BIM如何用于钢结构深化设计？钢结构BIM技术深化设计分析

传统的建筑结构设计因工作模式的限制，仅能用二维线图表达三维结构。设计师通过图纸建立结构和设计模型，通过计算机设计软件进行力学、材料分析和构件设计，将成果反馈建筑设计人员进建筑设计调整，以此反复直至最终满足业主设计要求完成设计出图，如图1所示。部分软件在设计分析过程中可简单识别部分轴网、尺寸、定位信息，但这仅仅只是模型占比很小的一部分，复杂内部结构、尺寸的准确性均无法依赖计算机，仍然需要手动进行模型创建。

图1 传统结构设计流程

BIM技术的模块化设计作为预编的结果，定义好框架之间的链接关系，以功能块作为单位进行设计，相比传统的设计模式，弱化了建筑设计的环节，增加了模型协调和二维图纸生成，BIM的结构设计流程如图2所示。首先在传统设计过程中建筑设计并不参与结构设计的环节，而BIM的设计过程中，建筑设计和结构设计是共同进入到模型设计的。其次在出图过程中传统的二维出图弊端较多，而BIM技术则是利用3D模型直接生成导出。最后信息共享过程中，设计方全部共同参与模型设计，各专业综合协调并贯穿整个设计周期，避免了规范标准的不统一和专业的矛盾冲突。

模块化设计的关键是专业的整体协同，包括专业本身的深化以及专业之间的协调。深化主要指在满足业主功能化、人性化的需求后，进行空间预留或者二次拓展。协调设计则是根据规范，优化专业之间相互矛盾、冲突，包括后期的设计改善。工程各方在BIM技术平台上精确共享资源信息，实现设计效率和质量的提升。

图2 基于BIM的结构设计流程

BIM技术软件Tekla是强大的钢结构设计软件，将Revit模型利用IFC的格式导入，对所有的模块进行节点深化。

（1）节点深化设计

Tekla软件包含丰富的标准化节点库，比如钢柱钢梁、梁柱节点、梁梁节点等。根据建筑结构中的节点类型在节点库中选择对应的梁、柱、板组装。对于没有的节点位置可自行创建节点并添加至节点库中。

（2）碰撞检查出图

将钢结构构件、节点和细部全部建模完成后，设定构件与构件之间，构件与螺栓之间的结构尺寸，应用Tekla软件的碰撞检查功能，检查模型构件之间存在的矛盾、碰撞、误差等问题，并根据结构进行尺寸、位置的修改。此功能明确地将一些传统设计中只有在施工过程中才能发现的问题提前解决，减少图纸变更、施工返工的问题。最后应用三维模型进行投影、剖切，形成构配件的安装图、节点详图、零件图和布置图，出图内容都是计算机根据投影实现，所有的尺寸，结构均不会出现误差。

钢结构应用BIM技术的设计简而言之，就是建筑设计深化、钢结构模块化两者共同参数化建模的过程。集成钢结构构配件的节点、材质、空间结构、焊缝、概预算的信息形成自变量，通过BIM技术软件的函数运算得到模型，最后将结果导入存储形成数据库。安装图、结构图、施工图均为结果的一种表现形式。以模型和参数库、节点库、族库等形成了模块化的建筑，BIM技术通过修改参数来改变构配件的尺寸、属性形成不同的结果，同样也可以表现为标准格式（IFC、IDM、IFD、XML）输出并协同其他专业形成完整的数据链，为设计、施工、运维提供支持。

作者：李楠 仅供学习交流 版权归原作者所有