文/林建岳、郭少雄、吳錫洪、周旭銘、肖新瑜 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院土木工程學(xué)院 廣東廣州 510800

1、目前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

在結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，各大設(shè)計(jì)院都或多或少的存在困難或問題。因此，很多設(shè)計(jì)院的BIM設(shè)計(jì)還停留在翻模以及輔助設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)全專業(yè)使用BIM設(shè)計(jì)來完成生產(chǎn)任務(wù)的設(shè)計(jì)院很少。目前傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法大都是采用CAD二維設(shè)計(jì)，存在設(shè)計(jì)對(duì)象不直觀、信息流失、結(jié)構(gòu)專業(yè)與其他專業(yè)設(shè)計(jì)的割裂、改圖工作量大、成本預(yù)算效率低等問題。因此，實(shí)現(xiàn)從建模到施工圖出圖是BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用亟需解決的關(guān)鍵問題。

2、YJK與的聯(lián)合應(yīng)用

在發(fā)現(xiàn)問題后便成立項(xiàng)目小組對(duì)問題進(jìn)行研究，通過使用YJK與的聯(lián)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)建筑-結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，建筑-結(jié)構(gòu)模型的實(shí)施修改，結(jié)構(gòu)模型和建筑模型整合，改變傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)翻模，單一的數(shù)據(jù)鏈傳遞，實(shí)現(xiàn)分析模型和信息化模型的雙向傳遞，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型與BIM建筑模型的實(shí)時(shí)對(duì)接，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為常見的建筑-結(jié)構(gòu)碰撞問題進(jìn)行三維可視化，在一定程度上減少了設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的模型碰撞問題，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。在兩個(gè)軟件聯(lián)合互導(dǎo)的情況下，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，并在最后進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算，設(shè)計(jì)出安全、穩(wěn)定的建筑結(jié)構(gòu)。

2.1 YJK與聯(lián)合應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)步驟

①使用進(jìn)行教學(xué)樓的建筑三維設(shè)計(jì)：本項(xiàng)目取自己設(shè)計(jì)的教學(xué)樓為例進(jìn)行項(xiàng)目研究，先對(duì)教學(xué)樓進(jìn)行建筑三維設(shè)計(jì)（墻、樓板、門窗）

②基于建筑模型在中進(jìn)行結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)：基于步驟一，在結(jié)構(gòu)樣板上進(jìn)行教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

③將的結(jié)構(gòu)框架導(dǎo)出CAD平面圖：應(yīng)用的導(dǎo)出圖紙功能將三維結(jié)構(gòu)框架生成CAD平面圖

④將導(dǎo)出的CAD平面圖導(dǎo)入YJK中：在YJK中拾取不同的CAD圖層，并在YJK中生成三維結(jié)構(gòu)框架模型

⑤應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)框架梁柱尺寸的修改添加：基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將模型框架進(jìn)行尺寸修改

⑥使用YJK施加荷載并進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，使結(jié)構(gòu)的受力情況達(dá)到設(shè)計(jì)的要求：將模型進(jìn)行荷載布置，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，生成數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算數(shù)據(jù)判斷模型是否符合安全、穩(wěn)定的基本設(shè)計(jì)要求

⑦基于YJK的模型數(shù)據(jù)修改，在中對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)修改：根據(jù)YJK的數(shù)據(jù)修改，將修改后的模型數(shù)據(jù)應(yīng)用到中的結(jié)構(gòu)模型上，以達(dá)到合理的設(shè)計(jì)要求

⑧進(jìn)行模型碰撞檢測：將建筑模型與結(jié)構(gòu)模型通過基點(diǎn)應(yīng)用相結(jié)合，并進(jìn)行建筑—結(jié)構(gòu)碰撞檢測（若出現(xiàn)沖突，則返回進(jìn)行建筑修改）

⑨建筑和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可通過出部分結(jié)構(gòu)施工圖

3、總結(jié)與展望

3.1 總結(jié)

BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)全專業(yè)的應(yīng)用是建筑業(yè)發(fā)展的大趨勢，結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM的應(yīng)用作為重要的組成部分也必不可少。但由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的特殊性，目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM的應(yīng)用存在著現(xiàn)有主流，BIM軟件提供的功能不完全符合國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)習(xí)慣等問題，亟需進(jìn)行本土研究。本項(xiàng)目的總結(jié)如下：

（1）將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為常見的結(jié)構(gòu)-建筑碰撞問題可視化，能夠及時(shí)的解決碰撞問題，合理的應(yīng)用的建模功能和YJK的受力計(jì)算分析，有效的實(shí)現(xiàn)兩者信息共享，帶動(dòng)建筑信息模型走向設(shè)計(jì)方向，而不單單停留在翻模階段。

（2）通過對(duì)本次項(xiàng)目的研究，有效的實(shí)現(xiàn)了YJK（盈建科）與的互導(dǎo)，共享建筑信息，補(bǔ)充了各自軟件的缺陷，發(fā)揮各自長處實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力分析、碰撞檢測問題。打破了常規(guī)只適合翻模的傳統(tǒng)思想，將BIM的翻模基礎(chǔ)階段慢慢的往設(shè)計(jì)-運(yùn)維-管理階段發(fā)展，推動(dòng)建筑信息模型的發(fā)展，為建筑行業(yè)的發(fā)展注入一股新的力量。

3.2 展望

本項(xiàng)目主要是以房屋建筑學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用BIM軟件平臺(tái)與YJK來提供一套滿足設(shè)計(jì)--施工計(jì)算--運(yùn)維一體化的有效方法，充分將平臺(tái)與YJK的優(yōu)勢相結(jié)合，為結(jié)構(gòu)模型的力學(xué)計(jì)算和分析提出解決方案。但由于對(duì)項(xiàng)目的研究工作，在時(shí)間和能力上有著明顯的局限性，存在著許多明顯的不足和有待改進(jìn)之處，對(duì)未來項(xiàng)目研究提出以下展望：

本項(xiàng)目僅是針對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算和分析的研究，對(duì)于鋼混結(jié)構(gòu)、混凝土框剪結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)均并未涉及，為了能夠使得項(xiàng)目的發(fā)展更加全面和更加適應(yīng)實(shí)際工程多樣性的要求，還需對(duì)更多結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行研究。如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度非?？?，人們都追求高效率的科學(xué)技術(shù)，土木工程作為傳統(tǒng)行業(yè)更加需要高效率的技術(shù)做到與時(shí)俱進(jìn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，同時(shí)現(xiàn)在土木設(shè)計(jì)行業(yè)中BIM不斷發(fā)展與完善，國家也大力推進(jìn)，而且得到越來越多的業(yè)主支持。本項(xiàng)目基于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)全過程設(shè)計(jì)的技術(shù)，比起傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)明顯、效率也更高。首先它能快速建模，其次對(duì)于復(fù)雜的建筑它具有對(duì)施工圖快速修改和碰撞檢測的效果。

但這技術(shù)也不是沒有缺點(diǎn)的，它需要與其他結(jié)構(gòu)分析模型之間能夠無縫轉(zhuǎn)化，這樣效率才能提升，但目前因?yàn)锽IM還處于發(fā)展階段，大部分結(jié)構(gòu)分析軟件還不能做到高效無縫轉(zhuǎn)換，這會(huì)使各大設(shè)計(jì)院或多或少存在一些困難。所以希望往后這一問題能夠得到完善。雖然缺點(diǎn)是有的，不過依然認(rèn)為這種技術(shù)能夠吸引更多的設(shè)計(jì)院的大力投入，在不久的將來在房屋建筑這方面會(huì)越來越多人使用，然后再逐步運(yùn)用在橋梁、道路等方面。