陳鵬岳

0 引言

隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和倡導綠色建筑的實施，工程建筑領(lǐng)域方面的鋼結(jié)構(gòu)因契合度高而獲得迅猛發(fā)展，2019 年3 月住建部《關(guān)于印發(fā)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑市場監(jiān)管司2019 年工作要點的通知》中提出“開展鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)試點”，這是裝配式建筑政策首次提出鋼結(jié)構(gòu)試點。2019 年6 月住建部發(fā)布《裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)標準》，于當年10 月1 日起正式實施。傳統(tǒng)建造方式濕作業(yè)與環(huán)保要求背道而馳，與之相反，鋼結(jié)構(gòu)采取干作業(yè)施工，較多部品部件采用工廠化集中生產(chǎn)的方式，降低了建筑主材的消耗；在施工過程中除生活用水外基本無需用水，大大減少自來水、水泥用量，大量減少了對環(huán)境的污染。恰逢BIM 技術(shù)在國內(nèi)應用普及，鋼結(jié)構(gòu)和BIM技術(shù)在時代的浪潮中相遇且碰撞出了耀眼火花。鋼結(jié)構(gòu)項目的激增，使現(xiàn)場工程人員的壓力也在增加，如何提高工作效率，成為現(xiàn)場人員首要克服的困難。

1 前述

文中按建模順序詳細梳理建模過程中的一些應用技巧，圖1 為建模后的效果圖（部分鋼結(jié)構(gòu)）。文中所討論的BIM 建模軟件為revit 軟件，版本號為2018 版。鋼結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建的具體流程如下：識圖→分割圖→構(gòu)件命名→設(shè)置過濾器→新建族→繪制構(gòu)件。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)建模后效果圖（部分鋼結(jié)構(gòu)）

2 識圖

建模前首先要拿到施工圖設(shè)計文件，同時要取得與施工圖設(shè)計文件相同的CAD 電子版圖紙，以方便后期的軟件建模。施工圖拿到后要首先對結(jié)構(gòu)進行分析，如果是單層廠房，一般按門架、抗風柱、鋼柱、鋼梁、吊車梁、柱間支撐、水平支撐、系桿、屋面檁條、墻梁、雨棚等構(gòu)件來分析，如果是多層廠房，一般先分層，然后按鋼柱、鋼梁、柱間支撐、水平支撐、屋架、屋面檁條、墻梁等構(gòu)件來分析，具體可根據(jù)BIM 應用需求和工程特點做調(diào)整。

識圖分析是為了充分了解鋼結(jié)構(gòu)施工圖的組成，做到全局分析，使建模工作可以全面地、有序地，無遺漏地完成。

3 分割圖

識圖分析后就可以將CAD 圖紙按分析結(jié)果分別切割導出，需要注意的是圖紙切割要細，比如四個立面圖、多個門式鋼架規(guī)格要分別切割導出，同時導出圖紙的名稱要按構(gòu)件類型標明，不得模糊，要達到看名稱就能知道圖紙內(nèi)容的程度。

不管是圖紙切割要細還是切割后圖紙的命名，都是為了后期建模的方便，提高建模的效率和精確度。

4 構(gòu)件命名

從此步開始就是對revit 軟件的操作了。構(gòu)件命名非常重要，命名的合理與否直接影響到后期的BIM 應用。

構(gòu)件命名應根據(jù)后期的BIM 應用情況做相對應的專門的命名規(guī)則，通常情況下鋼結(jié)構(gòu)命名應至少包括以下要素：層數(shù)-構(gòu)件名稱-規(guī)格型號-（標高）-（區(qū)域），括號內(nèi)容視情況填寫，比如：二層-鋼柱-300mm×200mm×6mm×8mm；如果是命名節(jié)點板，還要增加節(jié)點板所依附的構(gòu)件類別，比如：一層-節(jié)點板1-150mm×150mm×10mm-鋼柱（依附于鋼柱）。

對所有構(gòu)件列出命名清單，以方便建模時對構(gòu)件命名，清單列表舉例如表1。

表1 構(gòu)件命名清單

5 設(shè)置過濾器

軟件建模過程中隨著構(gòu)件數(shù)量越來越多，構(gòu)件之間相互重疊對建模者的影響較大，對建模的精確度和準確性非常不利，巧妙設(shè)置過濾器就可以避免以上問題。

