BIM技术在钢结构节点设计中应用分析

BIM技术在钢结构节点设计中应用分析 摘要：建筑信息模型化是未来建筑行业的发展趋势，BIM的研宄对于钢结构建设项目可以实现建筑全寿命周期的管理，它将规划、设计、算量到施工、后期运营维护的相关信息高度集成，有助于提高设计、施工质量，降低工程项目建设成本，具有很好的应用和推广价值。本文首先分析了BIM技术的特点，阐述了基于BIM技术的钢结构节点建模系统，提出了钢结构节点BIM模型的应用。关键词：信息化；BIM；建模；复杂节点；钢结构；结构设计The analysis and application of BIM technology in the node design of reinforced concrete structures Abstract: building information model is the future trend of the development of theconstruction industry. BIM for steel structure construction can realize the building life cycle management: planning. design, it will count the amount of information related to construction.operation and maintenance of the late high integration, helps to improve the design, construction quality. reduce the cost of construction the project, has the very good value of application and popularization. This paper first analyzes the characteristics of BIM technology, the steel structure node modeling system based on BIM technology. proposed the application of steel structure node BIM model.Keywords: normalization; BIM; modeling; complex node; steel structure; design随着信息技术的发展，BIM技术可谓应运而生，成为建筑信息化的有利途径。随着现代社会建筑设计及建造的复杂化以及BIM技术的不断发展及完善，越来越多的人开始关注和应用BIM技术，而且应用BIM技术的范围也越来越广泛. BIM技术可谓建筑行业的又一次革命。1.BIM技术的特点BIM（Building Information Model)是以建筑工程领域的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，它是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字达，是一个包含了建筑项目全部的参数信息由计算机三维模型所形成的数据库。在项目的不同阶段（规划、设计、施工、运营、维护等各阶段），不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，直观的进行各自职责的协同作业，并且这些数据信息相互关联，能及时的动态变化，准确的进行交换，加快了项目的进度和质量，降低了项目成本。 BIM技术是利用数字模型进行建筑结构设计、施工、管理的一种方法，其主要特点有信息集成、协同设计、工作传递等。1.1信息集成BIM技术的信息集成主要体现设计信息集成和设计过程集成，建筑信息模型是更个建筑工程唯一的信息模型，各种专业的设计信息都要在这个模型中完成，因此，BIM技术具有明显的信息集成特征，也就是因为这个特点，所有的专业设计人员都可以在这个平台进行建筑结构设计，从而实现设计过程集成化。建筑信息模型的核心是建立由计算机三维模型组成的数据库，这个数据库包含了建筑结构几何尺寸、空间信息、建筑施工材料、各个建筑构件的性质及连接方式等各种信息，在这个数据库中，能快速的查找出需要的信息，BIM技术突破了CAD技术的限制，对建筑结构设计有十分重要的作用。