结构施工图平法与BIM

第 3 卷 第 1 期 2011 年 3 月 Vol． 3 No． 1 Mar． 2011 结构施工图平法与 BIM 龙辉元 ( 奥雅纳工程咨询有限公司北京分公司，北京 100020) 【摘 要】本文就目前国内通用的结构施工图平面表示法( 简称“平法”) 与 BIM 技术理念能否相容的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 进行了 初步探讨，对在 BIM中引入平法的可能性作了分析，比较了结构施工图采用抽象的平法表达与采用虚拟仿真技术 的实体详图表达的优缺点。采用在平法之抽象符号或注释块中添加参数变量的技术手段，将平法注释符号与 BIM 基础模型信息建立起内在的联系，创建出高度智能的注释符号族，应用于实际的 BIM项目中，实现了全部的结构施 工图依旧采用平法表达，用案例说明了平法在 BIM技术中能够继续发挥作用。 【关键词】平法; BIM技术;建筑信息模型;智能族 【中图分类号】TU17; TU318 + ． 3 【文献标志码】A 【文章编号】1674 － 7461( 2011) 01 － 0026 － 05 【作者简介】 龙辉元( 1963 － ) ，男，副总工程师，中国国家一级注册结构工程师。主要研究方向: 高层和超限高层建筑结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、复杂大跨度空间钢结构设计与研究、结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 优化和 CAD技术二次开发。E-mail: hy． long@ arup． com 1 前言 随着 BIM( 建筑信息模型) 技术工具软件的不 断完善和 BIM技术在中国工程界的逐步应用，BIM 理念与中国流行的平法理念是否矛盾，二者能否相 容，平法是否即将淘汰的讨论已经在网络论坛展开， 出现了完全不同的观点和看法。 下面以笔者以应用 BIM工具软件 Autodesk Revit Structure进行工程设计的实践经验和体会，通过具体 的设计案例来探讨和分析目前国内通用的结构施工 图平面表示法能否在 BIM 技术时代继续发挥作用， 以及如何才能发挥作用。旨在给准备采用 BIM技术 开展结构设计的工程师一些启迪，给中国建筑行业技 术标准和中国 BIM标准制定者一些参考。 2 平法的注释符号与 BIM理念的相容性 BIM技术理念最早由欧特克( Autodesk) 公司提 出，其核心在于建筑实体虚拟仿真和工程信息高度 集成，从而实现全行业可以信息共享和协同工作，大 大提高工作效率和工作质量，节省资源并降低能耗。 BIM技术起初应用在美国和欧洲，所以该技术在建 筑工程领域应用的解决方案均是针对美国和欧洲的 用户，其数据接口和工程文档的表达方式均采用的 是欧美国家的标准和传统。虽然这些国家和地区关 于结构施工图的表达方式，没有如中国现在很流行 的“平面表示法”这一抽象的施工图文档表达方式， 但欧美国家施工图的表达除了采用直观的详图表示 法，也大量采用了抽象的符号作为工程语言来表示 设计者意图，从而简化设计绘图工作。现有的 BIM 技术工具平台，如 Revit Structure，采用参数化符号 概念，为这类表达方式提供了相应的解决方案。 平法的核心是表达钢筋信息，而钢筋信息是 BIM的组成部分。如果平法的抽象注释符号所表示 的钢筋信息均是以可存储和可交换的数据形式包含 其中，能够与 BIM中的钢筋信息建立起内在的联系 和双向链接，那么平法理念的抽象化信息与 BIM 的 数值化信息就可以统一，平法与 BIM 就不会对立。 所以说，如果 BIM技术及相关的工具软件最早是由 中国人提出和研发出来的，就一定不会有关于平法 将会淘汰这一说法，因为相关技术工具软件推出时 一定就将平法的理念融入其中，而且会有很好的解 决方案和易操作性。 