利用BIM进行土木工程钢筋算量实践的探讨

　　建筑信息模型(Building Information Modeling ,以下简称BIM)技术是工程设计与施工的三维虚拟化数字技术，应用BIM技术，能够实现建筑全生命周期各环节多方参与的关键数据共享及协同，是实现建筑业转型升级、促进绿色建筑发展、提高建筑业信息化水平的基础性技术。当今的工程建设行业，BIM技术在工程设计、施工、造价、管理等过程中逐步得到推广和应用，在工程造价领域的应用越来越趋于成熟。钢筋算量，是土建工程计量与计价的主要组成部分。每个钢筋混凝土结构工程，都必然含有钢筋这种材料，这种材料不仅用量多，而且其在工程造价中所占比重也很大，钢筋算量是工程计价的重要环节。传统的钢筋手工算量工作强度大、准确性低，且工作内容相对繁琐、枯燥。利用BIM技术进行钢筋软件算量代替手工算量，能大大提高工作效率和计算的准确性。因此，利用BIM进行钢筋软件算量今后必将替代手工算量。

　　1利用BIM进行钢筋软件算量的思路和方法

　　1.1手工钢筋算量存在问题

　　钢筋算量对工作人员专业水平要求比较高，首先要逐根进行钢筋放样，然后逐根计算钢筋长度。需要熟悉钢筋混凝土结构相关设计规范和平法图集，熟练掌握钢筋工程量计算规则，熟记各种钢筋搭接、锚固长度等计算公式。手工算量的主要困难在于：(1)每个工程中钢筋种类、形状、尺寸繁杂，计算复杂;(2)各种钢筋计算公式繁多，难于记忆。

　　1.2解决办法

　　针对以上存在的问题，利用BIM进行钢筋软件算量，能够取得较好的效果。钢筋软件算量就是利用计算机软件进行建模算量：首先建立建筑物的钢筋计算模型，然后计算钢筋长度和重量。建立计算模型主要使用直接绘图的方法，也可以以CAD为平台将已设计好的CAD图纸导入。具体步骤如下：第一步：建立建筑物的钢筋计算模型首先利用BIM进行土建结构建模，将传统的二维建筑平、立、剖图纸转化为三维的建筑空间模型，模型的建立可以准确、直观地表达各类构件之间的空间关系。钢筋计算模型，就是把建筑物中梁板柱等各种构件中的钢筋的实际状态立体的展示出来，包括每个构件中的每一根钢筋，如一个框架梁中的主筋、辅筋、箍筋等。钢筋的实际状态包含钢筋的实际形状、在构件中的具体位置、钢筋的详细尺寸等各种信息。第二步：进行钢筋算量软件按计算规则自动计算各类构件中钢筋的工程量。构件间的扣减关系是根据模型由计算机程序进行处理，从而能准确、快速地完成钢筋的工程量计算。软件根据内置的设定好的计算公式自动进行扣减计算。计算公式的设定，其依据是平法图集和相应的规范。内置的设定，需要在“建模前期准备工作”中，“工程进行各种设置”中先行设置准备。计算过程是先计算各构件中每一根钢筋的长度，然后按不同直径分类汇总，再根据各种不同直径钢筋的理论重量计算出钢筋实际重量。计算规则是根据16G101系列新平法规则进行计算。

　　2利用BIM进行建模的前期准备工作

　　利用BIM直接绘图的方法进行建模的操作顺序一般为：新建工程—工程设置—建立楼层—建立轴网—绘图输入钢筋。前面三个步骤“新建工程”、“工程设置”和“建立楼层”属于建模前期准备工作，建模的主要工作是后面的两个步骤：“建立轴网”“绘图输入钢筋”。新建工程建模前首先需要对拟建工程进行各种设置，软件的模块导航栏首先进入“工程设置”界面，在此界面完成各种设置。

　　2.1新建工程信息

　　工程信息包括结构类型、基础形式、建筑特征、设防烈度、檐高、抗震等级等，这些信息需按工程图纸实际设定的内容填写。结构类型、设防烈度、檐高决定抗震等级，前三个信息根据工程实际情况输入后，软件会根据受力分析，默认抗震等级。这些都会影响到钢筋算量。

