BIM 在结构工程中如何应用?

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BIM结构工程
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2020-10-9

因为我们都知道,BIM其实最终的服务目标是FM,而结构在BIM整套的流程中只是很短的一个阶段而已,后期运维中其实几乎用不到结构模型,有建筑和MEP模型就能满足其绝大部分需求,在全生命周期的视角看来,结构就碰碰撞,算算量……

其实结构曾经最先迈出BIM一步的专业,不过也不是如上面答者所说只是三维建模而已,因为BIM中最重要的是这个“I”,要知道,无论什么结构软件中的模型,里面包含的信息如钢筋标号、混凝土用量等等,其丰富程度其实已经比现在市场上那些个单纯的可视化或者净空分析而已的BIM模型强得多了,但是何故这么些年几乎原地打转呢?有如下原因:

1、结构的专业性

结构自身的专业性导致在这个BIM时代中,没有一款软件能使结构和建筑水电风等专业在真正的一个平台下工作,即使是凹凸桌这样的大东家,revit 的structure模块(2013版后已整合)也只是做单纯的建模和排布钢筋的工作而已,从而导致了结构想参与到BIM的大信息交流中的时候,就不得不进行二次建模,甚至多次重复建模


2、信息流通不畅

介于上述原因,建筑、设备、造价等信息很难逆向传递到结构设计中,结构设计信息也不得不通过二次建模来进行传递,而且二次建模的意义相当有限,大部分应用都是到碰撞检查的程度而已,真正的造价控制在中国的工程承包机制之下很难实现。不仅专业之间是这样,结构专业内部的信息流通也很成问题。

由于结构设计计算量非常大,所以实际项目中的结构设计都依靠软件来完成,而结构软件的信息流通是存在很大问题的。现在市场上的软件,哪怕是同一个东家的软件,之前的模型互导也存在各种各样的问题。比如Etabs和Sap2000,这两个软件用的是同一个引擎,UI界面也差不多,其真正差别就在Etabs是计算高层的,所以多了一个“层”的概念。而这两款之间依靠S2K格式互导的时候很多系数都需要人工干预进行折减,极大的增加了设计人员的负担。

而传统国产结构软件PKPM,和其一脉相承但竞争激烈的盈建科都非常主动的做了很多与其他主流软件接口。但是接口毕竟只是接口,比如盈建科导入Abaqus时,网格的划分会出现问题。


3、结构的地域性

这个相信不用赘述,各地由于各异的实际工程情况出台了不同的规范,从而导致了结构软件的创新不得不背负异常沉重的数据库方能实现其实用性。比如广厦在广东地区就应用很广泛,北方市场就很难打开。

如果中国想做出一个流行于世界的结构软件,那就更难了,不然就得像达索公司那样,做能适用于整个物理届的有限元分析软件。鄙人在大三的时候曾经啃下一本700多页的sap2000的教学书,里面提到了其流行于原因之一,就是加入了各国的规范。就像微软,为何微软的新产品如此之少,因为一旦发布一个新产品,一上市就必须能支持很多种语言,还要能嵌入各种插件以适应很多国家的各种奇葩需求,而不像一个小公司能随时发布一个新产品,不行咱就撤,行咱就慢慢做大。

同理一个BIM软件或者结构软件想做大同,就得符合大部分国家的使用习惯,至少,能主动或者被动地嵌入大部分国家的规范,大家也知道想用revit出一套图有多么的痛苦,而Bently系统,早在八年前就已经有人用它出图了。


好吧结构现阶段在BIM中的应用分一下几块:

1、深化设计
最具代表的是tekla,下图是中国第一高楼深圳平安的tekla节点深化模型,不过是用Navisworks浏览的,这是比较有意义的。

2、碰撞检查
revit我就不提了,说说工业院吧,我曾经去东北电力设计院实习过一段时间,他们有一个很牛X的数据库 for PDMS,我使用PDMS每建一个图元都能链接数据库,如柱子可以链接对应的钢筋数据库,开一个洞口就能链接上洞口的钢筋加密措施。而这么牛X的数据库,他们也只是用来碰撞检查而已,不过也可以理解,毕竟核电厂的施工图方案需要十几个专业一起协调,比民建复杂很多。

3、预拼装
BIM其实就是在像制造业看齐,预制构件的应用其实就很明显。利用点云技术进行构件的建模,之后在软件里进行预拼装,当构件误差满足要求之后,直接送往工地进行组装,如此一来可以保证工程的准确性和效率(其实我也不太懂!详见超级工程第二集)。

4、造价算量
这个相信不用多说,BIM模型只要建得准确,清单都出来了,造价还会远么?
或许太乐观了,但是私下交流时,知道了上隧院的一个案例,据说导入的模型的计算结果比直接在造价软件里建模都准。

5、指导施工

6、依靠open BIM的工作流程来节约工作量
其实吧,如我之前所说,结构是最早"bim"的专业,从结构软件基本都属于三维设计,模型里也饱含了各种信息,所以信息的流通就成为了一个问题,因为没有任何一个软件能真正的大而全,所以同一个模型就势必要导入到不同的软件中进行分析

作者:周雷
链接:https://www.zhihu.com/question/22466768/answer/26295018
来源:知乎  

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