第一篇：先進結(jié)構(gòu)技術(shù)在民機機身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景

先進結(jié)構(gòu)技術(shù)在民機機身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景

【摘 要】本文就國內(nèi)外機身結(jié)構(gòu)上新型鋁合金材料的應(yīng)用，金屬膠接連接結(jié)構(gòu)以及復(fù)合材料三種新技術(shù)的應(yīng)用前景進行了分析，為國內(nèi)民用飛機機身結(jié)構(gòu)的研制提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】機身結(jié)構(gòu)；鋁鋰合金；金屬膠接；復(fù)合材料

20世紀以來，民用飛機機體結(jié)構(gòu)的研制水平取得了飛躍性的發(fā)展，隨著新技術(shù)、新材料和新工藝的應(yīng)用，民用飛機的經(jīng)濟性、舒適性得到了極大的提升。對于民用飛機機身結(jié)構(gòu)，國外研制的民機在新型鋁合金材料的應(yīng)用、金屬膠接連接以及復(fù)合材料在機身主承力結(jié)構(gòu)上大面積應(yīng)用方面取得巨大的進展。本文就以上新技術(shù)在機身主結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景進行分析和論證，為國內(nèi)民用飛機機身結(jié)構(gòu)的研制提供一定的參考。新型鋁合金材料在機身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

金屬結(jié)構(gòu)飛機機體經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，鋁合金在飛機機體材料方面一直處于主導(dǎo)地位。2024和7075鋁合金是廣泛應(yīng)用于飛機機體結(jié)構(gòu)的兩種鋁合金。2024是Al-Cu-Mg系鋁合金，具有優(yōu)良的壓力加工和機械加工性能，疲勞強度性能好，該合金薄板、厚板和型材已廣泛地用于制造飛機的蒙皮等主要承力件；7075是Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，該合金強度高，抗應(yīng)力腐蝕性能好，廣泛應(yīng)用于制造飛機的長桁、隔框等結(jié)構(gòu)件。

能源危機的爆發(fā)以來，飛機結(jié)構(gòu)輕量化以及復(fù)合材料的興起給傳統(tǒng)鋁合金帶來新的挑戰(zhàn)，低密度、比強度高得新型鋁合金材料的應(yīng)用變得十分迫切。鋁鋰合金具有低密度、高比剛度、高比強度、卓越的超塑成形性能和良好的耐腐蝕性能，用它取代常規(guī)鋁合金，能使構(gòu)件減重10%～15%，剛度增加15%～20%。國外已認證或在飛機上使用的鋁鋰合金產(chǎn)品牌號主要有美鋁的2099、2199和加鋁2196、2098、2198等，主要應(yīng)用于機身蒙皮、長桁以及框、梁等。空客的A330、A340以及A380等機型的機身蒙皮、座椅滑軌和地板梁等都使用了鋁鋰合金。龐巴迪C系列機身蒙皮、長桁等也大量采用鋁鋰合金。

鋁鋰合金在國外飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用廣泛，而我國的鋁鋰合金還處在小批量研制階段，目前為止，僅在部分軍機的普通框緣鈑金結(jié)構(gòu)上有少量的應(yīng)用。鋁鋰合金的價格較常規(guī)鋁合金高，塑性和斷裂韌性一般。因此，鋁鋰合金在國內(nèi)大型客機上的應(yīng)用也受到了一定的限制。目前我們要做的主要工作就是從制造工藝方面改進鋁鋰合金的性能，降低其制造成本，只有這樣才能夠?qū)X鋰合金大規(guī)模地應(yīng)用到國內(nèi)客機的研制中去。金屬膠接技術(shù)機身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

自航空工業(yè)誕生以來，金屬膠接技術(shù)就應(yīng)用于各類飛機結(jié)構(gòu)的制造，現(xiàn)代飛機已離不開金屬膠接結(jié)構(gòu)件。用膠接代替鉚接可使重量減輕25%，成本下降約20%。由于膠接是面連接，能避免機械連接的應(yīng)力集中，大大改善結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和結(jié)構(gòu)表面的氣動特性。而且膠接結(jié)構(gòu)能夠顯著提高結(jié)構(gòu)的壽命，根據(jù)F50支線客機的實際運營數(shù)據(jù)，最初按60000飛行起落設(shè)計的機身膠接壁板最終壽命超過了90000飛行起落。目前，膠接制件的數(shù)量已成為衡量民用客機制造水平高低的標(biāo)準(zhǔn)之一。

英國在1946年采用金屬膠接技術(shù)制造了世界上第一架有鋁合金膠接結(jié)構(gòu)的鴿子號支線客機，隨后美國生產(chǎn)的L-1011飛機的增壓客艙全部采用了大型的膠接整體壁板。空客A330、A380、A350XWB客機金屬膠接的應(yīng)用部位主要為機身前中段及后中段的上壁板。波音B737、B757、B767客機也都采用了大量的膠接結(jié)構(gòu)。

近幾年國內(nèi)在金屬膠接技術(shù)方面取得了一些進展，如MA60、MA600飛機裝飾隔板、登機梯踏板；ARJ飛機的擾流板、襟翼艙壁板等一些次受力構(gòu)件上應(yīng)用比較廣泛，但在機身壁板等主承力結(jié)構(gòu)件方面缺乏經(jīng)驗。為了降低技術(shù)風(fēng)險，我們在努力提高國內(nèi)金屬膠接技術(shù)的同時，需與國外具有膠接結(jié)構(gòu)適航取證經(jīng)驗和實際運營經(jīng)驗的供應(yīng)商合作。比如說荷蘭的福克公司，該公司是較早從事金屬膠接技術(shù)研究與應(yīng)用的企業(yè)，在金屬膠接結(jié)構(gòu)計算分析、試驗、制造及適航等方面都建立了完善的配套體系。更為重要的是，其設(shè)計的采用金屬膠接主承力結(jié)構(gòu)件的飛機具有適航取證和航線營運的成功經(jīng)驗，如福克F50、空客A330/A340/A380、灣流G650公務(wù)機等。

就制造技術(shù)而言，目前金屬膠接制造技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下方面：不斷完善提高膠接質(zhì)量品質(zhì)，提高膠接質(zhì)量無損檢測的精確化；全面采用計算機輔助技術(shù)，提高膠接工藝的機械化、自動化程度；開拓和發(fā)展新材料的膠接技術(shù)，比如鈦合金、鋁鋰合金等。復(fù)合材料機身結(jié)構(gòu)

先進復(fù)合材料是20世紀60年代后期崛起的一種新型材料，具有比強度、比剛度高、耐介質(zhì)腐蝕性好以及疲勞特性好等優(yōu)點。目前民用飛機復(fù)合材料的應(yīng)用比例顯著增加，尤其是從波音787和空客A350的研制開始，復(fù)合材料在民用運輸機上的應(yīng)用從次級結(jié)構(gòu)和尾翼部件向機身機翼主結(jié)構(gòu)擴展的趨勢愈發(fā)明顯。波音787機體的主要結(jié)構(gòu)幾乎均由復(fù)合材料制成，各機身段單獨由復(fù)合材料纏繞后共固化而成。空客A350 機身由4 塊復(fù)合材料壁板組成，機身框由鋁合金制成，其復(fù)合材料用量達到了52%。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)比鋁合金結(jié)構(gòu)有更好的抗疲勞和腐蝕特性，有利于提高客艙的壓力和濕度，給旅客提供更加舒適的空中旅行享受。復(fù)合材料機身結(jié)構(gòu)的飛機總重量也明顯減小，制造成本大大降低。

我國民用飛機型號發(fā)展較慢，以前設(shè)計的民用飛機如運

七、運

八、等很少采用復(fù)合材料，近年來，國內(nèi)復(fù)合材料在飛機結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究方面取得了很大的進步，由于缺乏復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，導(dǎo)致復(fù)合材料設(shè)計分析技術(shù)效率偏低，材料利用率不高。同時，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢僅在拉伸和疲勞強度方面，它的耐壓性能還不能確定。所以，為減少研制風(fēng)險，復(fù)合材料機身主結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用以限制在壁板級別的組件為宜，待取得成功經(jīng)驗后再逐步實現(xiàn)由組件級別向部件級別的擴展。

綜上所述，以上三種不同的機身結(jié)構(gòu)都有各自的優(yōu)缺點，在研制新型民用飛機時機身應(yīng)該使用何種技術(shù)和材料還需考慮當(dāng)下的實際情況，比如說國內(nèi)技術(shù)的可行性、制造和維修成本、適航驗證等等，這就需要我們進一步的研究與討論最后得出各方面都可行的方案。

【參考文獻】

[1]張麗華，范玉青.復(fù)合材料構(gòu)件在飛機上的應(yīng)用評述[J].航空制造技術(shù)，2006（3）：64-66.[2]劉斌，陳錚錚.鋁鋰合金的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代機械，2001（4）：71-75.[3]吳靜.鋁鋰合金的研究與發(fā)展[J].高能量密度物理，2007（4）：169-173.[4]鄭瑞琪，余云照.結(jié)構(gòu)膠粘及膠接技術(shù)[M].科學(xué)出版社，1993.[5]陳亞莉.波音、空客新一代客機復(fù)合材料應(yīng)用之爭[J].國際航空雜志，2004（8）：35-38.[責(zé)任編輯：楊玉潔]

第二篇：BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)建模的應(yīng)用及設(shè)計優(yōu)化研究

學(xué)號：***

BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)建模的應(yīng)用及設(shè)計優(yōu)化研究

學(xué) 院： 土木建筑工程學(xué)院

專 業(yè)： 城市地下空間工程

年級班別： 2017級城市地下空間工程1班

姓 名： 張陽

指導(dǎo)教師： 郭彥華

2021年5月

獨立完成與誠信聲明

本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。

作者簽名： 導(dǎo)師簽名：

簽字日期： 簽字日期：

畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書

本人完全了解河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。特授權(quán)河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計（論文）原件或復(fù)印件和電子文檔（涉密的成果在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）。

作者簽名： 導(dǎo)師簽名：

簽字日期： 簽字日期：

目 錄

第1章 緒論 1

1.1 選題的背景及意義： 1

1.2 BIM技術(shù)的特點分析： 1

1.3 BIM技術(shù)在空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用： 2

第2章 中原科技學(xué)院日省樓建模： 4

2.1 新建項目： 4

2.2 建立軸網(wǎng)： 5

2.3 建立標(biāo)高： 6

2.4 柱建模： 7

2.5 建立梁： 9

2.6 建立板： 10

2.7 一鍵翻模： 11

2.8 轉(zhuǎn)化： 12

2.9 介紹幾個重要功能以及常見問題解決方法： 13

第3章 如何利用BIM模型進行碰撞分析？ 20

3.1 結(jié)構(gòu)自我沖突報告 22

3.2 結(jié)構(gòu)與給排水沖突報告 26

3.3 結(jié)構(gòu)與建筑沖突報告 67

第四章 在BIM技術(shù)應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)受力以及配筋優(yōu)化途徑 76