1.2协同设计BIM技术构建了一个全新的设计平台，能为业主、设计、施工建立良好的沟通平台，根据需求，快速的将需要的信息反应出来，BIM技术能根据不同专业的设计原则，对建筑构件之间的相互影响进行自动检测，极大的提高了设计团队的沟通效率，减少了设计时间。1.3工作传递BIM技术能将各种工作数据关联起来，当设计师修改了某项内容后，设计师不需要自己更改连接或者处理图纸，BIM系统会自动将修改的信息反馈到受影响的构建中，同时BIM技术还能进行模拟施工，工程师不需要为了分析不同的因素，建立多个模型，极大的节省了设计时间，提高了设计效率。2.基于BII技术的钢结构节点建模系统2.1以TIA二次开发技术同多数CAD产品一样，通过编程访问CAJIA对象可分为两种方式：一是利用进程内宏脚本，另一种是利用进程外的脚本。进程内宏脚本学习容易，实现的功能相对较少，适用于小型的项目;进程外访问即CATIA与外部应用程序在不同进程地址空间运行，通常所说的二次开发多是指进程外开发方式。在CATIA运行的情况下，外部应用程序可以通过接口操纵CATIA,创建、修改CA丁IA环境和几何形体的数据等等。本课题对CATIA的二次开发采用进程外Automation（自动化对象编程）技术，该技术容易理解，入门相对容易，可以满足CATIA大多数功能的二次开发，应用也更为广泛。 CAJIA Automation是一种在解释环境下执行，基于COM技术实现的技术，继承了COM技术的与语言无关、进程透明的特点，简化了COM的底层细节。 COM（component object model）即部件对象模型，该技术的主要思想就是利用一种程序去控制另一种程序。 Automation不能直接获取和处理数据，需要间接地通过开发的对象、方法及属性，未获取和处理数据。2.2建模系统总体方案在创建节点建模系统前需要首先创建节点数据文件。在Xidas Gen结构分析完成后，导出包含基本数据的mgt文件中，涵盖了节点连接各杆件的详尽的信息，如杆件的截面形式、两端点坐标号、端点坐标、材料等等。首先通过编写程序，读取并筛选mgt文件中的节点相关信息，输出初步的节点数据；然后对所有节点进行类型划分、杆件的排序处理以及分层处理，最终生成用于建模系统的节点数据库。接下来针对划分的各节点类型，利用VB及CATIA API编制各程序模块，每个模块用于生成一类节点：然后整合各个模块，创建建模系统。系统模块通过读取数据库信息，分层创建各节点模型。3.钢结构节点BIM模型的应用3.1搭建结构BIM模型目前很多钢结构都是外露的，其作为建筑整体表现的一部分需要集结构科学性与艺术性为一体。节点作为钢结构的重要环节，在满足力学性能和构造要求的情况下，同样需要符合美学的要求。通常结构专业提供的钢结构模型不包含节点的细节，只针对典型节点做出部分节点大样图纸，具体的节点细节由详图公司来制作，因此往往建筑师无法及时地看到关于节点的模型细节。 图1 某体育场鸟瞰图本文利用程序自动化创建的钢结构可视化模型，可以把细节迅速地精确的展现出来，能够及时地实现建筑师与结构师间的沟通。图2、图3所示分别为XX体育场的结构BIM型及体育馆屋盖结构BIM模型，图4展示了结构模型的部分细节。完整的钢结构模型的搭建，为建筑师艺术的体现提供了直观的基础。图2 某体育场的结构BIM模型图3 某体育馆屋盖结构BIM模型图4 结构模型的部分细节3.2绘制二维图纸目前设计成果的最终提交方式仍然是以二维图纸为基础的，所以仍然需要将已创建的三维模型转变成二维信息。对于三维模型来说，二维图纸可以看作是它的一个个不同视图利用各种线条所做的表达. CATIA中提供的“工程制图”模块，可以帮助用户便捷地生成三维模型的各种视图的二维图形。现代的建筑常常会有非常复杂的造型，这些建筑的立面图、剖视图、平面图通过传统的绘图方式是无法直接绘制完成的。而由于已经建立了三维模型，利用CATIA自动生成的二维信息，然后按照制图要求稍作处理即可完成各种工程图的绘制。图5所示为某体育场及体育馆的部分典型节点的CATIA三维模型，以及其对应生成的各二维图纸。其中除注释内容需要设计人员在二维图纸中手工添加外，图形及尺寸标注均可由系统自动生成。并且所出的图纸保证了更高的精确性和一致性，因而可以显著提高设计人员的工作质量和效率。 图5体育场及体育馆的部分典型节点的CATIA三维模型 结束语 本文结合工程实例对钢结构节点BIM技术进行了积极的探索，实践表明BIM技术可以良好地提升设计人员的工作效率和工作质量。相信随着BIM技术及相关应用软件的不断发展，BIM技术将会有更广阔的应用前景。参考文献1杨剑锋，龚景海张子兆 管桁架复杂节点处支管计算机放样J四川建筑科学研究2009 (01)2隋庆海，孙建奖，申豫斌 铸钢与钢管相贯焊组合节