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BIM基本流程

  本教程通过简单的两跨梁设计,介绍利用SOFiSTiK 软件完成结构设计的一般BIM流程。

  操作本案例需要安装Revit 2017, SOFiSTiK 2016 ,以及BiMTOOLS 2017,SOFiSTiK Reinforcement generation 2017和SOFiSTiK Reinforcement detailing 2017。

  首先打开Revit 2017,新建BiMTOOLS模板,点击新建,弹出“新建项目”对话框,点击“浏览”,查找 SOF BiMTOOLS Template 2017 EN.rte样板文件,点击确认。

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  自动弹出下面提示,选择继续开始,新建完成后将项目另存为Revit test 01.rvt。

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Revit 建模

  绘制网格线

  点选“结构”菜单,在“基准”中选择“轴网”,绘制如下:

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  定义梁截面

  首先在“01 Positioning  结构平面”下双击打开“level 0-Positioning”

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  然后在Revit结构菜单中,点选“梁”,自动弹出对话框,指定新工作平面,名称为“标高:level 0”,然后点击确认。

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  此时梁放置平面标高为level 0,选择混凝土矩形截面梁300×600mm,再点击属性菜单(下图红色箭头已指出)。

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  在属性对话框中,点击右上角的“编辑类型”,在类型属性对话框中,修改截面尺寸并重命名,如下图:

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  接着分段绘制梁AB,梁BC。

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  定义支撑条件和荷载

  支撑条件和荷载定义必须在分析模型下进行,双击打开“05 Analytical Model 结构平面”下的“level 0-Analytical” 。

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  首先,定义支撑条件:从Revit的“分析”下拉菜单中,点击“边界条件”,选择“点边界”,接着修改“状态(S)”,可选择固定、铰支、滑动或者用户自定义等边界条件。用户还可以通过属性菜单设置支撑条件。

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  在本案例中,A处用户自定义:绕Y轴自由转动,其他均为固定约束,B、C处设置为滑动约束,具体如下:

A处支撑条件B、C处支撑条件
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  接下来,进行荷载定义:在“分析”下拉菜单中,点击“荷载工况”,在“结构设置”对话框中保留DL1和LL1,删除其他工况,然后选中LL1,点击右边“复制 ”按钮,生成新的荷载工况LL1(1),将名称修改为LL2。如下图:

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  荷载工况设置完成后,点击“荷载”菜单,自动弹出对话框,指定新工作平面,名称为“标高:level 0”。设置如下:

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  选择“线荷载”,在荷载属性对话框中设置荷载工况DL1(1)、LL1(1)和LL2(3),具体参数如下表,线荷载作用在梁截面中心,注意不要偏心。

DL1(1)作用在梁AB、BC上 LL1(1)作用在梁AB上LL2(3)作用在梁BC上
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  设置两个大小相同名称不同的荷载工况LL1(2)与LL2(3)的目的是为了丰富荷载工况组合,确定最不利情况。如果在梁AB与梁BC上作用同一荷载工况LL1(2),计算结果小于本案例。值得注意的是,LL1(2)与LL2(3)分别作用于不同的梁单元,所以要设置正确的活荷载组合值系数ψc,如何设置下文有详细介绍。

  至此,Revit建模已经完成,可根据需要,通过修改“属性”菜单,改变上述参数设置。平面与3D视图如下:

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Revit与SOFiSTiK 模型交互

  在Revit的“SOFiSTiK”菜单中,点击“材料定义(Material Mapping)”弹出系统信息对话框,保存路径与前处理器已默认设置,且不可更改,输入标题,点击OK键确认。

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  弹出Material Mapping对话框,新建钢筋和混凝土材料,这里混凝土设置为C25,钢筋分为两种:纵筋设置为HRB400,箍筋设置为HRB335,设置完成后点OK键,关闭对话框。

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  接下来在“SOFiSTiK”菜单中,点击“横截面定义(Section Mapping)”,新建矩形横截面。