參考文獻 80

致 謝 81

附錄1 中英文論文翻譯 82

中文原文： 82

英文譯文： 86

中原科技學(xué)院日省樓結(jié)構(gòu)建模及優(yōu)化設(shè)計

摘要：本設(shè)計是中原科技學(xué)院日省樓結(jié)構(gòu)BIM模型設(shè)計與優(yōu)化，該工程名為中原科技學(xué)院日省樓，總建筑面積21500平方米，建筑占地面積5428平方米。建筑層數(shù)、高度：地上5層，建筑高度為21.95m（室外地面至主屋面）建筑類別為二類多層建筑，建筑耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，主體結(jié)構(gòu)類型：鋼筋混凝土框架和部分鋼結(jié)構(gòu)，通過品茗HIBIM軟件建立結(jié)構(gòu)模型，生成柱模型、板模型、梁模型、基礎(chǔ)模型、樁模型；并進行各類構(gòu)件的空間位置碰撞，出碰撞報告，依據(jù)碰撞報告進行改進設(shè)計，調(diào)整設(shè)計方案；其次是與建筑、給排水、暖通、電力進行空間上的模型碰撞，找出碰撞點，進行避讓調(diào)整，或者是必要情況的開洞套管，最后渲染施工時的結(jié)構(gòu)模型

關(guān)鍵詞： 教學(xué)樓；框架結(jié)構(gòu)；revit建模；碰撞分析；優(yōu)化設(shè)計；模型渲染

Structural modeling and optimization design of Japanese provincial building in Zhongyuan University of science and technology

Abstract: This design is the BIM model design and optimization of the Japanese province building of Zhongyuan Institute of science and technology.The project is named the Japanese province building of Zhongyuan Institute of science and technology, with a total construction area of 21500 square meters and a floor area of 5428 square meters.Building number and height: 5 floors above ground, building height is 21.95m(from outdoor ground to main roof), building category is class II multi-storey building, building fire resistance rating is class II, roof waterproof rating is class I, main structure type: reinforced concrete frame and part of steel structure, through the hibim software to establish structural model, generate column model, slab model, beam model, foundation model, roof waterproof model, etc Pile model;According to the collision report, the design is improved and the design scheme is adjusted;Secondly, the spatial model collision with buildings, water supply and drainage, heating and ventilation, and electric power should be carried out to find out the collision point and make avoidance adjustment.If necessary, the open casing report should be generated.Finally, the structural model during construction should be rendered

Key words: teaching building;Frame structure;Revit modeling;Collision analysis;Optimization design;Model rendering

第1章 緒論

隨著計算機科學(xué)的發(fā)展，信息日益成為引領(lǐng)全球經(jīng)濟發(fā)展動向的最大助力。在現(xiàn)代信息技術(shù)的推動作用下，工程項目的信息化已經(jīng)成為行業(yè)的大好之勢。本文主要闡述了BIM技術(shù)的應(yīng)用以及特點，并介紹了BIM技術(shù)在中原科技學(xué)院日省樓建模過程中的應(yīng)用以及設(shè)計優(yōu)化研究。

1.1 選題的背景及意義

土木工程涉及專業(yè)眾多，在項目實施建造階段周期很短，而使用周期很長，而結(jié)構(gòu)設(shè)計是抗震、承但荷載的重要保障。傳統(tǒng)的CAD計算機繪圖工具只參與建設(shè)周期中的設(shè)計和施工階段，信息的傳遞和方案的共享主要以人力為主，同時需要借助多方軟件的同時進行，無法滿足目前建筑業(yè)向高效率、高環(huán)保、持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。

建筑信息模型（Building Information Modeling），是指在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下設(shè)施的物理和功能特征，及其相關(guān)的項目生命周期信息的可計算或可運算的表現(xiàn)形式，可有效地解決上述問題。BIM技術(shù)的施行不僅可以使施工方對項目的管理更加精細也可以使管理更加集中，還讓項目的各參與者協(xié)同合作更加高效。同時，BIM技術(shù)是通過建立一個三維模型并且進行一系列的時空模擬來實現(xiàn)對真實的施工過程的預(yù)知，從而能夠在很早的時候甚至是項目剛開始的時候預(yù)見到項目在后期運行過程中可能遇到的多種問題，這樣設(shè)計方案和施工方就可以提前做出應(yīng)對措施，避免了工期拖延。BIM是與大數(shù)據(jù)相連接的，它可以利用這些數(shù)據(jù)對施工的相關(guān)文件進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)資源的最合理分配，因此它貫穿于建筑的全過程，可以對它的管理產(chǎn)生很好的促進作用。由于我國近年來的工程向著“高、精、尖”發(fā)展，傳統(tǒng)的施工方式已顯出不足之處，而 BIM 技術(shù)的出現(xiàn)無疑是一劑良藥，不僅對施工過程，甚至是對建筑的全生命周期都有著良好的運營作。

1.2 BIM技術(shù)的特點分析

BIM建筑模型作為一種數(shù)據(jù)模型在設(shè)計、施工、管理的的流程上有如下特點：

（1）信息集成：主要體現(xiàn)在設(shè)計信息和設(shè)計過程的集中管理上。建筑信息模型是整個項目唯一的數(shù)字模型，各專業(yè)設(shè)計信息都往這一個模型里面添加。因此，信息模型是綜合信息的空間實體。在此平臺上可以實現(xiàn)各方設(shè)計人員的協(xié)調(diào)配合，進而實現(xiàn)設(shè)計過程的高效率、集成化。建筑信息模型的核心是一個由計算機三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，體現(xiàn)了各專業(yè)構(gòu)件的空間關(guān)系、構(gòu)件尺寸等幾何信息，建筑材料、各種建筑構(gòu)件的物理信息，以及構(gòu)件連接方式、荷載、邊界條件等結(jié)構(gòu)分析信息。結(jié)構(gòu)工程師、建筑設(shè)計師、水暖電設(shè)備師和物業(yè)管理者提取建筑物信息十分方便，這種設(shè)計方法突破了傳統(tǒng)CAD平面設(shè)計的習(xí)慣，因此被稱作設(shè)計行業(yè)的二次革命。

（2）工作可傳遞性：BIM模型的工作有著高效的傳遞性，比如在結(jié)構(gòu)工程師修改圖紙構(gòu)件信息的同時，BIM系統(tǒng)也會同時更新鏈接，同步更新建筑信息模型的具體模型信息，不需要人為的再次改動。另外，同一模型可以用于不同用途的分析，比如BIM模型可用于結(jié)構(gòu)分析：通過盈建科結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件接口導(dǎo)入軟件；和時空角度進行施工模擬等。工程師無需為進行不同分析而建立多個模型，大大提高設(shè)計工作效率。

（3）支持協(xié)同設(shè)計：作為一種全新的設(shè)計平臺，BIM系統(tǒng)可以為設(shè)計單位、施工單位、業(yè)主方、經(jīng)營者之間提供處理工程項目所需要的即時相關(guān)信息。基于三維模型的碰撞檢測功能可以根據(jù)各專業(yè)不同的設(shè)計原則，生成所需要類型的碰撞檢測報告，大大提高設(shè)計團隊中建筑設(shè)計師與結(jié)構(gòu)工程師、各專業(yè)設(shè)備工程師之間的溝通效率，從而縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，降低建設(shè)風(fēng)險出現(xiàn)概率。

1.3 BIM技術(shù)在空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

1、只有構(gòu)建建筑信息模型 BIM，才能最大限度的提高生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)的周期，降低工程的成本，使企業(yè)更具有競爭資本。我們看到越早使用 BIM 技術(shù)，越能有效的避免解決二維設(shè)計模式下可能遇到的問題，包括低效率，設(shè)計變更頻繁，修改困難，溝通困難，可視化差，多版本控制問題，我們說設(shè)計錯誤是不可避免的，但是如何有效的減少設(shè)計中出現(xiàn)的原本可以避免的失誤，是我們必須應(yīng)認清的問題。因此，BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以更好地協(xié)調(diào)各專業(yè)工作，真正實現(xiàn)成本降低，避免設(shè)計變更，最大化減少在施工階段出現(xiàn)原本可以在設(shè)計中避免的失誤等。

2、BIM 技術(shù)可以給大跨空間結(jié)構(gòu)帶來的效益，BIM 技術(shù)無疑可以給大跨空間結(jié)構(gòu)帶來設(shè)計、施工、運營乃至全生命周期帶來巨大的效益，并且給業(yè)主帶來巨大的經(jīng)濟效益。由于設(shè)計階段是決定其造價的重要因素，所以設(shè)計階段是實施大跨空間結(jié)構(gòu)非常重要的步驟。如果基本設(shè)計完成，如果在以后階段實施中遇到問題(尤其是施工階段)，其成本不低，因此必須重視方案和基本設(shè)計。跨空間結(jié)構(gòu)過程的各個階段，形成工程項目的全生命周期管理系統(tǒng)，通過在設(shè)計階段就開始構(gòu)建 BIM 模型，后期的施工、調(diào)試、運營借此模型繼續(xù)添加各自信息，最終實現(xiàn)信息的分享。

3、以大空間結(jié)構(gòu)為例，具體的 BIM 實施方案為：在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)的建筑信息模型 BIM 的歐特克公司使用的是基于 BIM技術(shù)的軟件 Revit Structure，與結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件 MIDAS GEN 軟件的前后處理文本結(jié)果進行二次開發(fā)，因此采用 fortran 語言及 C#語言對 MIDAS 文本結(jié)果格式進行二次開發(fā)，使之被 Revit 讀取，以此來實現(xiàn)兩者的兼容性。使用 BIM 技術(shù)，過去對建筑、結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化，對比需要反復(fù)的 建模，浪費大量的人力物力，往往也得不到最優(yōu)的解決方案，現(xiàn)在使用 BIM 技術(shù)，從數(shù)學(xué)或者美學(xué)的角度調(diào)整方案，更好的實現(xiàn)模型的理論上的邏輯關(guān)系，對其的控制也是最大的，否則只能實現(xiàn)局部的參數(shù)變化，產(chǎn)生第一次優(yōu)化，第二次優(yōu)化，直到優(yōu)化最優(yōu)的結(jié)果為止。、BIM 技術(shù)在大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀。國產(chǎn)不少鋼結(jié)構(gòu)軟件伴隨著計算機行業(yè)的快速發(fā)展也在快速發(fā)展著，近年來計算技術(shù)的飛速發(fā)展,許多科研單位也成功研制開發(fā)了商品化設(shè)計程序，并順利推向市場,它們都是建立在理論研究與大量工程實踐基礎(chǔ)上，所以保證了軟件的正確性。浙大空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件 MSTCAD 和同濟大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)軟件 3D3S是這批軟件中的佼佼者.由于軟件開發(fā)者熟知中國國情，所以它們研發(fā)的空間結(jié)構(gòu)軟件一般都具有完善的前后處理功能,很方便的繪制施工圖及建模前處理，也可以在電腦上進行復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些程序的使用，為促進我國的空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，為我國空間結(jié)構(gòu)事業(yè)的遍地開花做出了不少的貢獻，由于是國產(chǎn)軟件，更了解國人的軟件操作習(xí)慣，所以在它們大多有一個友好的用戶界面，功能可以包括空間結(jié)構(gòu)的三維建模，靜態(tài)和動態(tài)計算分析，優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)施工圖的自動生成，節(jié)點詳圖自動生成等，得到了大量的應(yīng)用。