過濾器的設(shè)置一般按構(gòu)件類型來設(shè)置，比如鋼柱、鋼梁、鋼架、系桿、檁條、墻梁，也可以根據(jù)圖紙的復雜程度再細分，比如F1 鋼柱、F2 鋼梁、A 軸墻梁、B 軸墻梁等。

過濾器設(shè)置好之后，可以利用過濾器的可見性功能將影響視線的構(gòu)件先隱藏起來，僅留下必要的構(gòu)件，這樣建模速度和準確性就可以大幅提高。過濾器的名稱一般按構(gòu)件類別設(shè)置，比如水平支撐、拉條、撐桿、檁條、墻梁、系桿等。

6 新建族

軟件雖然內(nèi)置了一些族類構(gòu)件，但是在實際工程中仍然存在大量的構(gòu)件規(guī)格型號以及族類別缺少的情況。

構(gòu)件類型缺少的情況比較好處理，比如施工圖要求鋼柱的類型為400mm×400mm×8mm×12mm，但軟件中只有400mm×400mm×6mm×8mm 或500mm×300mm×8mm×12mm的類型，這種情況只需要在構(gòu)件的類型屬性中修改相應的屬性值即可。

如果缺少族類別，就需要新建族，比如施工圖中鋼柱是上大下小鋼柱，而軟件中沒有這種族，就只能新建族。新建族需要注意以下兩點：（1）選擇適當?shù)淖鍢影逦募?；?）盡量選擇參數(shù)化建族。

7 繪制構(gòu)件

巧妙利用前面切割后的CAD 圖建模，可以迅速定位，提高建模的精確度和準確度。巧妙利用剖切功能，可以準確將墻梁、拉條等豎向構(gòu)件建模完成。巧妙利用組功能，將多種構(gòu)件成組，然后復制相同的模型，可以大幅減少重復工作。

7.1 鋼柱建模

（1）在樓層標高系統(tǒng)中設(shè)置好鋼柱底標高和鋼柱頂標高，如果多層結(jié)構(gòu)要分層設(shè)置，對于結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵標高也要設(shè)置，比如屋面報告、雨棚標高等，以便于直接使用。

（2）建立基本軸網(wǎng)，軸網(wǎng)同施工圖文件要相同。

（3）在平面圖中導入切割后的CAD 圖。

（4）在軟件中將基本軸網(wǎng)鎖定，然后將CAD 圖軸線相交點與基本軸網(wǎng)重合，比如選擇1/A 軸交點重合。

（5）將模型置入，注意采用一些技巧，比如旋轉(zhuǎn)、對齊的一些快捷鍵。

7.2 鋼梁建模

（1）在樓層標高系統(tǒng)中設(shè)置好鋼梁標高，如果多層結(jié)構(gòu)要分層設(shè)置，如果鋼梁在施工圖文件中為傾斜放置，可修改軟件鋼梁屬性中起點標高偏移和終點標高偏移數(shù)值以滿足施工圖要求。

（2）在已建好的軸網(wǎng)上，選擇對應的標高平面，放置構(gòu)件。如果鋼梁有傾斜度要求，可修改鋼梁屬性值中的起點標高偏移和終點標高偏移來精確控制鋼梁的斜度。

7.3 節(jié)點板及螺栓建模

軟件中已自帶一些節(jié)點加強板構(gòu)件，但實際施工圖設(shè)計文件中存在著大量的不規(guī)則的節(jié)點板形狀，需要自建族的數(shù)量較多，節(jié)點板自建族需要注意以下3 點：

（1）節(jié)點板規(guī)格型號在名稱中體現(xiàn)；

（2）節(jié)點板的依附構(gòu)件在名稱中體現(xiàn)；

（3）盡量參數(shù)化建族。

節(jié)點板的依附構(gòu)件一定要在名稱中體現(xiàn)，因為存在很多規(guī)格相同但是依附構(gòu)件不同的情況，如果不標注依附構(gòu)件，在后續(xù)建模中就不能準確選擇新建族，在BIM 后期應用中也會造成混亂，比如需要統(tǒng)計依附于鋼柱的節(jié)點板時，就可能將規(guī)格相同的梁節(jié)點板也統(tǒng)計進來，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性不能保證。