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  在弹出的矩形横截面对话框中,首先设置截面的尺寸,也要注意横截面的钢筋和混凝土材料的设置,具体设置如下图:

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  点击“荷载定义(Action Mapping)”,弹出下面对话框,SOFiSTiK荷载已默认设置。

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  点选右边的“新建或修改荷载”进行查看,默认参数设置如下:

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  首先通过对话框右边“删除”按钮删除“作用L”,然后点击“新增”按钮,新增“作用Q”:

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  点OK键确认后,将作用Q的活荷载组合值系数ψc从默认的0.7改为1,因为进行荷载工况组合时,LL1(2)与LL2(3)它们分别作用于不同的梁单元上,LL1(2)与LL2(3)同时作用时,不应将其中的任一荷载乘以活荷载组合值系数ψc。

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  最终荷载划分如下:

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  网格划分:上述设置完成后,在Revit的“SOFiSTiK”菜单中点“输出”,保持默认设置,按OK键确认退出。网格将自动划分并生成有限元模型,用户也可以自定义网格划分。打开SSD,查看模型:

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SOFiSTiK分析计算

  在SSD模块树内,直接进行“定义组合”、“线性分析”和“叠加计算”,保持默认设置即可。

  最后需要进行配筋计算和验算。本案例中,我们将计算梁承载能力极限状态设计下的配筋。右击“插入组”,选择“梁设计”,再右击添加“承载能力极限状态设计—梁”任务。双击打开该任务,保持默认设置,开始计算。不必要的面单元设计模块可以右击删除。最终,SSD模块树如下:

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  计算上图所有模块后,所有信息将被存储在SOFiSTiK数据库中,即Revit test 01.cdb文件中。Revit 3 D配筋可访问该数据库文件。

Revit 3D配筋

  钢筋配置

  为了更直观的查看配筋结果,选择合适的视图,在项目浏览器中双击打开“3D-Reinforcement ”,然后在配筋选项卡中点击“创建”按钮,设置3 D钢筋设置参数。

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  点击“Select elements”,选择需要生成配筋的单元,再点击左上角的“完成”按钮。

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  对话框再次弹出,点击左边的“Settings”,用户可根据需求选择合适的配筋约束文件(Constraints files),也可以通过“Edit”对已有的.dat文件的内容进行修改来满足需要。

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  上图显示默认采用的EN1992-1-1.dat文件没有直径为18和22的钢筋,用户可以做如下自定义,然后点击保存,关闭窗口。

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  “Settings”设置完成后,再进行具体钢筋设置。这里Beams菜单分为上部纵筋、下部纵筋与箍筋,系统根据SOFiSTiK计算结果,会默认初设纵筋和箍筋,用户也可以自定义钢筋分布,本案例中纵筋:上部设置6根18,下部设置4根18;箍筋:8@300。

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注:由于本案例SOFiSTiK计算结果只有上部和下部纵筋,箍筋没有计算值,所以出现下图红色叹号。此时箍筋配置只要满足构造要求即可。

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  对钢筋参数进行基本设置后,点击OK键确认,程序会直接生成配筋,用户可以根据需要使用Revit工具修改3 D钢筋,点击需要修改的钢筋,弹出属性对话框,修改钢筋的直径、数量与间距(因为箍筋没有计算值,所以这里需要手动修改箍筋直径与间距)。

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  配筋检查

  首先点击配筋选项卡中的“检查”按钮,再点击“Select elements”,选择需要检查配筋的单元,单元选定后再点击左上角的“完成”按钮,重新返回到配筋检查对话框,点击OK键,退出。

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  上图的曲线为纵向配筋面积计算值,直线为实际配筋面积。不难看出,实际配筋面积>计算配筋面积,满足要求。用户还可以可以在“sofistik:钢筋检查”对话框中,任意选择检查类型(Type),数值(Values)或位置(Position)进行配筋检查,其中1代表的下部钢筋,2是上部钢筋,3代表箍筋。