5、BIM(建筑信息模型)是一種全新的建筑信息理念，它將建筑信息的創(chuàng)建和使用集成在一個統(tǒng)一的系統(tǒng)中，從而能保證數(shù)據(jù)的一致性與完整性。從二維 CAD 輔助繪圖技術(shù)到采用 BIM 建筑信息模型技術(shù)，是建筑史上又一次歷史性的飛躍，是未來的不可阻擋的發(fā)展趨勢。

按照功能，常見的BIM 軟件可以分為三類:

(1)用于繪圖的BIM 軟件，其中的代表為Revit和 Magicad

(2)與專業(yè)內(nèi)容相關(guān)的BIM 軟件，以造價行業(yè)為例，在國內(nèi)主要有魯班、斯維爾還有廣聯(lián)達三類，然后它們旗下還有各種專攻不同專業(yè)的的造價軟件。比如土建方面，斯維爾有THS-3DA，廣聯(lián)達有GCL，魯班有Luban Architecture。

(3)用于管理的BIM 軟件，國內(nèi)的代表是BIM 5D，國外則是以Archibus為代表。本次畢設(shè)主要采用的是品茗的BIM 軟件，正如上面提到的，在造價方面中國還有魯班和廣聯(lián)達。它們的工作原理跟品茗基本類似，但是操作平臺不一樣。廣聯(lián)達跟魯班擁有自己獨立的操作平臺，而品茗則是依托于revit平臺上的。因此，它們的操作界面很大的區(qū)別，操作體驗也是各有不同。

第2章 中原科技學(xué)院日省樓建模

工程概況：該工程名為中原科技學(xué)院日省樓，位于鄭州市中牟縣鄭開大道50號，總建筑面積21500平方米，建筑占地面積5428平方米。建筑層數(shù)、高度：地上5層，建筑高度為21.95m（室外地面至主屋面）建筑類別為二類多層建筑，建筑耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，主體結(jié)構(gòu)類型：鋼筋混凝土框架和部分鋼結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)的使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度。建筑主要功能為實驗實訓(xùn)、展廳、電腦教學(xué)、3D打印、工程制圖和教師辦公等。

2.1 新建項目

先打開revit2018軟件進入revit2018，然后選擇新建結(jié)構(gòu)樣板，項目建立完成；

2.2 建立軸網(wǎng)

軸網(wǎng)是建模的標(biāo)尺，精確定位構(gòu)件的空間位置是以軸網(wǎng)為參照基準(zhǔn)的，所以在建模的第一步要建立軸網(wǎng)，由于結(jié)構(gòu)施工圖中軸網(wǎng)是直線型，那么在建模時也選擇直線型建立軸網(wǎng)。

2.3建立標(biāo)高

標(biāo)高是建模高度的基準(zhǔn)，各類構(gòu)件的放置高度都是以標(biāo)高為基準(zhǔn)，設(shè)置偏移量進行高度定位，并且在各標(biāo)高面進行各高度的結(jié)構(gòu)模型建模。

2.4柱建模

第一步建立不同截面的柱構(gòu)件，具體步驟是點擊柱體，然后選擇屬性的對話框，根據(jù)柱結(jié)構(gòu)圖定義柱子的類型、混凝土強度、截面尺寸以及高度等信息。

賦值完所有的柱子類型之后然后點擊布置，按照它在軸網(wǎng)的位置進行布置，值得注意的是，因為軟件開啟了對象捕捉，所以捕捉點一般是型心，可能和該柱子的準(zhǔn)確位置有偏差，這個時候可以選中該柱子，在左側(cè)對話框編輯平面上的偏移，就可以順利的布置柱子正確的位置，或者在布置時使用柱邊線，可以使得邊與邊對正；調(diào)整時可以使用對齊命令對齊圖紙。

還需要注意的是該工程不只有框架柱，還有構(gòu)造柱，而這些柱子在柱網(wǎng)平面圖中是不會有的，需要在設(shè)計說明或者其他各層的，柱子布置完之后，可以查詢它的屬性，看定義是否有錯，若有，可以在屬性上直接修改。具體過程是：先選擇屬性查詢功能，然后在選擇需要檢查的構(gòu)件，點擊右鍵，然后就會出現(xiàn)一個界面，而且此功能可以查詢所有的圖元構(gòu)建屬性。

柱的轉(zhuǎn)化是處理圖紙→導(dǎo)入圖紙→點選識別、選線識別→一鍵轉(zhuǎn)化，然后柱可被自動識別。而且柱的識別相對準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)化功能也更能保證模型信息的精準(zhǔn)性。

2.5建立梁

建立梁的步驟和建立柱子的第一步一樣，都需要先建立不同截面的梁類型；在定義的時候，可以選擇“屬性”，選擇合適的形狀再進行編輯，若是有不規(guī)則的截面，還可以新增族類型，并進行放置；同樣定義完梁之后就可以按照其在軸網(wǎng)上的位置進行布置，偏移也和柱子的偏移方法一樣。

梁的轉(zhuǎn)化與柱類似，同樣是處理圖紙→導(dǎo)入圖紙→點選識別、選線識別→一鍵轉(zhuǎn)化，然后梁可被自動識別。而且梁的識別也會因為圖紙的不標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)錯誤，甚至識別出來的跨數(shù)都有可能是錯的，所以如果工程量不大，建議手動建模，這樣更能保證模型信息的精準(zhǔn)性。

2.6建立板

板模型的建立是不能一鍵轉(zhuǎn)化的，手動建立的步驟與柱梁類似，布置的方式分為手動布和自動布置兩種。在自動布置的時候必須注意兩點，其一是在布置板的時候，必須要有梁和柱形成閉合的區(qū)間，否則只能手動布置，不能點選識別。還有一點是有的板的厚度和標(biāo)高是不一樣的，所以在建立的時候必須嚴格按照板的原位標(biāo)注設(shè)置板信息。

2.7一鍵翻模

2.8轉(zhuǎn)化

轉(zhuǎn)化首先需要導(dǎo)入圖紙，具體步驟是找到“鏈接CAD”按鈕，點擊就會出現(xiàn)對話框，然后在電腦上選擇柱網(wǎng)所在的CAD圖紙，點擊確定導(dǎo)入，由于導(dǎo)入的圖紙可能是結(jié)構(gòu)總圖，或者有鋼筋施工圖，節(jié)點大樣圖，直接導(dǎo)入會出現(xiàn)文件過大卡頓、后續(xù)操作費力，所以首先要對圖紙進行分解處理，具體操作是在CAD里面使用成塊復(fù)制，粘貼到一個新的CAD圖紙里面。如果圖紙很標(biāo)準(zhǔn)的情況下，柱子是可以直接很準(zhǔn)確的識別出來的，但是若是圖紙不標(biāo)準(zhǔn)，識別的時候很容易出現(xiàn)錯誤，在這種情況下就要手動布置了。

2.9介紹幾個重要功能以及常見問題解決方法：

2.9.1 臨時隱藏：

熟練使用隱藏和顯示圖元所需要的使用的快捷鍵：臨時隱藏圖元HH；臨時隔離圖元HI；重置臨時隱藏/隔離圖元HR。如果將臨時隱藏的圖元應(yīng)用到視圖后，快捷鍵HR將不能恢復(fù)被隱藏的圖元，此時點擊繪圖窗口左下角區(qū)域小燈泡圖標(biāo)顯示或隱藏圖元。在revit使用過程中，常遇到導(dǎo)入了CAD圖紙在視圖中找不到的問題，此時我們可以雙擊鼠標(biāo)滾輪迅速進入視圖中心，找到圖紙再進行解鎖，移動操作。

2.9.2 畫的柱視圖中不顯示：

在進行柱的創(chuàng)建的時候默認放置方式為深度，表示柱是由放置高度平面向下布置，在結(jié)構(gòu)樣板中創(chuàng)建的項目當(dāng)中默認的視圖范圍只能看到當(dāng)前平面向上的圖元，也就導(dǎo)致了創(chuàng)建的柱顯示不出來。所以一般在創(chuàng)建柱的時候?qū)⒎胖蒙疃雀臑楦叨取?/p>

2.9.3 創(chuàng)建的標(biāo)高沒有對應(yīng)的視圖：

通過復(fù)制、陣列標(biāo)高不會在樓層平面自動生成樓層平面視圖，需要通過視圖選項卡創(chuàng)建面板中的平面視圖下拉列表中的樓層平面選項新建新的樓層平面視圖。

2.9.4 視圖范圍：

視圖范圍中的頂和底指的是當(dāng)前平面的的主要范圍，剖切面和視圖深度決定在當(dāng)前平面能看到的圖元范圍，也就是說在剖切面到視圖深度范圍內(nèi)可以看到，在剖切面到頂?shù)姆秶膱D元除了窗、櫥柜和常規(guī)模型外是看不到的。也就是說如果這三種圖元位于剖面到頂?shù)姆秶脑捠强梢燥@示在視圖中的，以標(biāo)高2為例：

2.9.5 創(chuàng)建圖元在樓層平面不可見：

導(dǎo)致創(chuàng)建的圖元在視圖中不顯示的原因有很多，首先檢查視圖范圍，檢查創(chuàng)建的圖元是否在當(dāng)前視圖范圍內(nèi)；第二檢查視圖控制欄中的顯示隱藏圖元選項，檢查該圖元是否能夠顯示；第三檢查屬性框內(nèi)圖形選項中的規(guī)程是否為協(xié)調(diào)；第四檢查屬性框內(nèi)范圍選項中的裁剪是否打開了剪裁視圖；第五通過V V快捷鍵進入可見性圖形替換窗口檢查該圖元是否未勾選可見性以及是否有過濾器。

2.9.6 屬性，項目瀏覽器關(guān)閉：

在revit使用過程中如果將屬性或者項目瀏覽器關(guān)閉后，可以在視圖選項卡窗口面板中的用戶界面下拉列表里進行勾選來調(diào)出被關(guān)閉的屬性和項目瀏覽器。

2.9.7 雙擊誤觸解決方法：

在使用revit建模過程中常會由于雙擊模型中的構(gòu)件進入到族編輯視圖中去，然而有時不需要進行族的編輯工作，為了避免由于雙擊導(dǎo)致的不確定性后果，可以在選項菜單中的用戶界面選項卡雙擊選項將族的雙擊操作置為無反應(yīng)。