依附構(gòu)件不同，新建節(jié)點板族的建模規(guī)則也不同。比如相同規(guī)格的節(jié)點板200mm×200mm×10mm 分別依附于柱和梁，一個以寬度面依附，一個以厚度面依附，見圖2，所以在命名時依附構(gòu)件信息非常重要。

圖2 以寬度面依附（左）和以厚度面依附（右）

圖3 利用隔離功能快速布置螺栓

7.4 鋼架建模

鋼架一般由鋼柱和鋼梁及一些節(jié)點板組成，是一個多構(gòu)件的綜合體，按上述建模方式建模鋼柱、鋼梁和節(jié)點板后，就形成了一個鋼架模型。

鋼結(jié)構(gòu)中鋼架一般為重復性構(gòu)件，為避免重復勞動，提高繪圖效率，可以利用“組”功能對鋼架實行成組設(shè)置。成組后鋼架如圖4，成組后相同鋼架可以直接進行復制、移動操作。圖5 為相同鋼架復制操作結(jié)果。

圖4 鋼架成組

圖5 鋼架復制操作

7.5 雨棚建模

雨棚建模結(jié)合了鋼梁建模和節(jié)點板建模的方法。

雨棚也存在鋼架類似的情形，也可以對組成雨棚的構(gòu)件進行成組操作，實現(xiàn)相同雨棚直接復制或移動。

7.6 檁條建模

鋼結(jié)構(gòu)檁條的特點是間距基本相等或只有幾種間距，檁條的規(guī)格相同或只有幾種規(guī)格，利用檁條的這個特點，可以利用梁系統(tǒng)功能迅速地畫出檁條布置。

檁條繪制之前要提前將檁條切割的CAD 圖導入軟件中作為底圖參考，然后利用梁系統(tǒng)功能將檁條布置，當檁條間距不同時，可分區(qū)域布置梁系統(tǒng)，使檁條布置與圖紙相符。

檁條設(shè)計中因屋面局部結(jié)構(gòu)受力不同，部分區(qū)域的檁條規(guī)格型號有變化，檁條布置完成后，需要根據(jù)圖紙調(diào)整部分檁條的規(guī)格型號。已導入的CAD 底圖中都已標注檁條的規(guī)格型號，按圖紙所示，將不同規(guī)格的檁條利用切割工具切斷，隨后在屬性中變更檁條規(guī)格型號即可。

7.7 墻梁建模

墻梁建模與鋼梁建模方法類似，但又有不同之處。

墻梁一般工程設(shè)計為C 型鋼，如果跨度較大還會設(shè)計成雙C 型鋼。C 型鋼的受力性能在截面立放比較合理，軟件中也按立放放置，而實際施工圖設(shè)計中為方便墻板安裝均平放設(shè)計，若在軟件中直接放置則與圖紙不符。有兩種處理方式：（1）修改梁屬性中的橫截面旋轉(zhuǎn)值，但此方法會相應改變梁的標高基準方向，在統(tǒng)計或輸入標高時需要注意。（2）修改族文件，對C型鋼的族文件直接修改，改變默認放置方式，同時對族中的相應參數(shù)做修改。

墻梁另一個與鋼梁不同的是，墻梁一般同時設(shè)計了撐桿、拉條、門柱、窗柱等構(gòu)件，斜向類構(gòu)件可按斜梁方式放置，豎向類構(gòu)件可采用一次放置，應使用多次復制修改格式的方式創(chuàng)建。

8 結(jié)束語

BIM 建模技巧在鋼結(jié)構(gòu)建模中非常重要，技巧在某種程度上也是一種方法，技巧或者方法掌握得恰當與否不僅決定了建模效率，還對模型的精確度有著非常重要的影響，因此在BIM學習應用過程中我們應注意學習和積累一些操控技巧，提高BIM 學習應用水平。