　　2.2工程设置

　　包括钢筋比重设置、弯钩设置、损耗设置、计算设置等。其中钢筋比重都是固定数值，除特殊情况外，一般不需重新进行设置。弯钩设置是为了确定：箍筋弯钩计算是按“构件图元自身的抗震等级”，还是按“工程的抗震等级”计算。损耗设置内容分为“计算损耗”和“不计算损耗”，可根据工程实际需要选择。计算设置包括具体构件计算设置、节点设置、箍筋设置、搭接设置、箍筋公式等。构件计算设置：工程设计都是按照图集进行的，软件的构件计算设置也是按规范和图集内置的，软件的默认数值都是规范规定的数值或者工程常用数值，因此，此处计算设置一般不用修改。有特殊情况的，可按土建结构图纸对软件设置的具体内容进行修改。要想准确地进行以上各项内容的设置，就要熟悉平法图集、设计规范等相关内容，掌握钢筋的搭接、锚固、弯钩等计算公式和计算规则。

　　2.3建立楼层

　　此部分包括楼层及楼层钢筋的设置。楼层设置是根据结构施工图中基础平面图、各楼层板平面图等图纸中所标注的楼层结构标高，把各楼层层高、标高等相关数据填写到表中，进行楼层设置，建立楼层。楼层钢筋的设置主要包括各楼层混凝土标号、钢筋锚固和搭接长度的设置、各种构件混凝土保护厚度的设置等。

　　3 BIM建模及所遇问题探讨

　　新建工程—工程设置—建立楼层，这三个步骤在前面“建模前期准备工作”中已经完成，后面进行建模的重点工作 “建立轴网”“绘图输入钢筋”。

　　3.1建立轴网

　　在楼层建立完成后，就可以利用“绘图输入”建立轴网。轴网的作用是用来定位柱、梁等建筑构件的位置。一般等同于施工图图纸中的轴线。轴网的建立首先要“新建轴网”，然后利用“修改轴网”对已建立的轴网进行修改和完善。(1)新建轴网轴网的种类一般有正交轴网、圆弧轴网、斜交轴网，根据工程实际情况选择轴网类型，如选择“新建正交轴网”，然后根据图纸中设计的轴线情况，填写“开间”“进深”的相关数值，即把轴号、轴距的数值添加入列表中。各种参数填写完毕后，软件自动生成轴网。(2)修改轴网利用这个功能可以对已建立的轴网进行修改和完善。