2.9.8 剖面框：

revit三維視圖里面剖面框功能用于觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整的功能，也可以觀察局部的錯誤及時改正，具體操作為：進入到三維視圖中去，我們直接找到剖切框命令欄，勾選剖切框即可，勾選剖切框之后，我們就可以看到模型外側(cè)有了一個外框，我們可以移動剖切框，來獲得不同的模型剖切效果，當(dāng)我們需要返回查看完整模型的時候，可以在屬性窗口中，取消勾選剖切框，我們就可以正常查看完整模型了。

第3章 如何利用BIM模型進行碰撞分析？

碰撞檢查是BIM模型應(yīng)用最多的功能之一，也同樣是二維時代轉(zhuǎn)向三維時代的重要標(biāo)志。在建筑結(jié)構(gòu)與管線設(shè)計中碰撞檢查也是一直都最實用的功能之一。通過“三維視圖校審”可以發(fā)現(xiàn)大量在設(shè)計中隱藏的問題，在真實建造施工之前理論上能100%消除各類碰撞，減少返工，縮短工期，節(jié)約成本。

下面我們來具體說明一下BIM碰撞檢測的詳細功能以及使用流程：

硬碰撞：單專業(yè)碰撞：圍護支撐與樓面碰撞、集水井與基礎(chǔ)承臺之間碰撞、樓梯與梁板碰撞、內(nèi)裝構(gòu)件等。多專業(yè)碰撞：建筑與結(jié)構(gòu)碰撞（門窗與結(jié)構(gòu)梁柱、建筑線腳與雨棚等構(gòu)件碰撞）、結(jié)構(gòu)與機電碰撞（管線穿梁柱）、機電與建筑碰撞（防火卷簾門箱體與管線穿插、預(yù)留洞口與風(fēng)管錯位）等實體在空間上存在交集。這種碰撞類型在設(shè)計階段極為常見，發(fā)生在結(jié)構(gòu)梁板柱、維護、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和空調(diào)管道和給排水管道三者之間。

軟碰撞：管線未考慮保溫層設(shè)置導(dǎo)致間隙不足，檢修口預(yù)留位置不足，門窗開啟半徑與管線碰撞；大意指實際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關(guān)施工要求（安裝、維修）或者規(guī)范要求，軟碰撞也包括基于時間的碰撞需求，指在動態(tài)施工過程中，可能發(fā)生的碰撞，例如場布里的車輛行駛、塔吊等施工機械的運作。實體與實體在空間上并不存在交集，但兩者之間的距離D比設(shè)定的公差T小時即被認定為碰撞。該類型碰撞檢測主要出于安全、施工便利等方面的考慮，相同專業(yè)間有最小間距要求，不同專業(yè)之間也需設(shè)定的最小間距要求，還需檢查管道設(shè)備是否遮擋墻上安裝的插座、開關(guān)等。

利用revit軟件建立BIM模型，在模型校核清理鏈接之后通過碰撞檢查系統(tǒng)運行操作并自動查找出模型的碰撞點，目前Navisworks、Revit、Fuzor、橄欖山插件等具備碰撞檢查功能，可獲取需要的碰撞檢查報告。主要工作分為以下五個階段：①各個專業(yè)模型提交②模型審核并修改③系統(tǒng)后臺自動碰撞檢查并輸出結(jié)果④專業(yè)人員復(fù)查并查找相關(guān)圖紙⑤撰寫并提供碰撞檢查報告⑥根據(jù)碰撞報告修改優(yōu)化模型;⑦重復(fù)以上工作，直到無碰撞為止。

碰撞檢測是BIM技術(shù)應(yīng)用初期最易實現(xiàn)、最直觀、最易產(chǎn)生價值的功能之一。利用軟件將二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維模型的過程，不但是個校正的過程，解決漏和缺的問題，實際上也可以是模擬施工的過程，在圖紙中隱藏的空間問題可以輕易的暴露出來，解決錯和碰的問題。這樣的一個精細化的設(shè)計過程，能夠提高設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計人現(xiàn)場服務(wù)的時間。最近我們也正好要做碰撞檢查，真的是發(fā)現(xiàn)不做不知道，一做嚇一跳。把圖紙問題提前暴露出來正是搞BIM的初心。

根據(jù)美國建筑行業(yè)研究院2007頒布美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，建筑業(yè)無效工作(浪費)高達57%。BIM就是解決建筑業(yè)資源浪費，建立建筑業(yè)低碳經(jīng)濟時代的有效方法。美國斯坦福大學(xué)在總結(jié)BIM技術(shù)價值時發(fā)現(xiàn)，使用BIM技術(shù)可以消除40%的預(yù)算外變更，通過及早發(fā)現(xiàn)和解決沖突可降低10%合同價格。

對于大型復(fù)雜的工程項目，包括劇院，綜合商場，學(xué)校，醫(yī)院等公共設(shè)施，采用BIM技術(shù)進行碰撞檢查有著明顯的優(yōu)勢及意義。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題，這些都是在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中很難被發(fā)現(xiàn)。所以與傳統(tǒng)2D管線綜合對比，三維管線綜合設(shè)計的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在如下方面：

BIM模型將所有專業(yè)放在同一模型中，對專業(yè)協(xié)調(diào)的結(jié)果進行全面檢驗，專業(yè)之間的沖突、高度方向上的碰撞是考量的重點。模型均按真實尺度建模，傳統(tǒng)表達予以省略的部分(如管道保溫層等)均得以展現(xiàn)，從而將一些看上去沒問題，而實際上卻存在的深層次難以發(fā)現(xiàn)的問題暴露出來。

土建及設(shè)備全專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，全方位的三維模型可在任意位置剖切大樣及軸測圖大樣，觀察并調(diào)整該處管線的標(biāo)高關(guān)系。BIM軟件可全面檢測管線之間、管線與土建之間的所有碰撞問題，并反提給各專業(yè)設(shè)計人員進行調(diào)整，理論上可消除所有管線碰撞問題，但是需要在執(zhí)行階段嚴格落實不能出現(xiàn)疏忽情況。

下面我們通過revit軟件里面協(xié)作一欄里面的碰撞檢查進行了檢查，通過自檢發(fā)現(xiàn)了一下結(jié)構(gòu)上面的沖突，通過不斷地碰撞檢查；修改，解決這些沖突；以結(jié)構(gòu)自檢，結(jié)構(gòu)給排水，結(jié)構(gòu)建筑為例進行碰撞分析；由于中原科技學(xué)院日省樓的總體模型因素控制，因為暖通體量太小，結(jié)構(gòu)與暖通便不再進行碰撞分析

3.1結(jié)構(gòu)自我沖突報告

沖突報告項目文件: C:UsersAdministratorDesktop日省日省樓結(jié)構(gòu)信息模型.rvt

創(chuàng)建時間: 2021年4月22日 星期四 11:12:00

上次更新時間:

沖突報告結(jié)尾

結(jié)構(gòu)上的碰撞要遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計原則進行修改調(diào)整，比如柱切墻，結(jié)構(gòu)柱切梁、結(jié)構(gòu)柱切板、大梁切小梁、長梁切短梁、大板切小板、結(jié)構(gòu)墻切梁等碰撞切割方式，由具體工程性質(zhì)來決定。本工程為框架結(jié)構(gòu)，按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，將其思想滲透到BIM里面進行結(jié)構(gòu)專業(yè)碰撞調(diào)整

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則具體內(nèi)容是

1、剛?cè)岵汉侠淼慕ㄖY(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀摹＝Y(jié)構(gòu)剛度大了變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；而柔性結(jié)構(gòu)雖然可以很好的消減外力，但容易出現(xiàn)傾覆，因為無法承受大承載力。結(jié)構(gòu)是剛多一點好，還是柔多一點好？剛到什么程度或柔到什么程度才算合適呢？我個人認為剛多點使工程不經(jīng)濟，造成造價過高，而且應(yīng)變能力差。柔多一點雖然造價便宜但是必然產(chǎn)生變形以適應(yīng)外力，太柔的結(jié)果必然是太大的變形。甚至?xí)?dǎo)致立足不穩(wěn)而失去根本。這些問題歷來都是專家們爭論的焦點，現(xiàn)今的規(guī)范給出的也只是一些控制的指標(biāo)，但無法提供精確答案。

2、多道防線：安全的結(jié)構(gòu)體系是層層設(shè)防的，災(zāi)難來臨，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)都在通力合作，前仆后繼。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構(gòu)件上，是非常非常危險的。如土建結(jié)構(gòu)中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現(xiàn)了多道防線的設(shè)計思路。

3、抓大放小：在框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系中具有“強柱弱粱”、“強剪弱彎”等的說法也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常重要的概念。明智之舉是要讓次要構(gòu)件先去承擔(dān)災(zāi)難。“寧為玉碎，不為瓦全”，如果平均用力，可能會“玉石俱粉”，損失則更大矣！在鋼框架結(jié)構(gòu)中，柱倒了，粱會跟著倒；而梁倒了，柱還可以不倒的。可見柱承擔(dān)的責(zé)任比梁大，柱不能先倒。為了保證柱是在最后失效，我們故意把梁設(shè)計成相對薄弱的環(huán)節(jié)，使其破壞在先，以最大限度減少可能出現(xiàn)的損失。如果梁柱等同看待，企圖讓他們都“堅不可摧”，則可能會造成同時破壞，后果會更糟糕，損失會更大。所以關(guān)鍵時刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。有舍才有得，舍是為了得。

再次通過revit軟件碰撞檢查進行檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與給排水上面的沖突，并通過溝通給排水負責(zé)人協(xié)商調(diào)整提出意見，或是管道標(biāo)高改動，或是結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸在受力保證的前提下進行適當(dāng)調(diào)整；若是無法調(diào)整，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開動套管，前提是保證受力穩(wěn)定。

3.2結(jié)構(gòu)與給排水沖突報告

新時代，隨著人們生活水平的提高，人們對于住宅也提出了新的要求，不但要求住得下、分得開也要求住宅功能齊全，住宅面積和平面布局都能隨心所欲的控制；人們的生活中需要的設(shè)備，對于給排水都是需要精心分析和控制的，給排水作為非常重要的一部分在設(shè)計中的問題也需要好好考慮并解決。

一般情況下管道的結(jié)構(gòu)形式由給排水專業(yè)提供，結(jié)構(gòu)根據(jù)管道的用途（排水系統(tǒng)，給水系統(tǒng)，污水系統(tǒng)，雨水系統(tǒng)）、工作條件（承壓或者非承壓）、口徑、流量、埋置深度、水文地質(zhì)條件、敷設(shè)方式、和經(jīng)濟指標(biāo)從專業(yè)角度提出意見給給排水專業(yè)。

