置基點。在軟件當中，梁構件的正向設計方向為“左→右”“上→下”，如果不按此規(guī)則，注釋符號將不能標記；2)標準層。利用Revit軟件進行模型構建時主要以“組”的命令進行塊編輯，在此過程中需要保證成組對象配筋信息和幾何信息要保持一致。如果兩種信息不一致，成組的對象還需要進行單獨成組。

3.3 鋼結構的表達

目前，我國工程建筑產業(yè)在結構BIM頻發(fā)施工圖的研究過程中，主要產出成果在混凝土結構上，對鋼結構的表達沒有足夠的研究。通過對BIM插件和YJK For Revit插件的分析發(fā)現，兩種插件均采用族中內置詳圖線的方式來對建筑鋼結構進行表達，此種方式所得出的模型效果并不理想，其中主要表現在以下2方面：1)通過詳圖線的方式并不能表達出鋼梁族中斜梁和弧形梁，如果建筑鋼梁不在一條水平線上，詳圖線便不能自動生成；2)在建筑模型構建過程中，樓板構建會遮蓋鋼梁族詳線圖，并不能顯示出鋼梁的實際情況和尺寸，這對施工圖紙也會有一定的影響。想要解決鋼梁方面存在的問題，設計人員可以通過Revit軟件中“結構用途”功能進行鋼梁的注釋標注，具體包括如下4點內容：1)將鋼梁族中的投影線刪除掉；2)選擇“從項目設置”功能，該項功能在“符合表示法”當中；3)設計人員在“結構設置”功能當中對鋼梁的實際鉸接情況進行注釋；4)設計人員在后期設計過程中也可以通過改變鋼梁構件“起點連接”或“終點連接”來對鋼筋的鉸接情況進行調整。如果在Revit軟件開發(fā)出二次修改工具，能夠更快速的完成鋼梁兩端鉸接符號的修改。該種方式能夠打破Revit軟件族中內置詳圖線對鋼梁形狀的限制，同時也不用使用過濾器，可快速、高效完成BIM模型建立任務。

4 結語

綜上所述，BIM技術已經成為工程建筑行業(yè)中應用較為廣泛的一項技術，該項技術能夠有效提高方案的可行性和科學性。但隨著工程建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)BIM技術的弊端也逐步顯露，BIM模型的“逆向”設計導致后期方案修改后BIM模型結果便沒有任何意義。針對此種情況，為了保證BIM模型的“價值”，目前相關工程行業(yè)人員加強了對結構BIM正向設計方面的研究，通過Revit軟件來加快正向設計方面的發(fā)展，這對工程建設行業(yè)的進步有著重要的意義。