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结构BIM模型怎么创建?以机房楼和别墅结构为例

发布于:2023-02-10
首页/BIM专题
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本文主要对一个机房楼结构和一别墅结构进行模型的建立,机房楼为高层框架剪力墙结构,模型复杂,主要用来阐述模型建立的过程,别墅结构模型较为简单,主要用来验证结构信息的交换、进行结构计算以及结构的实体配筋。

这里主要采用Revit进行结构模型的建立,Revit软件是Autodesk公司开发的BIM技术专用核心建模软件,包含Revit Architecture、Revit Structure和Revit MEP三个系列,发展至今已经将三个系列合为一个版本,统称为Revit,三个专业主要通过“工作集”区分。

为节约建模时间,可以通过导入二维CAD平面图按照CAD尺寸进行三维模型的创建,可在Revit软件中设置平面图的可见性。

结构模型的创建可以在建筑模型的基础上进行,删去结构专业不需要的构件并添加自己的必要构件,由于建筑模型已经包含了一些结构构件,因此该方法最大的优点就是可以省去轴网、标高以及建筑结构共用的一些构件,例如楼板、结构柱、剪力墙等的创建时间,但此过程较为复杂,对于复杂的建筑则需要一一查找,经常会出现不可避免的错误,另一种方法就是单独创建结构模型,该方法需要严格按照程序进行,可以减少出错率,提高模型创建的效率,本文选择直接在BIM核心建模软件Revit中建立结构模型,过程如下:

(1)轴网、标高的创建:Revit中应先创建标高,后创建轴网,创建楼层标高的同时会在左侧项目浏览器中自动生成结构平面,标高创建完成后在某一结构平面上创建轴网,其后应用该平面视图到每一结构平面,结果如图1所示。

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图1 轴网示意图

(2)异形柱族的创建:该结构地下室含有大量的复杂异形混凝土结构柱、钢柱,如YAZ、KAZ和AZ等,而Revit中只定义了形状简单的规则结构柱,没有对异形结构柱进行定义,因此需要利用“族”的概念进行异形结构柱的创建,图2为工钢柱“YB-H400×400×16×25”的截面及尺寸,以下为工字钢柱“YB-H400×400×16×25”的创建过程:

①在应用程序菜单中选择“族”选项中的“公制结构柱.rft”样板文件,进入结构柱族编辑器的界面。

②打开功能区的“族类别和族参数”对话框,将“结构材质类型”设置为钢,符号表示法设置为“从项目中设置”。

③打开功能区的“族类别”对话框,在右侧的“族类型”中选择新建,输入名称为“YB-H400×400×16×25”。

④按照柱尺寸修改“深度”和“宽度”的名称分别为“d”和“bf”、值均为400,之后新建“腹板”、“翼缘”及“柱材质”的参数数据,设置柱的材质为“金属-钢-345Mpa”。

⑤在楼层平面的“低于参照标高”视图中拉伸创建结构柱,添加注释并锁定拉伸边缘于尺寸标注。

⑥切换视图到左立面视图进行实心拉伸,拉伸高度为2500,并锁定拉伸边缘,最后切换视图到三维视图并选中柱实体,关联属性栏中的柱材质为已经创建的材质。

同样的方法创建混凝土异形柱,如图3所示分别为在Revit中创建完成的工钢柱“YB-H400×400×16×25”和混凝土异形柱,创建完成的柱族可以直接导入到项目中使用。

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图2工字钢柱截面尺寸

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图3工字钢柱族与混凝土柱族

(3)主体结构的创建:包括结构柱、剪力墙、连梁、结构楼板等的创建,逐层进行创建,在创建每层的主体之前导入对应层的CAD平面图,根据CAD图纸中标明的尺寸进行构件的创建,并随时切换到三维视图中检查是否有偏差,结构模型的创建需要勾选左侧属性栏中的“启用分析模型”选项,用于导入第三方结构分析软件进行结构分析。创建柱时应设置柱的材质、截面形状、尺寸等信息,该结构柱的截面形式大多为混凝土柱600×600、800×800等,柱的混凝土强度等级为C30,在平面视图中可依据轴网布置柱比较方便,每层柱在放置时顶面都应低于楼层标高50mm,剪力墙、梁以及楼板等创建类似,剪力墙的厚度为400mm,楼板的厚度为150mm,在创建楼板时采用创建边界条件的方式进行创建,顶部和底部偏移量均-50mm,梁的种类较多,布置也较为复杂,如图4所示为二层梁平面布置图:

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图4二层梁平面布置图

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图5机房楼结构物理模型与分析模型

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图6机房楼建筑模型

该建筑共十层,结构机房楼顶部标高为54.3m,因此建模较为复杂,但Revit中对于标准层中大多相同的结构构件可以采用复制的方法进行创建,首先选中相同的构件并单击功能区的“复制到剪切板”按钮,再单击粘贴按钮中的“与选定的标高对齐”选项即可。

至此机房楼结构物理模型创建完毕,创建物理模型的同时Revit会自动生成分析模型,分析模型用来与第三方结构分析软件进行结构计算,物理模型也可直接与第三方结构分析软件进行双向交互,结构计算完成后更新分析结果到物理模型中进行实体配筋,如图5所示为创建完成的机房楼结构物理模型与分析模型,图6所示为搭建完成的机房楼建筑模型。

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