基于BIM的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

PAGEPAGE1基于BIM的鋼筋混混凝土框架架結(jié)構(gòu)深化化設(shè)計(jì)趙志平張現(xiàn)林林林常建立(河北工業(yè)職業(yè)業(yè)業(yè)技術(shù)學(xué)院院，石石家莊，05000991)摘要：建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)施工圖圖平面整整體設(shè)設(shè)計(jì)方法法（平平法）已已創(chuàng)建建十幾年年，它它將結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的尺寸寸和配配筋等，整整體體直接表表達(dá)在在各類構(gòu)構(gòu)件在在結(jié)構(gòu)平平面布布置圖上上，使使用時(shí)需需與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造造詳圖圖配合。平平法法施工圖圖表達(dá)達(dá)不直觀觀，有有歧義；；鋼筋筋定位信信息不不全；必必須借借助第三三方軟軟件才可可以進(jìn)進(jìn)行算量量。鑒鑒于此，我我們們利用先先進(jìn)的的計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)，進(jìn)行行了三三維建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的數(shù)字字化研研究，以以真實(shí)實(shí)建筑結(jié)結(jié)構(gòu)為為藍(lán)本，構(gòu)構(gòu)建建了建筑筑信息息模型,使傳統(tǒng)的的二二維結(jié)構(gòu)構(gòu)施工工圖紙回回歸建建筑本身身的三三維本質(zhì)質(zhì)。關(guān)鍵詞：混凝土土土深化設(shè)設(shè)計(jì);虛擬現(xiàn)實(shí);基于BIM的設(shè)計(jì)可可視視化技術(shù);虛擬設(shè)計(jì)計(jì)與與施工1.前言建筑結(jié)構(gòu)施工圖圖圖平面整整體設(shè)設(shè)計(jì)方法法（平平法）對對混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)施工工圖的傳傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)表達(dá)達(dá)方法法作了重重大改改革，它它將結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的尺尺寸和配配筋等等，整體體直接接表達(dá)在在各類類構(gòu)件在在結(jié)構(gòu)構(gòu)平面布布置圖圖上，使使用時(shí)時(shí)需與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)構(gòu)造詳圖圖配合合。目前前，G1011--X、G9011--X國家建筑筑標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)已成成系列。平法的核心是表表表達(dá)鋼筋筋信息息，平法法改變變了傳統(tǒng)統(tǒng)的將將各個(gè)構(gòu)構(gòu)件逐逐個(gè)繪制制詳圖圖的繁瑣瑣方法法，使單單張圖圖紙的信信息量量高而集集中，提提高了設(shè)設(shè)計(jì)效效率。但但平法法施工圖圖表達(dá)達(dá)不直觀觀，有有歧義；；鋼筋筋定位信信息不不全，不不可以以直接指指導(dǎo)施施工；必必須借借助第三三方軟軟件才可可以進(jìn)進(jìn)行鋼筋筋、混混凝土的的算量量。鑒于此，我們利利利用先進(jìn)進(jìn)的計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)，進(jìn)進(jìn)行了三三維建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的數(shù)數(shù)字化研研究，以以真實(shí)建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)為藍(lán)藍(lán)本，以以數(shù)字化化三維維技術(shù)，構(gòu)構(gòu)建建了建筑筑信息息模型,以三維形形式式展現(xiàn)了了建筑筑結(jié)構(gòu)細(xì)細(xì)部真真實(shí)的情情況：：用實(shí)體體詳圖圖表達(dá)鋼鋼筋，鋼鋼筋尺寸寸和定定位準(zhǔn)確確，鋼鋼筋位置置發(fā)生生沖突時(shí)時(shí)的避避讓與實(shí)實(shí)際情情況完全全一致致；使隱隱蔽工工程可視視化，可可身臨其其境地地感受建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)信息息；可可直接進(jìn)進(jìn)行各各類混凝凝土、任任意等級級、任任意直徑徑鋼筋筋的算量量，滿滿足工程程需要要。圖1基礎(chǔ)混凝土部分的實(shí)現(xiàn)2.