當(dāng)管道與結(jié)構(gòu)無法錯開時，管道可以設(shè)置與結(jié)構(gòu)構(gòu)件柔性鏈接；以防抗震、偶然荷載致使的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生微小撓度變形，使得與管道碰撞損毀，應(yīng)預(yù)設(shè)柔性材料作為中介物質(zhì)柔性連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件和管道開洞套管。

再介紹一個重要操作：我們再進行日省樓建筑建模時，由于模型過大，采用分工協(xié)作方式進行建模，而后鏈接2、3、4、5層建筑模塊到1層模型中并綁定鏈接，解組，這樣可以進行建筑部分的模型整合操作，但是我們需要將結(jié)構(gòu)模型與建筑模型進行碰撞，所以再將整合后的建筑模型連接到結(jié)構(gòu)模型中時需要注意整合后的建筑模型里面2、3、4、5層子鏈接需要采用“附著”方式進行鏈接，這樣在最后模型連接到結(jié)構(gòu)模型中時可以顯示出來進行接下來的碰撞分析。

建筑模型整合完畢后與結(jié)構(gòu)模型碰撞分析，找到碰撞位置再與建筑專業(yè)負責(zé)人溝通制訂避讓方案。

3.3結(jié)構(gòu)與建筑沖突報告

沖突報告項目文件: C:UsersAdministratorDesktop日省日省樓建筑日省樓結(jié)構(gòu)信息模型.rvt

創(chuàng)建時間: 2021年4月23日 星期五 11:59:54

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沖突報告結(jié)尾

在結(jié)構(gòu)專業(yè)自我碰撞檢查后與給排水專業(yè)、建筑專業(yè)碰撞分析調(diào)整方案，再進行與電力系統(tǒng)碰撞，并通過溝通電力系統(tǒng)排布負責(zé)人解決電力未被包絡(luò)到土建工程中去的問題，調(diào)整管線、線管配件、照明設(shè)備、電氣裝置、橋架的相對位置使其不該暴露在建筑凈空內(nèi)的部分充分嵌入土建工程中去；由剖面框功能進行審核模型，標(biāo)注出暴露位置給電力負責(zé)人提出意見并敦促其調(diào)整方案。

第四章 在BIM技術(shù)應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)受力以及配筋優(yōu)化途徑

近年來隨著BIM技術(shù)的不斷推廣，有關(guān)BIM的軟件層出不窮，如國外的Revit、Bentley等軟件。但這些軟件都不能直接與國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范以及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)很好的結(jié)合，所以主要還是應(yīng)用在建筑及設(shè)備專業(yè)。這被國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件公司所重視，中國建筑科學(xué)研究院2016年推出了自己研發(fā)的PBIMS、它是從建筑到結(jié)構(gòu)到設(shè)備一套完整的設(shè)計軟件，盈建科股份在2016年也發(fā)布了YJK與Revit互轉(zhuǎn)的設(shè)計軟件。

它是在Revit平臺之上安裝自己研發(fā)的與Revit結(jié)合的YJK軟件，可以將YJK中搭建的結(jié)構(gòu)模型，通過參數(shù)匹配，轉(zhuǎn)換到Revit中，也可以將Revit中建立的三維模型轉(zhuǎn)到Y(jié)JK中，在設(shè)計過程中難免會出現(xiàn)修改，它可以將修改的模型進行即時轉(zhuǎn)換。

實際上國內(nèi)的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件就是我們所說的BIM軟件的一種。我們都知道BIM（Building Information Modeling）通常被譯為建筑信息模型，我們所建立的模型就是建筑結(jié)構(gòu)模型，里面包含著各種信息如：構(gòu)件材料信息、荷載信息、地震信息、風(fēng)雪信息、調(diào)整信息等等，這些信息都是為結(jié)構(gòu)計算分析做準(zhǔn)備的。所以對于我們結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，我們并不是落后了，而是我們一直在BIM這條路上行走。但是結(jié)構(gòu)計算并不是僅僅計算完就結(jié)束了，我們必須以施工圖的方式將其結(jié)果表達出來，目前我們的施工圖標(biāo)準(zhǔn)是二維的標(biāo)準(zhǔn)，是在圖紙上展現(xiàn)出來的，要實現(xiàn)真正的BIM，必須制定BIM的標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)許多設(shè)計院及高校正在參與編制BIM標(biāo)準(zhǔn)，還需要一段時間。比如YJK-Revit軟件在出混凝土結(jié)構(gòu)施工圖時為了符合圖集16G101的要求，仍然采用的是傳統(tǒng)的平面表示方法。以及我們平時畫的混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點詳圖都是平面表示。這就存在許多問題：就拿Revit軟件來說，在Revit中我們所有構(gòu)件都是由族組成的。如果需要像平面圖一樣的節(jié)點，我們就必須自己創(chuàng)建族，而且結(jié)構(gòu)節(jié)點中大多都是為了表達構(gòu)件中鋼筋的排布，所以在族中創(chuàng)建節(jié)點時，必須布置上鋼筋，這就需要花費很多時間和精力。目前Revit族庫中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件族僅僅只能滿足最基本的建模需求，構(gòu)造節(jié)點做法還沒有，這就需要用戶自己去創(chuàng)建。況且，要以平面圖的方式表達出來，還要設(shè)置線型，有些需設(shè)置圖層，區(qū)分粗細、虛實及顏色，而在Revit中每一根線條都是與實體構(gòu)件相關(guān)的，是不可以隨意修改的，雖然也能進行線型設(shè)置，但是比起CAD來，就需要花費更多的時間和精力。而我們應(yīng)用BIM的目的是為了節(jié)省時間，提高效率，把設(shè)計簡單直觀化，所以目前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是不適合BIM的。實際上，我們可以借鑒一下鋼結(jié)構(gòu)軟件的節(jié)點三維出圖模式，國內(nèi)大部分鋼結(jié)構(gòu)計算軟件都可以以三維的方式出鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點圖，同時附有平面和立面圖、構(gòu)件的尺寸及焊縫要求都是在平面或立面圖中表達的，能不能將其改進一下，全部在三維視圖中表達，不需要圖紙，直接在電腦或手機中查閱，電子存檔，對各個構(gòu)件進行電子編碼，工廠加工，現(xiàn)場按編碼順序指揮施工。近幾年隨著裝配式結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)也會像鋼結(jié)構(gòu)一樣拆分成一個個構(gòu)件，然后工廠加工，現(xiàn)場拼裝。這種流水作業(yè)的方式已經(jīng)在一些大型施工企業(yè)得到應(yīng)用。以后隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟，我們甚至可以將構(gòu)件進行3D打印。這就進一步體現(xiàn)出BIM技術(shù)的重要性。計算機的出現(xiàn)擺脫了建筑設(shè)計行業(yè)長期以來一直用手工畫圖的習(xí)慣，也許BIM出現(xiàn)也會給建筑設(shè)計行業(yè)進行一次新的技術(shù)革新，讓設(shè)計徹底實現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)變。作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的每個人，我們都不會忘記當(dāng)初在大學(xué)里學(xué)的畫法幾何課，它就是培養(yǎng)人的二維到三維，三維到二維的一種思維轉(zhuǎn)換能力，實際上，我們現(xiàn)實中所接觸的物體都是三維的，只是為了將其展現(xiàn)在圖紙上，便于觀看、保存，不得不將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎S畫面。隨著BIM技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級，我們不必那么麻煩的進行二維設(shè)計，學(xué)生們也不用再學(xué)畫法幾何，設(shè)計從頭到尾都是三維的，給人展示的也更加直觀。要實現(xiàn)完全三維模式，不是一兩年就能實現(xiàn)的，也不是一兩個軟件就能實現(xiàn)的，它需要更多不同領(lǐng)域的科技做支撐，也許我們目前用的Revit、Bentley 軟件只是一種初級的BIM軟件，隨著科技的發(fā)展，未來完全三維模式也許會成為現(xiàn)實。BIM的優(yōu)點就是體現(xiàn)在各專業(yè)之間能夠協(xié)同工作，減少各專業(yè)及專業(yè)內(nèi)部的相互碰撞。對于大型項目，一個人是無法短時間內(nèi)完成的，需要專業(yè)內(nèi)部多人協(xié)作，目前應(yīng)用Revit中工作集需要很強大的電腦配置才可以實現(xiàn)，這就對電腦硬件是一種挑戰(zhàn)。雖然許多公司推薦使用它們的云存儲平臺（就是將Revit中的中心文件存入云存儲平臺上，可以多人在這個平臺上同步設(shè)計），但云平臺也存在網(wǎng)速和安全的問題。網(wǎng)絡(luò)就像水管一樣，總水管的管徑是有限的，到高峰時期，大家都用的時候，勢必網(wǎng)速會減慢，從而影響存儲速度。至于安全問題，雖然設(shè)置了密碼，但畢竟文件是存儲在企業(yè)外部的，只要那些試圖訪問的人擁有登錄密碼就能通過任何網(wǎng)絡(luò)端點訪問。而且這兩個問題都是無法掌控的。再者無論是升級電腦硬件還是云平臺存儲都需要企業(yè)支付更多的開支，況且還有購買關(guān)于BIM類的軟件開支，對于中小的設(shè)計企業(yè)來說更是雪上加霜，而這部分增加的費用對于一般不了解BIM的建設(shè)企業(yè)是不愿意支付的。這也是好多中小型設(shè)計企業(yè)不愿使用BIM的一個主要原因之一。隨著科技的不斷發(fā)展，近些年國家開始大范圍進行5G網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，相信當(dāng)5G時代到來時，BIM會有一個質(zhì)的飛越，所存在的問題也會一個個解決掉，任何一次技術(shù)革新都不是那么容易的，需要一代又一代人的努力，所以我們每一個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者都不要只看到BIM技術(shù)在使用中存在的缺點而忽略了它的優(yōu)點。

BIM有著清晰的設(shè)計流程：目前主流的設(shè)計流程是利用PKPM、YJK等有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進行結(jié)構(gòu)建模、空間上的整體結(jié)構(gòu)受力和變形分析及截面設(shè)計，再使用二維的繪圖軟件來進行傳統(tǒng)施工圖的繪制。基于 BIM 技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程是:(1)結(jié)構(gòu)專業(yè)從BIM數(shù)據(jù)庫里面導(dǎo)出建筑幾何信息，設(shè)計結(jié)構(gòu)方案模型并進行簡單的結(jié)構(gòu)分析，并不斷調(diào)整優(yōu)化，完成初步的結(jié)構(gòu)選型布置；(2)建立初步分析階段模型，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)受力與變形計算，完成截面設(shè)計，仍然需要不斷調(diào)整，優(yōu)化，各專業(yè)碰撞分析、利用BIM軟件完成施工圖初步設(shè)計。打破傳統(tǒng)的到施工圖階段結(jié)構(gòu)工程師才比較深入的去設(shè)計結(jié)構(gòu)模型。從而結(jié)構(gòu)工程師能從方案階段參與到結(jié)構(gòu)設(shè)計，對工程的造價控制起到很好的控制。

綜上所述，BIM帶給行業(yè)的是飛躍式的發(fā)展，在應(yīng)用上還存在一些問題須要改良，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，不斷地進行BIM技術(shù)的應(yīng)用研究和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，總結(jié)經(jīng)驗，才能夠促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的更好發(fā)展，為整個建筑行業(yè)創(chuàng)造更大的時間經(jīng)濟效益。只有在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，真正地將BIM技術(shù)應(yīng)用好，才能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量，保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、美觀及舒適性

參考文獻

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[BIM碰撞檢查技術(shù)對建筑施工圖紙的優(yōu)化探析] 李小娟 2019-12-19 全文

致 謝

時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進入了尾聲。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!