3 基于 BIM模型实现平法的可能性 最早将结构模型信息与平法联系在一起的是目 gl_xiang 高亮度 结构施工图平法与 BIM 27 前中国内地结构工程师非常熟悉的 PKPM。PKPM 系列软件具有从结构分析计算到出结构平法施工图 的系列解决方案。但目前 PKPM的解决方案仅是单 向的，还无法实现双向链接。在网络论坛中也有关 于 PKPM是不是 BIM的讨论。PKPM系列软件为不 同专业之间的设计协调和数据交换提供了很多解决 方案，能说它不是 BIM? 但为什么中国的结构工程 师仅利用了 PKPM 的结构分析和截面设计功能，而 没有用它来进行专业间协同和数据共享。个人认为 主要原因是 PKPM数据的非开放性。PKPM 的构件 是参数化的，但参数的定义是固定的，外人无法向其 中补充或修改，与 BIM技术模型信息数据完全开发 的理念不一致。所以现在的 PKPM就不可能是 BIM 技术平台的工具软件，只能是部分解决方案，或者说 是可以实现与 BIM 技术进行链接的第三方分析 软件。 目前主流的 BIM 工具软件研发公司，如欧特 克，看到中国市场巨大，正在大力将平法的理念 融入 BIM 技术之中，以适应中国用户的习惯，争 取强大的客户群。欧特克旗下的速博 ( Sub) 公司 已着手于这方面的工作，且有一些初步的技术处 理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和解决方案提供给客户。其基本思路是 利用 2D 详图线和共享参数将平法的注释符号和 标注文本与 BIM 基础模型建立联系。速博公司 的初步解决方案已经表明平法在 BIM 技术中是 可以实现的。以笔者的应用体验来看，目前速博 提供的解决方案是可行的，但仅是告诉客户在 BIM 中可以实现符合中国习惯的施工图平法表 达，其实际应用的可操作性差。在平法注释的钢 筋信息与结构计算软件、工程算量软件、钢筋下 料和放样软件的链接和数据共享上，还有待进一 步完善和扩展。要让平法的理念继续在 BIM 时 代发挥作用，仅靠软件供应商是不够的，需要工 程设计与施工一线的工程师共同来完成。 4 BIM中钢筋详图表达与平法表达的比较 BIM技术中，钢筋混凝土结构的钢筋可以采用 3D实体来建模，提交的施工图文档一般是剖面 详图。 也可以用一套抽象的注释符号标注在结构平面 图上，即平法表达( 参见图 2) 。平法的核心是用抽 象的符号表达钢筋。 下面是 BIM 中用这两种表达方式表示钢筋的 优缺点比较。 4． 1 实体及详图表达钢筋的优缺点 实体详图表达钢筋的主要优点: · 3D可视、在平面剖面图中可见、直观; · 可以与结构设计对接; · 钢筋尺寸和定位准确，可以直接指导施工; · 可以对复杂配筋节点进行钢筋碰撞校对; · 可以直接进行钢筋算量，方便快捷。 实体详图表达钢筋的缺点: · 实体钢筋建模工作量大; · BIM模型文件大，影响建工具软件的运行速度; · 图面繁杂，图纸量大。 4． 2 平法注释表达钢筋的优缺点 平法注释表达钢筋的主要优点: · 配筋信息高度集中，大大减少了图纸量，环保和 低碳; · 绘图工作量小; 图 1 钢筋 3D实体与对应的剖面详图 28 BIM 技 术 专 辑 图 2 板配筋平法 · 图面简洁，方便施工图文档的提交和审阅; · 文件小，BIM工具软件的运行速度快; 平法注释表达钢筋的缺点: · 仅在标注的平面图中可见，无法 3D可视; · 表达不直观，有歧义; · 必须借助第三方的软件才可以与结构设计实现 双向链接; · 钢筋定位信息不全，不可以直接指导施工; · 不可进行复杂配筋节点的钢筋碰撞校对; · 必须借助第三方软件才可以进行钢筋算量。 从上述比较可以看到，目前在 BIM 中运用平法 表达，其缺点多过优点，所以当前结构工程师应用 BIM技术来进行施工图设计的还不多。但随着适合 中国习惯的第三方的可以与 BIM 技术模型接口的 软件开发和推出，以及平法融入 BIM 的技术问题逐 一克服，平法的优势就可以继续发挥出来。 