基礎(chǔ)部分的的實(shí)圖1基礎(chǔ)混凝土部分的實(shí)現(xiàn)2.1混凝土部部分的的實(shí)現(xiàn)依據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施施施工圖紙紙，創(chuàng)創(chuàng)建獨(dú)立立基礎(chǔ)礎(chǔ)和雙柱柱普通通獨(dú)立基基礎(chǔ)的的混凝土土部分分，在創(chuàng)創(chuàng)建前前需提前前設(shè)置置混凝土土的屬屬性，包包括強(qiáng)強(qiáng)度等級級、名名稱、截截面、位位置、現(xiàn)現(xiàn)澆還還是預(yù)制制、編編號設(shè)置置等。已已創(chuàng)建完完整的的混凝土土部分分見圖1。2.2鋼筋部分分的實(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)施工圖紙和和和國家建建筑標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)圖集集06G11001-6混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)施工圖圖平面面整體表表示方方法制圖圖規(guī)則則和構(gòu)造造詳圖圖（獨(dú)立立基礎(chǔ)礎(chǔ)、條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)、樁基基承臺臺），創(chuàng)建基礎(chǔ)礎(chǔ)的的鋼筋部部分,鋼筋的配配置置要滿足足結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)和和構(gòu)造造要求。在在鋼鋼筋的創(chuàng)創(chuàng)建過過程中，也也需需提前輸輸入鋼鋼筋的系系列參參數(shù)，包包括鋼鋼筋的種種類、直直徑、名名稱、分分類等級級（用用于控制制顯示示和顏色色等）、編編編號屬性性等。所有鋼筋的混凝凝凝土保護(hù)護(hù)層厚厚度；縱縱向鋼鋼筋（插插筋）的的布置與與長度度、錨固固長度度、彎鉤鉤內(nèi)直直徑、連連接接接頭的相相互錯(cuò)錯(cuò)開、鋼鋼筋機(jī)機(jī)械連接接區(qū)段段長度、位位于于同一連連接區(qū)區(qū)段內(nèi)的的縱向向鋼筋接接頭百百分率、負(fù)負(fù)筋筋的接長長位置置等等；；箍筋筋在基礎(chǔ)礎(chǔ)內(nèi)的的設(shè)置包包括數(shù)數(shù)量、肢肢數(shù)；；在柱內(nèi)內(nèi)、梁梁內(nèi)箍筋筋的加加密區(qū)與與非加加密區(qū)布布置；；柱復(fù)合合箍筋筋采用的的大箍箍套小箍箍的組組合方式式、柱柱封閉箍箍筋彎彎鉤位置置沿柱柱豎向按按順時(shí)時(shí)針方向向（或或逆時(shí)針針方向向）順序序排布布等等，凡是涉及及鋼鋼筋的任任何細(xì)細(xì)部構(gòu)造造要求求，都務(wù)務(wù)求做做到與規(guī)規(guī)范或或國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)圖圖集相一一致，能能全真模模擬鋼鋼筋混凝凝土框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的施施工細(xì)節(jié)節(jié)，以便自動(dòng)動(dòng)算算量時(shí)能能得到到所需材材料的的準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù),所導(dǎo)出的的下下料清單單能直直接指導(dǎo)導(dǎo)施工工。已經(jīng)創(chuàng)建好的基基基礎(chǔ)鋼筋筋部分分見圖2，該工程程的的實(shí)際施施工現(xiàn)現(xiàn)場見圖3。圖3施工現(xiàn)場圖3施工現(xiàn)場圖2基礎(chǔ)鋼筋部分的實(shí)現(xiàn)3.主體部分的的實(shí)實(shí)現(xiàn)3.1總體體體實(shí)現(xiàn)主體部分包括柱柱柱、梁、板板、樓樓梯、雨雨棚等等,依據(jù)工程程圖圖紙和國國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)系列列圖集集G1011--X、G9011--X,創(chuàng)建其混混凝凝土部分分與鋼鋼筋部分分，見見圖4和圖5。圖5鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（只有鋼筋）圖5鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（只有鋼筋）圖4基于BIM的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)3.2細(xì)部部部處理通過細(xì)部處理，可可以利用計(jì)算算機(jī)準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)現(xiàn)鋼筋的精準(zhǔn)準(zhǔn)排布，做到到與實(shí)際完全全一致。以圖圖6為例，它顯顯示了一角柱柱附近的鋼筋筋布置的情況況。圖6中某些混凝凝土已設(shè)置為為透明，從中中可看到柱子子變截面的情情況、縱筋的的接長；梁鋼鋼筋在柱內(nèi)的的錨固、梁負(fù)負(fù)彎矩鋼筋（兩兩層）的截?cái)鄶?、梁箍筋及及其加密區(qū)情情況、梁側(cè)的的抗扭鋼筋、拉拉結(jié)筋；次梁梁與框架梁節(jié)節(jié)點(diǎn)處的縱筋筋錨固（非抗抗震）、吊筋筋、附加箍筋筋；板的扣筋筋、分布鋼筋筋等等。