說心里話，作為一個本科生，在最初試圖以BIM為題材進行研究時，還是頗有顧慮的，最大的難題在于自己對BIM缺乏更深層次的了解，幾經(jīng)醞釀思索，最后在郭老師的鼓勵和幫助下，最終確定對BIM在結(jié)構(gòu)方向進行分析研究，由此才展開此論文的撰寫工作。

本學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師郭彥華的親切關(guān)懷與細心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，郭老師始終都給予了細心的指導(dǎo)和不懈的支持，并且在耐心指導(dǎo)論文之余，郭老師仍不忘拓展我們的技能視野，讓我們感受到了建筑的美妙與樂趣。值得一提的是，郭老師宅心仁厚，閑靜少言，認真負責(zé)，在他的身上，我們可以感受到一個學(xué)者的嚴謹和務(wù)實，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟經(jīng)師易得，人師難求，希望借此機會向郭老師表示最衷心的感謝!此外，本文最終得以順利完成，也是與土建學(xué)院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導(dǎo)，但在我的學(xué)習(xí)和技能應(yīng)用方面也給我提供了不少的意見和教育，提出了一系列可行性的建議，特別是BIM課孫爽老師，在此向他們表示深深的感謝!最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對理工科的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負父母對我的殷殷期望!我一定會好好孝敬和報答他們

張陽

2021年05月于河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院

附錄1 中英文論文翻譯

中文原文：

隨著城市化規(guī)模的擴大，我們地鐵線路的規(guī)劃也就越來越多，而地鐵作為一項現(xiàn)代軌道交通中非常需要規(guī)劃的工程，還需要考慮到許多線路的碰撞問題。但隨著BIM技術(shù)的加入之后，我們不僅僅可以更好的規(guī)劃線路問題，也可以更好的考慮到地下管線的碰撞問題，從中大幅度減少設(shè)計與施工難度，提高工程的工作效率。接下來，就讓我們詳細了解一下BIM技術(shù)是如何在地鐵項目中使用的吧。

一、BIM技術(shù)在地鐵車站綜合管線中的碰撞檢查

傳統(tǒng)的地鐵建設(shè)中，碰撞檢查需要在各專業(yè)設(shè)計圖紙匯總后才能實施，耗時耗力，而采用BIM技術(shù)，可以在建造前就對建筑的管線等進行碰撞檢查，優(yōu)化凈空和管線排布方案，消除硬碰撞并盡可能地避免軟碰撞，減少錯誤損失和返工。

地鐵車站綜合管線設(shè)計階段較土建工程及風(fēng)水電等管線方案設(shè)計階段滯后，綜合管線的設(shè)計應(yīng)在土建、風(fēng)水電以及其他管線專業(yè)方案的BIM模型基礎(chǔ)上進行。信息化的模型提供空間位置數(shù)據(jù)，可隨時通過碰撞檢查進行調(diào)整，達到快速優(yōu)化的目的。碰撞檢測由BIM系統(tǒng)自動完成，即時列出檢測報告，避免人工檢查遺漏，相對于傳統(tǒng)的CAD手段，具有更高的效率和精確度。

主要流程點：建立土建模型→建立管線、設(shè)備模型→碰撞檢測→碰撞排除→交付

二、BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用價值

BIM技術(shù)具有可視化的特點，在招投標(biāo)中應(yīng)用BIM技術(shù)軟件創(chuàng)建地鐵車站模型，進行色彩渲染和制作動畫，很直觀地顯示地鐵車站的設(shè)計效果，為業(yè)主解決不便理解的困擾。基于BIM技術(shù)，能夠提前對重要部位的安裝進行動態(tài)展示，提供施工方案討論和技術(shù)交流的虛擬現(xiàn)實信息。地鐵施工對周邊建筑物可能會產(chǎn)生影響，通過BIM技術(shù)則可以模擬地鐵施工對周邊建筑物的影響，結(jié)合加固技術(shù)，判斷各個構(gòu)件間布置是否合理，并控制施工的進度，對施工進行全面的質(zhì)量檢查和觀測，動態(tài)仿真模擬變化趨勢，提出改進的措施。

三、BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用價值

地鐵車站是整個地鐵網(wǎng)絡(luò)的中樞，它不僅承擔(dān)著人員匯集與疏散的功能，更要承擔(dān)地鐵各專業(yè)設(shè)備和整個系統(tǒng)運行的功能，地鐵車站的設(shè)計至關(guān)重要。一個車站的設(shè)計，包含了多種專業(yè)，在傳統(tǒng)的設(shè)計中，ISCS、BUS、FAS、PA、PIS等各個專業(yè)工程師很難達到統(tǒng)一。BIM技術(shù)提供了一個協(xié)同設(shè)計平臺，能夠促進各專業(yè)的有效溝通，將所有資源進行整合。BIM的應(yīng)用使設(shè)計溝通更加方便，易于調(diào)整和改進，從而優(yōu)化設(shè)計。

四、BIM技術(shù)在運營和維護中的應(yīng)用價值

對運營維護階段而言，采用BIM技術(shù)，可實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實、資產(chǎn)統(tǒng)計、空間等管理，建筑系統(tǒng)分析和災(zāi)害應(yīng)急模擬等。BIM模型可以提高運營和維護的效率，降低成本，提高地鐵的使用壽命，規(guī)避運維風(fēng)險。

BIM在地鐵項目中已經(jīng)逐步開始應(yīng)用，并在信息化施工、合理布置施工工序、加快施工速度、節(jié)約工程造價等方面取得了良好的效果。隨著城市規(guī)模的擴大與智慧城市的需求，提高信息化管理也是如今建筑行業(yè)最需要考慮到的要點。

五、BIM技術(shù)在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計上的參與

應(yīng)用BIM核心建模軟件Revit Structure 2018建立地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)段的BIM三維模型，通過支座檢查、物理模型和分析模型的一致性檢查完善BIM模型，并將完善的BIM模型導(dǎo)入BIM技術(shù)配套軟件Robot Structure Analysis 2014軟件進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。

Revit Structure是Autodesk公司研發(fā)的BIM核心建模軟件，具有參數(shù)化設(shè)計、系統(tǒng)分析計算、“一處修改，處處修改”、三維模擬檢查碰撞以及協(xié)同工作等功 能，大大提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性，提升了設(shè)計效率，降低了設(shè)計成本。Robot Structure Analysis 2014是專門為BIM計算設(shè)計的一款軟件，能夠通過強大的網(wǎng)格自動劃分、非線性計算以及一套全面的設(shè)計規(guī)范幫助計算復(fù)雜的模型。

一、車站結(jié)構(gòu)建模

由于Revit軟件本身攜帶的構(gòu)件族較少，不能滿足建模的需要，特別是涉及到特殊截面的梁、柱或墻。因此，首先創(chuàng)建需要的構(gòu)件族；其次，選擇針對中國用戶定制的Structure Analysis-DefaultCHNCHS.rte項目樣板文件創(chuàng)建新的項目，使用創(chuàng)建的族文件和系統(tǒng)族文件創(chuàng)建車站站臺區(qū)的3D模型，如圖3所示，在使用結(jié)構(gòu)族創(chuàng)建三維模型的過程中，Revit也創(chuàng)建了用于結(jié)構(gòu)分析的三維分析模型，雙擊項目瀏覽器的分析模型可以進行查看，如圖4所示；最后，根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)置邊界約束以及定義荷載組合。

二、結(jié)構(gòu)分析

對地鐵車站的BIM模型進行支座檢查、物理/分析模型的一致性檢查和碰撞檢查完善BIM模型。使用Revitextensions將完善后的BIM模型發(fā)送到Robot Structure Analysis Professional，在發(fā)送過程中可以對模型進行基本和附加選項的設(shè)置，包含桿端釋放、自重工況、材料、模型轉(zhuǎn)換等，最后得到地鐵車站Robot結(jié)構(gòu)分析模型如圖5所示。由于Robot和Revit具有很好的兼容性，在Revit中關(guān)于模型材質(zhì)、荷載、荷載組合、支座、彈簧約束等的定義均能被Robot識別和使用，不需要重新進行設(shè)置，同時Robot Structure可以將分析結(jié)果反饋給Revit，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)信息的雙向?qū)印?/p>

添加荷載與荷載組合，在Robot中分別定義荷載工況，添加恒荷載與活荷載，恒荷載包括結(jié)構(gòu)和設(shè)備自重、地層壓力、水壓力以及浮力，活荷載包括地面車輛荷載以及產(chǎn)生的側(cè)向力和人群荷載。RobotStructure軟件能夠讀取和使用Revit中關(guān)于荷載組合定義，同時也可以根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009—2012）自動進行荷載組合進行計算。

進行結(jié)構(gòu)分析設(shè)置，在“工程首選”對話框中設(shè)置分析和顯示的一些參數(shù)，例如：單位格式、材料、設(shè)計規(guī)范、網(wǎng)格劃分等。在分析下拉菜單中可以通過添加和刪除方式設(shè)置分析類型，例如基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合、模態(tài)分析、地震分析、時程分析等，本文僅設(shè)置基本組合和標(biāo)準(zhǔn)組合兩種分析。RobotStructure在對結(jié)構(gòu)分析模型劃分單元的同時，會對分析模型進行結(jié)構(gòu)分析檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對結(jié)構(gòu)模型進行修改和調(diào)整，加以完善，最后進行結(jié)構(gòu)計算。

結(jié)構(gòu)分析過程完成后，可以進行分析結(jié)果的查看，以及計算文檔的組織工作。在“結(jié)果”下拉菜單中可以通過彩圖、桿件示意圖和表格的方式查詢結(jié)構(gòu)的反力、位移、力、應(yīng)力詳細的分析等分析結(jié)果。本文通過計算得到了車站的內(nèi)力和位移，由于篇幅的限制，剪力、軸力和變形的計算結(jié)果不一一列出。

三、生成明細表

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，工程項目越來越復(fù)雜，工程量也越來越大，傳統(tǒng)方式統(tǒng)計工程量已難以滿足市場需要，而BIM建筑信息模型可以快速生成構(gòu)件明細表，下面以杭州2號線雙菱路站建立地車站站臺區(qū)的BIM模型為例，介紹墻生成明細表的過程。

