楊 平

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

隨著CAD和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程建設(shè)行業(yè)正在經(jīng)歷向建筑信息模型(BIM)的變革，BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。該技術(shù)是當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域一項(xiàng)較先進(jìn)的技術(shù)，深受業(yè)主歡迎。與建筑、設(shè)備專業(yè)不同，結(jié)構(gòu)專業(yè)在BIM三維信息應(yīng)用中的發(fā)展一直較慢，究其原因，主要是由于當(dāng)前的BIM結(jié)構(gòu)軟件主要以建模為主，缺少建模后的計(jì)算分析功能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)工程師在BIM中建立的模型無法繼續(xù)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。Revit Structure是當(dāng)今BIM三維信息技術(shù)應(yīng)用中結(jié)構(gòu)專業(yè)較常用的軟件，該軟件已開發(fā)了建模和輸入荷載功能;盈建科是由北京盈建科軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的一款結(jié)構(gòu)有限元分析計(jì)算軟件，具有強(qiáng)大的分析計(jì)算和施工圖繪制功能;如果能夠把Revit Structure所建立的三維模型導(dǎo)入盈建科，在盈建科中進(jìn)行計(jì)算分析及施工圖設(shè)計(jì)，就可以成功的把BIM三維技術(shù)與結(jié)構(gòu)計(jì)算聯(lián)系起來，打通BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盈建科軟件開發(fā)了在Revit Structure平臺(tái)下的數(shù)據(jù)接口，為模型的導(dǎo)入提供了可能。本文主要研究從Revit Structure將三維模型導(dǎo)入盈建科軟件中的技術(shù)應(yīng)用。

1 Revit Structure轉(zhuǎn)換 YJK

盈建科專門開發(fā)了Revit接口補(bǔ)丁程序，該程序在盈建科網(wǎng)站主頁中提供免費(fèi)下載，安裝該補(bǔ)丁程序后，在Revit Structure菜單欄中會(huì)出現(xiàn)“YJK數(shù)據(jù)接口”菜單，如(圖1)所示:

圖1 Revit Structure菜單欄中的YJK數(shù)據(jù)接口

本文將選用一個(gè)建筑工程實(shí)例，在Revit Structure中進(jìn)行三維建模，然后將該模型導(dǎo)入盈建科軟件，在盈建科軟件中進(jìn)行后續(xù)荷載及計(jì)算參數(shù)的輸入并進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與該工程原有的PKPM計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

選用工程為莆田秀嶼區(qū)司法業(yè)務(wù)用房，該工程共5層(局部小屋面6層)，總高度約25m，建筑平面長59.5m，寬17.7m，總建筑面積2828.5m2，主要建筑用途為辦公用房。該工程結(jié)構(gòu)采用鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼框架柱采用焊接H型鋼柱和焊接箱型柱，鋼框架梁與次梁采用熱軋工字鋼。

圖2 Revit Structure建立的三維結(jié)構(gòu)模型

按照原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在Revit Structure中進(jìn)行了三維建模，模型如(圖2)所示。

將模型導(dǎo)入盈建科軟件的步驟如下:

(1)選取Revit Structure菜單“YJK數(shù)據(jù)接口”中的“生成YJK文件”，會(huì)彈出如(圖3)的對(duì)話框:

圖3 生成YJK文件數(shù)據(jù)文件菜單

(2)在“導(dǎo)出選項(xiàng)”選項(xiàng)卡中選擇導(dǎo)出數(shù)據(jù)的路徑，同時(shí)選擇導(dǎo)出的基本構(gòu)件為柱和梁。

(3)在“數(shù)據(jù)匹配”選項(xiàng)卡中將Revit Structure的構(gòu)件截面數(shù)據(jù)與YJK的截面數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，如(圖4):

在Revit Structure建模中，通過自定義族來建立H型鋼截面。該自定義族中，H型鋼上下翼緣和腹板的參數(shù)分別是B1、B2、H、tf1、tf2和 tw，將這幾個(gè)參數(shù)名稱填入到選項(xiàng)卡“YJK構(gòu)件定義參數(shù)”中對(duì)應(yīng)截面參數(shù)的欄目中，然后在“Revit族類型”中的“焊接H型鋼”欄用鼠標(biāo)右鍵選擇“匹配完成”，就可以把該欄下各種截面的H型鋼自動(dòng)匹配為盈建科參數(shù)數(shù)據(jù)。柱的數(shù)據(jù)匹配過程與梁相同。

(4)數(shù)據(jù)匹配完成后，就可以點(diǎn)擊“確定”，程序會(huì)自動(dòng)在之前選擇的目錄中生成一個(gè)后綴為“.ydb”的盈建科數(shù)據(jù)文件。