柱子子鋼筋的局部部放大圖見圖圖7，從圖中可可看到復(fù)合箍筋各彎彎鉤位置的相相互錯(cuò)開、柱箍筋筋的加密區(qū)與與非加密區(qū)情情況。圖6圖6細(xì)部處理圖7圖7細(xì)部（柱子）4.自動(dòng)算量的的實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的建筑結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)就是是一個(gè)個(gè)強(qiáng)大的的數(shù)據(jù)據(jù)庫，它它包含含所有項(xiàng)項(xiàng)目中中需要的的數(shù)據(jù)據(jù)。而平平、立立、剖、鋼鋼筋筋的下料料單等等視圖只只是模模型的副副產(chǎn)品品，是各各種數(shù)數(shù)據(jù)的組組織。模模型中所所有的的設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)與與信息都都是相相互關(guān)聯(lián)聯(lián)與依依賴的，改改變變模型中中的一一個(gè)參數(shù)數(shù)，所所有與其其相關(guān)關(guān)的內(nèi)容容都會會發(fā)生相相應(yīng)地地改變。我我們們可以輕輕易導(dǎo)導(dǎo)出需要要的任任何材料料用量量的清單單，這這些清單單都是是軟件自自動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)出的。能能提提供海量量數(shù)據(jù)據(jù)：可以以是基基礎(chǔ)、第第一層層、第二二層、……所需不同同規(guī)規(guī)格混凝凝土的的清單，不不同同直徑、不不同同強(qiáng)度等等級鋼鋼筋的清清單，去去除耗損損，這這是建筑筑施工工材料用量的的最最精準(zhǔn)數(shù)數(shù)據(jù)。5.結(jié)論只有回歸三維，才才能使我們的的設(shè)計(jì)達(dá)到盡盡善盡美。在在我們的BIM研究中，我我們惟妙惟肖肖地創(chuàng)建了鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)了平面施工工工圖紙回回歸三三維實(shí)體體表達(dá)達(dá)，用實(shí)實(shí)體詳詳圖表達(dá)達(dá)鋼筋筋，鋼筋筋尺寸寸和定位位準(zhǔn)確確，可以直接接指指導(dǎo)施工工；可可以對復(fù)復(fù)雜鋼鋼筋節(jié)點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行行鋼筋碰碰撞校校對；可可以直直接進(jìn)行行混凝凝土、鋼筋筋算算量，方方便快快捷。隱蔽工程可見見見化。真實(shí)實(shí)的的鋼筋混混凝土土建筑，混混凝凝土一旦旦澆筑筑，鋼筋筋的信信息即成成為隱隱蔽的。但但我我們可通通過更更改建筑信信息息模型中中混凝凝土的透透明度度設(shè)置，使埋埋入入其中的的鋼筋筋顯露出出來，在在可見的的情形形下，任任意更更改、瀏覽覽鋼筋的的設(shè)計(jì)信息息。虛擬現(xiàn)實(shí)超越現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)。數(shù)數(shù)字化化建筑結(jié)結(jié)構(gòu)，還還具有可可操作作性，可可以任任意旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、平平移、設(shè)設(shè)置剪剪切面，這這遠(yuǎn)遠(yuǎn)比圖片片和視視頻形象象、生生動(dòng)，我我們可可以虛擬擬深入入鋼筋籠籠、鋼鋼筋網(wǎng)內(nèi)內(nèi)，查查看每根根鋼筋筋的細(xì)部部及與與相鄰鋼鋼筋的的排布關(guān)關(guān)系，因因此，這這種數(shù)數(shù)字化建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)特別別適于于施工中中的技技術(shù)交底底和土土木類院院校對對廣大學(xué)學(xué)生進(jìn)進(jìn)行建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)、構(gòu)造造知識識的教學(xué)。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)[1]GB5000100—2002，混凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范[S]..北京：中中國國建筑工工業(yè)出出版社，20022..[2]國家建建建筑標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)系列圖圖集G1011--X.北京：中國計(jì)劃劃出出版社[3]國家建建筑標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)系列圖圖集G9011--X.北京：中國計(jì)劃劃出出版社[4]陳青來來.鋼鋼筋混凝土土土結(jié)構(gòu)平平法設(shè)設(shè)計(jì)與施施工規(guī)規(guī)則.中國建筑筑工工業(yè)出版版社，20077【基金項(xiàng)目】河河河北省科科學(xué)技技術(shù)廳科科技支支撐計(jì)劃劃資助助課題（09211556011D）作