　　3.2绘图输入钢筋

　　轴网建立完成后，下一步就可以进行各种构件的绘制。“绘图输入钢筋”，就是先定义构件，标注构件中每根钢筋的各种尺寸和属性信息，然后立体地绘出建筑物中各个构件。下面以框架结构一层中柱、梁两类构件为例说明“绘图输入钢筋”的方法和步骤。3.2.1柱对于构件来说，“绘图输入钢筋”的重点首先是对构件进行定义，即在“属性编辑”中对构件中钢筋的属性进行定义和编辑，然后利用“点”“线”“面”等各种不同画法进行绘图。(1)柱定义及其属性编辑在软件“绘图输入”功能模块导航栏中选择“柱” ，然后选择“新建矩形柱”进行定义，重点是对矩形柱进行“属性编辑”。柱的属性主要包括柱的名称、类别、截面信息、钢筋信息、柱类型及其他等，这些属性需要按工程实际情况填写。例如，“新建矩形柱”KZ1，以KZ1为例，进行定义。① “属性编辑”中，类别选择“框架柱”;② “截面信息”中：输入参数截面宽(B边)和截面高(H边)：400*400③ “钢筋信息”中：“全部纵筋”输入8B18;“箍筋”输入A8100;④ “柱类型”中：输入“中柱”对其他柱如KZ2等如法进行定义。(2)绘图柱定义完成后，在“绘图”界面进行绘图。在已经建立好的轴网中，绘制“柱”。因为柱属于典型的“点”构件，利用“点”的方法，按照结构图纸中柱的平面图，依次把KZ1、KZ2绘制在平面中的相应位置。(3)查看钢筋三维图柱绘图完成后，通过动态观察，可以俯视查看建筑全部柱平面结构布置图，也可以查看建筑全部柱的三位立体图，还可以查看单根柱钢筋三维图。在此图中，可以直观地看到柱构件中纵筋、箍筋的详细形状和信息，可以看出8根纵筋在柱中的位置，纵筋如何搭接、如何锚固，箍筋在柱的纵向如何分布、间隔大小、疏密程度等。如图所示：三维的建筑空间模型，非常直观地把梁、板、柱、楼梯等各种构件及构件中的钢筋的实际状态立体展示出来。可以清晰地展示建筑结构图纸及各种钢筋的形状、位置等信息。(4)汇总计算软件可以自动进行汇总计算，快速、准确。经过计算后，得出首层柱钢筋工程量。(5)应注意的问题“绘图输入钢筋”的原则，一般是先主体，再零星，以便能够方便绘图，快速计算。针对不同的建筑结构类型，一般采用不同的绘制顺序，比如建筑为框架结构，构件绘图流程一般为柱--梁--板--零星。3.2.2梁(1)梁定义及其属性编辑如图1在软件“绘图输入”功能模块导航栏中选择“梁” ，然后选择“新建矩形梁”并进行定义，通过“属性编辑”对各种梁构件输入各种参数。梁的属性主要包括柱的名称、类别、截面信息、钢筋信息、其他属性等，这些属性需要按工程实际情况填写。下面以KL1为例，对其进行定义。首先新建矩形梁KL1，然后编辑其属性：KL1属性编辑“其他属性”中：梁标高：软件一般默认为层顶标高“保护层厚度”、“节点设置”、“搭接设置”等均按前面的设置计算。按图纸中KL1标注的数值，在软件“属性编辑”中将这些相关参数输入。对其他梁如法进行定义。(2)绘图梁定义完成后，在“绘图”界面进行绘图。在已经建立好的轴网中，绘制“梁”。因为柱属于典型的“线”构件，利用画“直线”的方法，按照结构图纸中梁的平面图，依次把各种梁绘制在平面中的相应位置。(3)查看钢筋三维图梁绘图完成后，通过动态观察，可以俯视查看本层全部梁平面结构布置图，也可以查看本层全部梁的三位立体图，还可以查看单根梁钢筋三维图。在单根梁钢筋三维图图中，可以直观地看到梁构件中上部通长筋、下部通长筋、拉筋、箍筋等所有过钢筋的详细形状和信息，可以看出各根钢筋在梁中的位置，如何搭接、如何锚固，箍筋在梁的水平方向如何分布、间隔大小、疏密程度等。如图2所示：单根梁钢筋三维图(4)汇总计算软件可以自动进行汇总计算，经过计算后，得出单根梁或各层梁钢筋等各种工程量的汇总。因此，在工程审计过程中，就非常容易进行审核和对量。如图所示：首层梁各种钢筋工程量(局部))(5)应注意的问题梁的原位标注问题：梁绘制完成后，只是对梁的信息进行了集中标注，并没有完成原位标注。所以接下来还要专门对梁进行原位标注。梁的原位标注包括标高调整、左支座钢筋、右支座钢筋、次梁加筋、拉筋、吊筋等等。进过原位标注后的梁的钢筋信息才完整和全面，才能准确计算钢筋工程量。以上是以框架结构一层中柱、梁两类构件为例说明利用BIM进行钢筋算量的方法和应注意问题。其余构件的算量，与其思路类似。结语利用BIM进行钢筋软件算量有以下优点：(1)建立三维建筑模型，钢筋信息形象直观。传统的建筑结构的平、立、剖图纸，以及钢筋平法标注，属于二维结构。而利用BIM建模后，三维的建筑空间模型，非常直观地把梁、板、柱、楼梯等各种构件及构件中的钢筋的形状、位置等信息立体地展示出来，钢筋的搭接、锚固、弯钩等计算难点变得轻松容易。(2)减少琐碎记忆、计算快速准确。根据BIM钢筋计算模型，构件钢筋间的扣减关系、钢筋工程量计算规则、计算公式等根据图集和规范要求进行事先设置，不需要把所有公式都记住，构件钢筋间的扣减关系是由计算机程序进行处理和计算，准确度高，计算速度快，而且不易出错。把人们从简单机械的计算中解放出来。在工程审计过程中，容易进行审核和对量。利用BIM进行钢筋软件算量，在工程计量与计价实际应用中经过不断探索和完善，能取得很好的效果。

　　《利用BIM进行土木工程钢筋算量实践的探讨》来源：《中国住宅设施》，作者:李欣欣

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