中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
摘要：本文依托某项目的主厂房混凝土框架结构，介绍了结构专业全流程BIM三维设计的流程，选取REVIT为BIM设计平台，介绍从结构建模计算到三维模型到施工图的实现过程，示例了三维实现形式，使用特点，抽取施工图，通过全流程BIM模式与传统三维模式的对比，显示出全流程BIM设计的优越性与高效性。
关键词：BIM设计，结构施工图，全流程
1.前言
BIM（Building Information Modeling）指建筑信息模型，建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息 。BIM技术的优势是不同专业、不同部门、上下游可以实现数据的共享。从建筑、结构、汽机、锅炉、承建商、业主到最后的运行单位，都可以实现可视化、数字化共享。在此共享的前提下，可以高效、快捷、经济的处理项目从设计、建设、运行全生命周期遇到的问题 。本文结合某工业建筑的工程实例，旨在提出一种结构施工图全流程BIM设计的方法，将为现有的BIM设计阶段遇到的难题提供新思路。
2.选取结构的BIM三维设计平台
火力发电厂的主厂房混凝土框架结构（以下简称主厂房）作为发电厂的主要建筑物，有如下特点：（1）结构形式复杂，与工艺专业接口多，结构与工艺反馈埋件开孔信息，导致交互量大；（2）工艺专业的布置随设备厂家资料变动频繁，导到结构变动频繁；（3）施工图纸工作量大，含各层平面配筋图、各层平面模板图（包含埋件、开孔）、各轴轴立面图（包含纵、横轴立面及埋件信息）。而传统的设计方式以CAD二维为依托，依据计算软件结果绘制配筋及模板图，缺点明显：1、平、立面图无关联性，需要分别改动；2、结构计算模型的功能没有充分发挥，仅仅使用了模型计算结果用于施工图手动配筋；3、梁柱结构与工艺专业的管道碰撞无法直观检查；4、平面的埋件、开孔信息人工选择埋件型号等。
基于计算模型，选择合适的BIM平台将结构信息三维化、数据化，可以良好地解决主厂房设计中存在的难点。选取的软件要满足以下要求：1、计算软件SAP2000与平台接口；2、有丰富的API函数，可以进行二次开发；3、三维实体可见并可抽取平、立面模板图、梁柱配筋图，并与三维关联度密切，三维改动，图纸更新；4、可与工艺三维平台实现数据交互，埋件、开孔等工艺专业的提资信息数据化管理。
综上，具有 Revit SDK API 函数的Autodesk Revit Structure （以下简称REVIT）作为主厂房结构三维设计平台。
3.传统结构施工图与BIM翻建的难点
目前国内设计院的三维设计，普遍采用的形式是专门设置三维小组：由结构工程师在计算软件中进行结构设计与计算，在CAD二维中绘制出施工图，含配筋图、平立面模板图、埋件开孔图等；专设的三维小组依照结构工程师的施工图翻建结构三维模型，在工艺专业BIM平台与工艺管道共同进行碰撞检查。
采用这种式，施工图改动的同时，需要耗费人力、时间专门对三维模型进行同步维护，施工图先于三维模型，即使后期三维翻建与工艺发现有碰撞，也是在施工图完成之后，当发现碰撞要返回重改结构布置，此时施工图已完成，要重新修改。由此导致三维模型对施工图的提导意义不大，对工程设计人员来说，三维变成额外的工作量，无法应用于工程实际。这一直是传统结构施工图三维模式的痛点，也是无法根本性普及的原因。既不能提高设计效率、也对设计没有指导意义。
4.结构施工图全流程BIM三维设计流程综述
本文介绍的是一种全新的全流程BIM三维设计过程：结构依托REVIT平台，与工艺专业BIM直接数据交互，并在REVIT三维的基础上抽取施工图。三维设计过程如下图示：
这种方式的优点在于：计算结果——三维模型——施工图实现在流程年的一体化，设计流程简化、高效；三维实际指导并应用于施工图，具体有实际意义和使用价值；与工艺专业的直接交互，提高双方效率。
5.三维设计示例
本文以某火力发电厂二期主厂房结构为例，介绍三维设计的主要流程。
5.1 几何建模与荷载导入
建模计算都是结构分析设计的基石。传统方式依据计算结果手绘施工图，对建模要求仅仅是符合结构实际受力特点即可，但三维设计里抽取施工图的三维模型是由计算模型导入REVIT平台而形成，要达到施工图的深度要求，因此，对计算模型的要求更高，对于错层、沉板、双梁、结构找坡等须按实际设置，保证导入模型中达到所见即所得，利于后期工艺专业在三维平台的结构模型进行埋件、支吊架的准确布置及碰撞检查。
几何模型建成后，将工艺专业的支架架荷载以EXCEL形式，导入SAP2000中。
5.2 几何模型、计算数据导入REVIT三维
将计算软件的几何模型、计算结果导入REVIT，形成结构的三维模型。如下图示：
导入的三维模型在REVIT中进行细节调整，以满足实际需求：如梁柱边线对齐、梁加腋、双梁平齐柱边、柱偏移等；牛腿或花栏梁、T型梁等异形构件。
5.3 与工艺专业BIM交互
工艺专业常用的BIM软件PDMS和CAD。REIVT的存储数据可以直接导出为CAD格式，或或可以保存为PDMS可读的数据格式。工艺专业读取结构模型，与管道共同三维显示。
若是民用建筑或者行政办公楼等与工艺专业没有互提资料情况，可以直接跳过这一步，抽取结构配筋施工图。工业厂房需要与工艺专业进行数据交互：1、将结构布置传递给PDMS，以便于工艺专业进行管道及支吊架布置和检查碰撞；2、工艺同时向REVIT传递预埋件及楼板上的开孔信息。若双方布置有冲突，可能过数据传递平台协调。
在REVIT中读取工艺专业传递的埋件、开孔数据，创建埋件、开孔实体，可抽取施工图。
5.4 抽取结构施工图
工业建筑的结构施工图包含两部分：包含梁、柱、板配筋信息的配筋图；包含埋件、开孔信息的平立面模板图。
主厂房设计周期长，从结构设计到最终出版施工图，中间的改动量大，改动频繁，传统的手绘制图在改动这一块全部依靠人工操作，而三维设计中，模型的任何改动都是联动的，图纸会自动更新，不需要额外花费大量的工时进行操作，同时保证了平、立图始终保持一致。
与传统同类型主厂房施工图相比，结构配筋图效率提高近一半，平立面模板图（含埋件、开孔）几乎不需人工干预，即可达到最终施工图的标准。
6.结论与建议
采用全流程三维设计，具体有明显的优势：
1、与传统三维流程相比，减少项目人员配置，不需要专门的三维翻建人员
2、三维与施工图设计同步，使三维模型发挥重要的指导意义，实现三维与施工图同步、减少三维建模工作量
3、数据信息平台一体化，工艺专业与结构专业数据交互、工艺专业埋件\开孔\荷载信息数据化交互、智能化自动抽取的施工图，都在REVIT平台中实现可视化存储。
4、智能抽取施工图，布置图、平面模板图、立面模板图、梁板柱施工图都能据三维模型自动抽取，大大提高了设计人员的效率，减少了设计人员重复性的工作量。
参考文献
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[7]欧特克公司．Revit Structure 2010用户手册，2009
论文作者:刘蒙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/20
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