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结构BIM设计新探索——如何做到只维护一个结构模型计?别让BIM成为结构设计的负担!

发布于:2023-09-18 13:26:18 来自:BIM技术/行见BIM [复制转发]

在建筑设计行业中,BIM概念已经引入非常久了,相信很多结构工程师都碰到过要求做   正向设计   的项目,但是大部分结构计算工作只能依赖于专门的结构软件,例如YJK,ETABS等。

在早期接口软件没那么发达时,很多人的做法是重新在BIM软件建模,把   基本   一样的事情做了两遍。为什么要用 “基本” 呢?因为常用结构计算软件用杆单元模拟梁、柱及支撑等杆系构件,并采用壳单元来模拟剪力墙和弹性楼板,简化的计算模型与实际模型很难做到几何定位完全一致,最常见的情景就是分析模型把较小的错层高度忽略了。  

说到BIM,大家都知道它是Building Information Modeling的缩写,中文名称为建筑信息模型。BIM经常作为建筑工程界企业数字化转型的一个重要方向  

在百度百科词条中,对 “数字化” 的定义是一个计算机术语,是将信息转换为数字(即计算机可读)格式的过程。

数字化就一定要是BIM模型吗?   我的CAD图纸也是在计算机上的成果啊?小编认为,CAD图纸是数字化产品但不完全是数字化产品。就拿结构平法施工图来说,从纸质图到CAD图纸实际上是工作方式的转变,而工作模式还是一样的,面子换了,里子没换。把平法图纸还原成结构模型这项工作不管是在我们脑海中还是在计算机上都需要经过一次图纸识别,结构构件始终不是真实存在于计算机世界的,而是二维图纸的表达。

有位优秀的结构设计师朋友提供了这样的设计思路。他从预制混凝土构件深化图纸中得到灵感,以 表格+详图 的形式来替代平法施工图,这种方式可以很好的与数据库对接,出图时在BIM模型选好钢筋(需要好的后处理软件支持,靠人来选筋效率是肯定是不如平法的),随后就是流水线般的结果输出,这样的方式在结构BIM正向设计中相比与平法施工图交互优势太大了。




回到模型问题上,现今市面上有非常多的接口软件,我们可以花费较低的代价完成模型数据互通,把结构分析模型转换为BIM模型,比如YJK的REVIT-YJKS系列产品。


路线现在是走通了,还需要回到前面提到的 “简化的结构计算模型与实际模型不能做到完全一致” 这个问题。



BIM设计中,我们常常分为两大派别, 正向设计和逆向设计



在逆向设计(结构模型转BIM模型)流程中,转换后的结构构件标高与分析模型一致,意味着需要对BIM模型进行 精修 (例如局部降板),一旦结构模型修改,我们手动精修的数据就丢失了,这个精修就得再来一次。


同样的正向设计流程中,BIM模型再转分析模型也有一样的问题,而且转换拿到的分析模型大概率存在节点连接问题,需要手动整理调整才能得到一个模拟正确的分析模型。


所以,不管是正向还是逆向,一旦出现手工调整,数据流就 中断 。如果想避免这种情况,小编想到了两种方式:


1、在源头汇总信息,按需传递到分析模型与BIM模型;

2、创建一个中转站对数据进行修正。




需要强调的是,对于结构设计最重要的还是 分析模型 ,上图所表示的两种流程均是首先保证分析模型的完整性,然后再去考虑拆分数据或者修改数据。 这个过程被称为逆向设计,但是个人认为它是结构的正向设计


上述内容可以通过可视化编程平台YJK-GAMA实现。


以简单的框架结构为例,我们来看看是如何实现定义一个局部降板的结构模型,分析模型不降标高而BIM模型按实际标高建模。



这个案例只把梁作为简单示意,讲述 “一模两用的思路” ,完整的案例卡片请联系我们获取。


有很多方式可以作为埋入信息的点:


1、在YJK精确建模,生成分析模型时创建另外一个删除可忽略高差的模型来计算;(这种方式可能大家用起来更顺手,毕竟是在熟悉的YJK建模,处理高差方式可参考第2、3点)(方式一);


2、按正常分析模型建模,利用YJK工作树的分组功能记录高差信息,计算时直接用当前模型,生成BIM模型时根据分组进行批量处理(不直观,在熟悉的YJK操作) (方式一);


3、按正常分析模型精度建模,在GAMA读取CAD图纸中的标高信息,通过写好的逻辑自动处理梁柱墙构件标高生成BIM模型(不直观,但工作量小)(方式二);


使用时仍需根据自己的工作方式来调整流程,以保证在合适的环节设置处理两模型差异信息的节点,我们可以在YJK结构建模中把偏心输入准确,这时一般与BIM模型差异就只有是否降标高了,具体项目实施肯定有很多可以优化的细节,大家各显神通,欢迎与我们交流。


1.首先我们先创建一个框架结构线模。

 

2.通过卡片逻辑将需要降标高的梁筛选出来分好组,这里可用的方法有很多,只要能帮助我们管理好数据的方法就是好方法,自由选用。已有模型也可以通过“读取YJK模型卡片”读取到GAMA中,对构件进行拆解赋值再整合起来。


3.数据拆分完成后通过C#卡片调用梁的 “AddKeyedUserData“ 方法,写入梁起点以及终点的偏移信息。


4.偏移信息写入完成后汇总形成包含两套信息的结构模型,接入生成YJK模型卡片,把模型创建到YJK建模系统中,就完成了分析模型的创建。


5.至于BIM模型,我们需要通过GAMA自带的gh接口,将模型信息发送到grasshopper,再接Rhino.inside for Revit 就可以生成Revit模型。Rhino.inside系列可不止支持revit,可以让我们的模型到处开花。


接入gh之前,我们需要先把数据处理下,通过梁的 TryGetKeyedUserData 方法把偏移信息读出来,整合好关键数据,借助发送系列卡片传递到grasshopper。



6.传递数据所需插件“GamaGrasshopperConnection”可在YJK官网下载,在GAMA发送数据后,gh对应会生成一个接收卡片,完整逻辑如下。



Revit中的元素层级关系如下图所示,依次是 类别、族、族类型以及实例




Rhino.inside对于Revit的操作电池可以大致分为查询、分析、修改、创建以及删除几大类。通过“Query Types”电池,给的 类别  (C)为结构框架, 名称(FN)为结构样板自带族“混凝土 - 矩形梁”,就可以查询到该族所包含的所有类型。



通过“Duplicate Type”电池,从族自带的类型中选择一个作为定样板类型(T),输入类型名称(N)就可以创建好一个新的 族类型 ,再通过“Query Element Parameters”查询类型所包含的参数,“Element Parameter”电池实现类型参数(梁截面宽、高)的修改,完成截面类型创建,将类型、梁单元线作为“Add Structural Beam”电池入口,就可以形成结构梁 实例



再以相同的逻辑创建好柱柱构件,就可以得到如下图所示的两个模型,两个模型数据互通,结构模型修改时,位置差信息可以继续传递,避免重复“精修”模型,做好这系列卡片后,以后需要转BIM模型时都可以复用。




本文颠覆了一般意义上对正向设计的理解,从结构工程师的角度,提出了结构一个模型管到底的解决方案。   当然现在软件的实现还比较复杂。

最后说一句,BIM设计甚至是企业数字化转型并没有标准答案,我们做的这些探索,只是想告诉大家,国外的经验未必适合我们,其他专业的经验也未必适合结构专业。   大家还是要解放思想,实事求是,着眼于能提高现有设计流程质量或者效率的应用,不要让BIM成为结构设计的负担。

行见BIM

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