4． 3 BIM中的平法与传统平法的比较 BIM技术中的平法因 BIM 的技术的先进性而 注入新的活力。与传统的平法比较，BIM 技术中的 平法除了具有传统的优点之外，还有以下几方面的 优点。 首先，BIM中的平法注释符号不仅仅是实体的 抽象代号或孤立的注释文本，而是包括了进一步深 化这些实体所需要的数值化信息，这些信息可以提 取、交换和分析。 其次，设计师进行的平法标注是参数化设计过 程。设计师可以快速浏览到各种设计信息，通过调 整和修改参数，可以实时进行方案比选和配筋优化。 另外，BIM中的平法注释符号与 BIM 中心模型 具有链接关系，因此可以与 BIM 中心模型互动。设 计师在工作集对构件的修改( 如: 移动、改尺寸) 可 以立刻传递到平法图中，平法图上对应的注释符号， 包括位置和所有的数值化信息，均可自动更新。 5 平法融入 BIM尚待解决的问题 5． 1 建议 CBIMS标准将平法理念纳入其中 CBIMS 是中国建筑产业各方应用 BIM 技术需 要遵循的标准框架体系。将平法的理念纳入其中， 有助于目前建筑行业平稳过度到 BIM 技术时代，实 现可持续设计。中国的建筑业目前还处于粗放期， 传统的施工图平法表达习惯更贴近民意。而 BIM 技术的应用需要全行业人员整体技术水平的大提 升。将平法的理念纳入 CBIMS，在 BIM 时代继续发 挥平法的优势，适合国情。 5． 2 BIM的法规中要重新划分各自的责任 如果规定结构设计师可以用平法表示，又规定 其输入到 BIM 模型的关于结构配筋的信息必须足 够多，以便下游的施工人员可以直接从同一模型中 提取相关的设计信息，利用第三方的软件，生成工程 量清单、钢筋放样图，或继续在 BIM 模型中补充繁 杂节点的钢筋实体，那么设计师的任务就可以仅表 达到平法。其它工种依据需要来决定是否有必要将 BIM模型继续精细化。BIM 时代，各阶段各工种的 设计深度和责任需要重新来界定。 设计信息数据多少才算够，也要有明确的界定。 不能因为你没有相关的软件来读取模型的信息就说 设计深度不够，而要有法规来避免这类纠纷。 5． 3 开发适合中国用户习惯的平法智能符号族 平法理念要在 BIM中获得新生，必须对平法的 注释符号元素进行革新。利用现代计算机技术，研 发平法示意图元与构件钢筋实际尺寸的数学关系， 创造出适合中国用户习惯的平法智能符号族块。这 需要既具丰富工程设计经验，又熟悉软件技术二次 开发的团队来共同完成。 5． 4 开发链接平法信息与 BIM 信息的数据接口 软件 能否利用好 BIM 中平法标注的信息，关键在 于有没有可以与之接口的软件。以实现平法的 钢筋信息与结构计算软件、工程造价软件、钢筋 下料和放样软件对接。这需要专业的软件研发 机构来完成。 结构施工图平法与 BIM 29 图 4 结构平法施工图 6 案例 下面以北京某别墅项目为例，来说明和 展示在实际的 BIM 项目中，实现结构施工图 平法表达的可行性。其主要技术手段是: 基 于 Revit平台，通过拓展速博的共享参数标注 族，和自己研发的二维详图智能族，实现全部 的结构施工图平法表达。 6． 1 工程的背景资料 项目系独栋别墅，共 187 栋，多种户型， 每栋建筑面积 1 000 m2 至 1 500 m2 不等，地 上三层，地下一层。总建筑面积大约 24 万 m2。采用钢筋混凝土异形柱框架 +剪力墙结 构体系，坡屋顶。 虽然本项目结构体形上不太复杂，也没 有太多的结构难点，但基于业主打造精品，重 视设计细节的考虑，以及类似户型多、不同户 型间有很多建筑元素可以重复利用等特点。 公司决定采用 BIM 技术进行结构建模和设 计，以方便与其它专业协调和提高工作效率。 6． 2 BIM 技术于本工程结构设计上的突破 性进展 以往的工程项目，应用 BIM技术进行结构 设计往往停留在方案和初步设计阶段，而施工 图设计阶段依旧采用传统的设计方式。