首先創(chuàng)建墻的明細表，在類別中選中墻，階段選擇新構(gòu)造，單擊確定，彈出明細表屬性對話框，如圖11所示。在對話框中可以進行字段、過濾、排序、格式和外觀的設(shè)定。在字段對話框中選擇創(chuàng)建墻的明細表中包含的名內(nèi)容，如：體積、制造商、功能、合計、型號、寬度、成本、結(jié)構(gòu)用途、結(jié)構(gòu)說明、防火等級和面積等。

在明細表左上角可以進行屬性、成組、解組、隱藏、在模型中高亮顯示等設(shè)置。

英文譯文：

With the expansion of the scale of urbanization, our subway line planning is more and more, and the subway as a modern rail transit project in great need of planning, also need to consider many line collision problems.But with the addition of BIM Technology, we can not only better plan the line problem, but also better consider the collision problem of underground pipelines, greatly reduce the difficulty of design and construction, and improve the work efficiency of the project.Next, lets learn more about how BIM Technology is used in subway projects.1、Application of BIM Technology in collision inspection of comprehensive pipeline in subway station

In the traditional subway construction, the collision inspection needs to be carried out after the design drawings of various specialties are summarized, which is time-consuming and labor-consuming.Using BIM Technology, the collision inspection can be carried out on the building pipelines before construction, optimizing the clearance and pipeline layout scheme, eliminating hard collision and avoiding soft collision as far as possible, reducing error loss and rework.The comprehensive pipeline design stage of subway station lags behind that of civil engineering, wind, water and power, etc.the design of comprehensive pipeline should be based on BIM model of civil engineering, wind, water and power and other pipeline professional schemes.The information-based model provides spatial location data, which can be adjusted at any time through collision check to achieve the purpose of rapid optimization.Collision detection is automatically completed by BIM system, and the detection report is listed in real time to avoid manual inspection omission.Compared with the traditional CAD method, it has higher efficiency and accuracy.Main process points: building civil engineering model → building pipeline and equipment model → collision detection → collision elimination → delivery2、Application value of BIM Technology in construction

BIM Technology has the characteristics of visualization.In the bidding process, BIM Technology software is applied to create the subway station model, color rendering and animation, which can intuitively display the design effect of the subway station and solve the problem of inconvenient understanding for the owners.Based on BIM Technology, it can dynamically display the installation of important parts in advance, and provide virtual reality information for construction scheme discussion and technical exchange.Subway construction may have an impact on the surrounding buildings.BIM Technology can simulate the impact of subway construction on the surrounding buildings.Combined with reinforcement technology, it can judge whether the layout of each component is reasonable, control the construction progress, conduct comprehensive quality inspection and observation on the construction, dynamically simulate the change trend, and put forward improvement measures.3、Application value of BIM Technology in design

The subway station is the center of the whole subway network.It not only undertakes the function of personnel collection and evacuation, but also undertakes the function of subway professional equipment and the operation of the whole system.The design of subway station is very important.The design of a station includes many specialties.In the traditional design, it is difficult for ISCS, bus, Fas, PA, PIs and other professional engineers to achieve unity.BIM Technology provides a collaborative design platform, which can promote the effective communication among different disciplines and integrate all resources.The application of BIM makes the design communication more convenient, easy to adjust and improve, so as to optimize the design.4、Application value of BIM Technology in operation and maintenance

For the operation and maintenance stage, BIM Technology can realize virtual reality, asset statistics, space management, building system analysis and disaster emergency simulation.BIM model can improve the efficiency of operation and maintenance, reduce costs, improve the service life of subway, and avoid operation and maintenance risks.BIM has been gradually applied in subway projects, and has achieved good results in information construction, reasonable arrangement of construction procedures, speeding up construction speed and saving project cost.With the expansion of city scale and the demand of smart city, improving information management is also the most important point to be considered in the construction industry.5、Participation of BIM Technology in Metro structure design

BIM three-dimensional model of standard section of subway station is established by using BIM core modeling software Revit structure 2018.BIM model is improved by checking the consistency of bearing, physical model and analysis model, and the improved BIM model is imported into BIM Technology supporting software robot structure analysis 2014 for structural internal force analysis.As a BIM core modeling software developed by Autodesk company, Revit structure has the functions of parametric design, system analysis and calculation, ”one modification, everywhere modification“, 3D simulation checking collision and collaborative work, which greatly improves the accuracy of design, improves the design efficiency and reduces the design cost.Robot Structure Analysis

2014 is a software specially designed for BIM calculation, which can help to calculate complex models through powerful automatic mesh generation, nonlinear calculation and a set of comprehensive design specifications.（1）Station structure modeling

Due to the small number of component families carried by the software itself, it can not meet the needs of modeling, especially for beams, columns or walls with special sections.Therefore, firstly, create the component family needed;Secondly, select the structure analysis-defaultchnchs.rte project template file customized for Chinese users to create a new project, and use the created family file and system family file to create a 3D model of the station platform area, as shown in Figure 3.In the process of creating a 3D model using structure family, Revit also creates a 3D analysis model for structural analysis, Double click the analysis model in the project browser to view it, as shown in Figure 4;Finally, according to the geological conditions, the boundary constraints are set and the load combination is defined.（2）Structural analysis

The BIM model of subway station is improved by bearing check, consistency check of physical / analytical model and collision check.Use revitextensions to send the improved BIM model to robot structure analysis professional.During the sending process, you can set basic and additional options for the model, including rod end release, self weight condition, material, model conversion, etc.Finally, you can get the robot structure analysis model of subway station, as shown in Figure 5.Due to the good compatibility between robot and Revit, the definitions of model material, load, load combination, support, spring constraint, etc.can be recognized and used by robot, and there is no need to reset them.At the same time, robot structure can feed back the analysis results to Revit to realize the two-way docking of structural information.Add load and load combination, define load cases in robot, add dead load and live load, dead load includes dead weight of structure and equipment, formation pressure, water pressure and buoyancy, live load includes ground vehicle load, lateral force and crowd load.Robotstructure software can read and use the definition of load combination in Revit, and can also calculate the load combination automatically according to the load code for building structures(GB 5009-2012).Set up the structural analysis, and set some parameters for analysis and display in the ”engineering preference“ dialog box, such as unit format, material, design specification, meshing, etc.In the analysis drop-down menu, analysis types can be set by adding or deleting, such as basic combination, standard combination, modal analysis, seismic analysis, time history analysis, etc.in this paper, only basic combination and standard combination are set.While dividing the structural analysis model into units, robotstructure will carry out structural analysis and inspection on the analysis model, modify and adjust the structural model according to the inspection results, improve it, and finally carry out structural calculation.After the structure analysis process is completed, you can view the analysis results and organize the calculation documents.In the ”results" drop-down menu, you can query the detailed analysis results of reaction, displacement, force and stress of the structure by means of color map, member diagram and table.In this paper, the internal force and displacement of the station are obtained by calculation.Due to the limitation of space, the calculation results of shear force, axial force and deformation are not listed one by one.（3）Generate parts list

With the rapid development of the construction industry, the engineering project is more and more complex, and the quantities are also more and more large.The traditional way to count the quantities has been difficult to meet the needs of the market, and the BIM building information model can quickly generate the component list.Taking the BIM model of the platform area of the subway station of Hangzhou line 2 Shuangling Road station as an example, this paper introduces the process of generating the wall list.First, create a wall schedule, select the wall in the category, select the new structure in the stage, and click OK to open the schedule Properties dialog box, as shown in Figure 11.You can set fields, filter, sort, format and appearance in the dialog box.In the field dialog box, select the name content contained in the schedule for creating walls, such as volume, manufacturer, function, total, model, width, cost, structure usage, structure description, fire rating, area, etc.In the upper left corner of the schedule, you can set attributes, group, ungroup, hide, highlight in the model, etc.

第三篇：復(fù)合材料技術(shù)在當(dāng)代飛機結(jié)構(gòu)上的應(yīng)1

復(fù)合材料技術(shù)在當(dāng)代飛機結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

以碳纖維為增強體的先進復(fù)合材料在20 世紀60 年代中期問世，70年代初即開始應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)。先進復(fù)合材料的應(yīng)用對飛機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、模塊化起著至關(guān)重要的作用。隨著復(fù)合材料設(shè)計和制造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，先進復(fù)合材料在軍、民用飛機上的用量也在不斷擴大。復(fù)合材料用量的劇增，帶動了復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展，使先進復(fù)合材料正在逐步成為一種成熟、穩(wěn)定的航空材料。目前，復(fù)合材料和鋁、鋼、鈦一起，已發(fā)展成為四大航空結(jié)構(gòu)材料。

現(xiàn)代先進民機機體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料用量越來越大。經(jīng)過幾個階段的發(fā)展，已實現(xiàn)了從非承力、次承力構(gòu)件，到尾翼主承力、再到機翼與機身主承力構(gòu)件應(yīng)用。這是飛機性能的要求，也是商業(yè)成功和市場競爭的需要。

國外復(fù)合材料技術(shù)水平和發(fā)展趨勢

復(fù)合材料由于其高比強度、比剛度等優(yōu)異特性，越來越廣泛應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外新研制的飛機不但在水平安定面、副翼、垂尾等結(jié)構(gòu)采用了復(fù)合材料，而且機身、機翼翼盒等主結(jié)構(gòu)也采用復(fù)合材料，使得結(jié)構(gòu)一體化程度高，系統(tǒng)安裝較為簡單、減少零部件數(shù)，縮短總裝時間。復(fù)合材料非比尋常的物理特性和可設(shè)計性，以及近年來生產(chǎn)成本的降低，加速了飛行器結(jié)構(gòu)選材從金屬材料向復(fù)合材料轉(zhuǎn)變的進程。復(fù)合材料的應(yīng)用具有可使飛機結(jié)構(gòu)減重10% ～ 40%、結(jié)構(gòu)設(shè)計成本降低15%～30% 的優(yōu)勢。面對較高的燃油價格和越來越嚴格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)合材料能使飛機減重的優(yōu)點顯得尤為重要。

代表當(dāng)今世界大型民用飛機先進水平的兩大生產(chǎn)商：波音公司和空客集團，從20 世紀80 年代起就開始將先進復(fù)合材料用于大型飛機的結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)驗的積累和先進復(fù)合材料所帶來的效益增加，結(jié)構(gòu)應(yīng)用不斷擴大。波音公司在前期的波音737、波音757 和波音767 幾個機型中，先進復(fù)合材料的應(yīng)用僅涉及了起落架艙門、整流罩、升降輪、方向舵、襟翼和副翼等次承力結(jié)構(gòu)。到了90年代中期，在波音777 研制中將先進復(fù)合材料擴大應(yīng)用到了垂直安定面和水平尾安定面等主結(jié)構(gòu)。空客公司于70 年代中期首次將先進復(fù)合材料應(yīng)用于A300 飛機的垂尾，1987 年在A320 飛機上將先進復(fù)合材料應(yīng)用擴大到了水平尾翼，隨后的A321、A319、A330 和A340 基本保持了相同的應(yīng)用水平，對于將先進復(fù)合材料料應(yīng)用于主機翼結(jié)構(gòu)仍有保留。