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  必要的视图准备及图纸生成

  其中“三维视图(3D positioning)”如下:

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  首先回到结构平面level 0-positioning,点选Revit的“视图”菜单,选择“范围框”,框选需要在图纸中表达的配筋截面,如下图:

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  对刚设置了范围框的“结构平面”属性进行修改,范围框一栏选择:范围框1

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  同时在此平面中,右击隐藏范围框图元,接着点选Revit“视图”菜单里的“剖面”,设置剖面,如下图:

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  默认生成的视图名称为section 0,在剖面属性对话框中更改视图名称为剖面1-1

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  设置完成后,项目浏览器中会自动生成“剖面1-1”菜单,位于“视图(View Type,

Family&Type,Level)”下拉菜单“???”的子菜单内:

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  双击打开剖面1-1,右击隐藏不必要的图元,重复上面的操作,设置剖面2-2。

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  在项目浏览器中,直接将所需视图(剖面1、剖面2和3D视图)拖拽到图纸S3内。

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  钢筋编号并生成配筋明细表:

  此处需要创建RCD-BiMTOOLS 模板,使用RCD可对每个表格、群以及项目进行钢筋编号设置。同时还可以修改注释类型(长短)、标注位置、标注信息,也可选择钢筋明细表中的钢筋形状(钢筋形状来自于不同的规范以及用户自定义的模板)和sofistik钢筋标注语言。本案例直接点击“设置”按钮(如下图),也可以从“sofistik钢筋”下拉菜单中的某个选项进入“设置”(例如编号设置或者钢筋明细表选项)。

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  出现下面提示,按OK键确认。

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  在弹出的对话框中,查找“Windows(C:)>ProgramDate>Autodesk>Application Plugins>sofistik_reinforcement_detailing_2017.bundle>Contents>content>rreinforcement>user>CH”对应的“RCD-BiMTOOLS Template 2017-CH-1.0.rte”样本文件,点击打开。

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  紧接着会弹出“设置(Setting)”对话框,设置“编号(Marks)”和“明细表(Schedule)”,其他保持默认设置,参数设置详见下图,设置完成后点击OK键确认。

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  接下来进行分配(Assign)、标记设置(Set Marks)和标注所有(Tag All)。

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  分配:首先双击“分配(Assign)”,弹出“Select Sheet”对话框中选择“S.3-Unnamed”。

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  标记设置:再双击“标记设置(Set Marks)”,设置如下:

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  标注所有:完成上述设置后,可以标注钢筋。在剖面1-1和剖面2-2中,点击“标注所有(Tag All)”。所有钢筋将会自动标注。

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剖面1-1

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剖面2-2

  拉筋选用HRB335直径为8的钢筋,本案例未绘出。

  钢筋明细表:双击“钢筋明细表(Schedule)”,选择表格S.3-Unnamed,点击OK确认,自动生成钢筋表,本案例表格如下:

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  此外用户还可以在项目浏览器“明细表/数量”列表中,双击“钢筋明细表(Rebar Schedule)”,生成如下表格:

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  显然,梁AB与梁BC上部钢筋通长配置6根18(其中最外层4根,次外层2根)是很浪费的,这里我们可以利用Revit工具进行修改。

  双击打开剖面1-1,首先进行配筋检查,只检查Position 2,在B支座附近,创建剖面3-3,然后单击选定上部最外层钢筋,在属性对话框中设置钢筋集数量为2。然后拉伸次外层钢筋使两端头拉伸到均离B支座1.8m处,如下图:

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  在剖面1-1中复制次外层钢筋,粘贴到最外层附近,然后在剖面3-3中移动刚粘贴到最外层附近的上部钢筋,来设置钢筋的具体排列位置,完成后进行配筋检查,结果如下:

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  将剖面3-3拖拽到图纸S3内,接下来的操作已经在上面介绍过,这里不再赘述。

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剖面1-1

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剖面2-2

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剖面3-3

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