本工 程中主要突破是将 BIM 技术在结构设计上的 应用推进到了施工图阶段，创新性地将 BIM技 术与平法的理念有机结合在一起。主要表现 在以下几个方面: 图 3 结构 BIM模型(典型户型) ( 1) 混凝土结构的主要结构构件: 梁、板、柱和 剪力墙边缘构件的施工图均在 BIM 模型中实现了 用平法表达( 主要是采用原位标注) ，参见图 4。 ( 2) 符合中国设计规范要求的钢筋混凝土结构 平法施工图直接从 BIM模型中输出，且利用 BIM平 台工具软件来进行施工图文档的打印和管理( 图 5) 。 ( 3) 平法注释符号和钢筋示意图赋予了丰富的 内涵，钢筋的总长度、锚固长度、弯钩尺寸、布筋区 域等等信息均包含在其，对于常规混凝土结构项目， 30 BIM 技 术 专 辑 图 5 施工图资源管理 提交的结构 BIM模型可以指导施工( 钢筋算量和下 料) 。 7 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 和建议 ( 1) 就 BIM与平法的技术形态来看，二者有很 大差异，构成建筑的实体在 BIM中是 3D可视，而平 法中是抽象的符号。但就钢筋信息的表达方式和手 段而言，二者具有相容性。 ( 2) BIM 中的平法是 BIM 实施过程中设计信 息的表现和交付方式。与传统的平法不同，BIM 中 的平法信息是与 BIM基础模型信息相关联，借助宏 命令，平法注释信息可以与 BIM 基础模型信息实现 联动。 ( 3) 平法应适应 BIM技术发展的要求，对其原 有的表示方式和表达内容进行改进，包括对平法制 图规则和标准详图的改进。 ( 4) 要针对中国的平法表达方式制定相应的 BIM技术实施标准，包括参变量的名称和定义，以便 与上下游的第三方软件之间进行数据交换和共享， 实现 BIM技术价值最大化。 参考文献 ［1］《Revit Structure 2010 用户手册》．欧特克公司． 2009． ［2］《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构 造详图》( 03G1001 / 04G1001 ) ． 中国建筑标准设计研 究院，2003． ［3］《基于Autodesk Revit Structure创建钢筋混凝土框架结构施 工图的几种技术处理方法》． Autodesk Subscription，2009． ［4］《梁柱施工图设计》( PKPM 系列) ． 中国建筑科学研究 院 PKPM CAD工程部，2007，( 4) ． The Plane Method of Structural Construction Design Drawing with BIM Long Huiyuan ( Arup International Consultants Co．，Ltd．，Beijing 100020，China) Abstract: In this paper the possibility of using the CD drawing Plane Method in BIM technology is generally discussed． The merits and demerits of CD drawings by detailing and by Plan Method are compared． Based on a real BIM technology project case in which all the CD drawings are finished by Pland Method，it is confirmed that the Plane Method concept can continuously be used in BIM technology． Key Words: Plan Method; BIM; BIM Technology; Lintelligent Family