圖4 生成YJK文件數(shù)據(jù)文件菜單

圖5 Revit Structure導(dǎo)入盈建科中的模型

(5)轉(zhuǎn)換完成后，進(jìn)入盈建科軟件建模界面，在該界面菜單欄上部的圖形按鈕中選擇“導(dǎo)入外部文件”按鈕，選擇之前生成的“.ydb”文件，就自動(dòng)將Revit Structure模型轉(zhuǎn)入到盈建科中，轉(zhuǎn)入后的盈建科模型如(圖5)所示。

2 YJK模型與PKPM模型的比較

將Revit Structure模型轉(zhuǎn)入到盈建科后，就可以在盈建科中輸入荷載，設(shè)定計(jì)算參數(shù)，繼而進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。該工程之前已采用PKPM計(jì)算軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在盈建科中，按照之前PKPM軟件中輸入的荷載和計(jì)算參數(shù)進(jìn)行輸入和計(jì)算，將得出的結(jié)果與原PKPM結(jié)果進(jìn)行比較，用以驗(yàn)證從Revit Structure導(dǎo)入模型到盈建科中的準(zhǔn)確性。兩個(gè)軟件計(jì)算模型均采用桿系單元進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果的對(duì)比如(表1～表4)所示:

通過(表1～表4)的比較可以看出:兩個(gè)計(jì)算模型所計(jì)算出來的結(jié)構(gòu)各層質(zhì)量和總質(zhì)量基本一致，結(jié)構(gòu)前三個(gè)基本周期以及各層地震剪力也幾乎沒有差別，質(zhì)量、周期和地震剪力的誤差均在2%以內(nèi)。風(fēng)荷載下各層剪力的誤差在5%左右，這主要是由于YJK與PKPM計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)采用的迎風(fēng)面寬度不同。通過質(zhì)量、周期及剪力的比較，可以判斷，從 Revit Structure建立并導(dǎo)入YJK的模型基本正確，從Revit Structure導(dǎo)入YJK的轉(zhuǎn)換過程也是可信的。

表1 PKPM與YJK結(jié)構(gòu)質(zhì)量比較

表2 PKPM與YJK結(jié)構(gòu)周期比較

表3 PKPM與YJK風(fēng)荷載剪力比較

表4 PKPM與YJK地震作用下結(jié)構(gòu)剪力與剪重比比較

3 結(jié)論

通過上面實(shí)際工程的建模和轉(zhuǎn)換，基本打通了從Revit Structure建模并導(dǎo)入YJK的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也為后續(xù)各種復(fù)雜工程的BIM信息協(xié)作提供了新的方法和思路。但是，該轉(zhuǎn)換程序也存在著某些不足，在此提出幾點(diǎn)拙見希望后續(xù)版本可以有所改進(jìn):

(1)轉(zhuǎn)換程序目前只能轉(zhuǎn)換梁和柱，無法轉(zhuǎn)換樓板，這樣在Revit Structure中建立的樓板就無法導(dǎo)入YJK，需要在YJK中重新輸入。

(2)Revit Structure已可以在模型中輸入荷載，但轉(zhuǎn)換程序同樣無法轉(zhuǎn)換荷載，后期必須在YJK中重新輸入荷載，增加了重復(fù)輸入的工作量。

(3)目前對(duì)于工字鋼等異形截面，需要在Revit Structure中自建族，然后在轉(zhuǎn)換程序中將自建族的參數(shù)與YJK的截面參數(shù)手動(dòng)配對(duì)。希望YJK能夠提供常用的異形截面的統(tǒng)一族，當(dāng)在Revit Structure中采用該族建模后，轉(zhuǎn)換程序能自動(dòng)識(shí)別配對(duì)，無需手動(dòng)配對(duì)。

綜上所述，在Revit Structure中建模并導(dǎo)入YJK中計(jì)算是一種結(jié)構(gòu)三維BIM信息化建模的新方法，該方法經(jīng)初步驗(yàn)證是可行的。同時(shí)，該方法還需要更多工程實(shí)例的驗(yàn)證及轉(zhuǎn)換程序的升級(jí)改進(jìn)。

［1］YJK建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件－模型及荷載輸入［Z］.北京:盈建科軟件有限責(zé)任公司.2012.7.

［2］盈建科結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)－Revit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口［Z］.北京:盈建科軟件有限責(zé)任公司.2012.5.

［3］Autodesk Revit Structure 2010官方標(biāo)準(zhǔn)教程［Z］.Autodesk，Inc.