進入21 世紀后，波音和空客兩大公司為爭奪新一代大型民用飛機市場，展開了一場先進復(fù)合材料應(yīng)用之爭。波音公司在其新研制的波音787“夢幻”飛機上先進復(fù)合材料的用量達到機體重量的50%，雖然空客公司在先進復(fù)合材料應(yīng)用上采取了一種循序漸近的方式，逐步擴大應(yīng)用范圍，以減低技術(shù)風(fēng)險，在A380 新一代大型客機上，先進復(fù)合材料用量也擴大到了23%。

殘酷的市場競爭使這兩大生產(chǎn)商均將先進復(fù)合材料的用量視為實現(xiàn)飛機機體減重及降低運營成本的有效途徑，從而使先進復(fù)合材料在民用飛機上的應(yīng)用急劇升溫。雖然空客與波音兩大公司在先進復(fù)合材料用量的認知上有所差異，但空客公司由于受到波音公司復(fù)合材料高用量的威脅，在計劃中的A350 飛機上將復(fù)合材料的用量提高到了52%，以形成與波音787 飛機的競爭。A350飛機將在中央翼盒、外翼盒、垂尾、平尾、機身壁板、機身后承壓隔框、龍骨梁等結(jié)構(gòu)上大量采用碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber-ReinforcedPolymer,CFRP)。

這些情況說明了機體結(jié)構(gòu)中先進復(fù)合材料的用量是衡量飛機先進性的重要標(biāo)志之一，尤其是在機翼主結(jié)構(gòu)中應(yīng)用先進復(fù)合材料，能充分體現(xiàn)出飛機結(jié)構(gòu)技術(shù)的先進性。先進復(fù)合材料已逐步成為民用飛機主要結(jié)構(gòu)材料。

近40年的研究結(jié)果和使用經(jīng)驗表明：復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，在疲勞和惡劣的使用環(huán)境下不會造成剩余強度的降低，這些結(jié)論和經(jīng)驗增強了各大公司使用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的信心。復(fù)合材料技術(shù)的進一步發(fā)展，特別是低成本制造技術(shù)的發(fā)展，為復(fù)合材料在民機上的廣泛應(yīng)用提供了良好的技術(shù)平臺，現(xiàn)在和將來的民機結(jié)構(gòu)，大量使用復(fù)合材料已經(jīng)成為可能。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展過程

國外民機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從次承力構(gòu)件——尾翼級主承力構(gòu)件——機翼主承力構(gòu)件的過程，具有典型性。以美國為例，它的發(fā)展過程可以歸納為6 個階段：

第1 階段，20 世紀70 年代初在受力很小的構(gòu)件如前緣、整流罩和口蓋上；

第2 階段，1976 年開始選擇了相應(yīng)的受力不大的部件進行預(yù)研，波音727 升降舵、DC-10 上的方向舵；

第3 階段，1985 年開始仍然是在NASA 的ACEE 計劃下，各大飛機公司開始研制受力較大的尾翼級的部件；

第4 階段，20 世紀80 年代初開始 在生產(chǎn)型飛機上正式設(shè)計應(yīng)用復(fù)合材料方向舵、升降舵；

第5 階段，20 世紀90 年代初在B777 尾翼盒段上使用復(fù)合材料；

第6 階段，現(xiàn)今在波音787 飛機機翼機身主承力結(jié)構(gòu)上使用復(fù)合材料。

復(fù)合材料在民用飛機上應(yīng)用量的急劇增長主要應(yīng)歸功于其技術(shù)的發(fā)展和成熟。20 世紀80 年代后期以來，美國和歐洲針對低成本、輕重量復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)過了TANGO（Technology application to the near term business goals and objectives）計劃、ALCAS(Advanced Low Cost Aircraft Structure)計劃、ACT(Advanced Composite Technology)計劃、AST 計劃等一系列的專項計劃研究，取得了顯著的成果。例如美國實施的A C T 計劃，研究低成本制造工藝技術(shù)的應(yīng)用，目前已開發(fā)了RTM（樹脂轉(zhuǎn)移膜塑成形）、RFI（樹脂膜滲透成形）、VARI（真空輔助成形工藝）、纖維鋪放／纏繞、拉擠成型、自動鋪放和采用大絲束纖維等低成本制造技術(shù)。其中RTM 技術(shù)已在F-22 飛機上大量應(yīng)用（400 多個零件采用R T M 工藝制造）。由于VARI 技術(shù)在降低復(fù)合材料制造成本及大型構(gòu)件整體成型方面的優(yōu)勢，近年來受到廣泛重視。美國洛克希德· 馬丁公司與美國海軍IPT 公司合作，采用VARI 工藝制造P-3 的復(fù)合材料下翼面整流壁板。洛克希德· 馬丁公司已經(jīng)著手進行VARI 工藝在S-

3、C-

5、C-130 等機型上的試驗及驗證工作，加速低成本復(fù)合材料在飛機結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。

這些成果逐漸應(yīng)用于正在研制的民機結(jié)構(gòu)設(shè)計上，促使復(fù)合材料在民機主結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用出現(xiàn)突破性進展。

歐美等國通過系列計劃的持續(xù)性長期研究，對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有了更深入的理解，取得了豐富的經(jīng)驗。這些計劃通過選取基準(zhǔn)平臺，按照“積木塊”式的試驗驗證方法，從試件、元件、典型結(jié)構(gòu)件、構(gòu)件/ 子結(jié)構(gòu)，一直到全尺寸結(jié)構(gòu)（綜合驗證）進行嚴格的考核。經(jīng)過這一過程，不僅建立了材料的基本性能數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)設(shè)計許用值，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計思想得到了評估，結(jié)構(gòu)制造技術(shù)得到了考核，大大加快了新材料、新的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)應(yīng)用于實際工程的進程。如美國在20 世紀90 年代初期的ACT計劃后繼續(xù)開展了AST 計劃（ACT的后續(xù)計劃，20 世紀90 年代中）。尤其是在AST 計劃實施中，NASA與波音公司聯(lián)合開展了先進低成本復(fù)合材料機翼技術(shù)研究，以機翼翼盒為研究對象，通過設(shè)計，制造和試驗等一系列研究，驗證了低成本復(fù)合材料翼盒的制造技術(shù)。

國內(nèi)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)的現(xiàn)狀與差距

我國飛機結(jié)構(gòu)上對復(fù)合材料的應(yīng)用追隨著國際上先進國家的腳步，發(fā)展的歷程基本相同。軍民用飛機的各類舵面上選擇復(fù)合材料結(jié)構(gòu)已經(jīng)很普遍。在運-7 系列支線飛機的腹鰭、方向舵等次結(jié)構(gòu)上應(yīng)用了先進復(fù)合材料。對尾翼級結(jié)構(gòu)也是在80 年代末就開始應(yīng)用研究，到了90年代中期設(shè)計、研制成功了運-7 復(fù)合材料垂尾，并取得了適航證。

我國通過多年的預(yù)研和大量的研制實踐，以低成本復(fù)合材料應(yīng)用為目標(biāo)的技術(shù)研究已經(jīng)取得了可喜的成果，初步形成先進低成本復(fù)合材料制造能力。如Ｚ向縫紉和三維編織增強復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)；低成本RTM、VARTM、RFI、VARFI 成形技術(shù)。這些低成本制造技術(shù)有的已用于產(chǎn)品，有的做了大量工藝、性能試驗件，驗證了工藝的可行性。舵面等次承力結(jié)構(gòu)的低成本V A R I 工藝復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)相比，減重25%，降低制造成本17%。同時在“十一五”期間，完成了民機全尺寸復(fù)合材料尾翼設(shè)計、制造與試驗。使國內(nèi)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)在損傷容限設(shè)計與驗證、無損檢測、加筋整體化結(jié)構(gòu)制造/ 工藝、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)適航驗證等方面上了一個臺階。目前，我國已經(jīng)開始進行復(fù)合材料機翼主結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究工作。由于機翼結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜，連接關(guān)系多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，加工制造難度大。同時機翼需要考慮發(fā)動機吊掛接頭、起落架支撐結(jié)構(gòu)等集中載荷的影響等等。這些特殊要求，給設(shè)計和制造帶來難度。就目前的技術(shù)狀態(tài)看，已經(jīng)可以制造出15m長左右的復(fù)合材料機翼壁板，同時也研制出厚度在40mm以上的大型復(fù)合材料承載接頭。

雖然國內(nèi)在復(fù)合材料的設(shè)計制造方面取得很大進步，但是與國際先進水平比較，尤其是在復(fù)合材料主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計制造技術(shù)方面還是存在相當(dāng)大的差距。復(fù)合材料在飛機結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用情況大致可以分為3 個階段：第1 階段是應(yīng)用于受載不大的簡單零件部件，如各類口蓋、舵面、阻力板、起落架艙門等；第2 階段是應(yīng)用于承力較大的尾翼等次級主承力結(jié)構(gòu)，如垂直安定面、水平安定面、全動平尾、鴨翼等；第3 階段是應(yīng)用于主承力結(jié)構(gòu)，如機翼盒段、機身等。3個階段所涉及的復(fù)合材料制造技術(shù)是3 個不同的層次，在載荷水平上是完全不同的，對構(gòu)件制造技術(shù)的要求也不同，構(gòu)件的尺寸和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有大幅的提高。

國內(nèi)目前的技術(shù)水平處于第2階段的水平。對大型復(fù)合材料整體壁板的設(shè)計制造技術(shù)，由于尺寸及載荷增大使得在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式的選擇與優(yōu)化、設(shè)計許用值的確定、分離面的設(shè)計、機械連接、制造精度及工藝穩(wěn)定性、試驗研證方法等方面都需要進行進一步的深入研究。在制造與工藝技術(shù)方面，國內(nèi)航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家除了采用預(yù)浸料／熱壓罐成型工藝生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件，也開始采用各種低成本制造技術(shù)生產(chǎn)不同的復(fù)合材料構(gòu)件，也配備了一定的無損檢測設(shè)備，普遍采用激光定位、自動鋪帶機、預(yù)浸料切割機、預(yù)制體編織機等復(fù)合材料制造設(shè)備，初步滿足現(xiàn)階段航空復(fù)合材料構(gòu)件生產(chǎn)的需求。但對于大型飛機復(fù)合材料構(gòu)件的制造仍然是生疏的，特別是大型整體成形技術(shù)和手段仍然是關(guān)鍵瓶頸，從模具、材料、檢驗等材料體系與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，國內(nèi)現(xiàn)在還沒有國產(chǎn)的通過適航認證的適應(yīng)下一代先進民機復(fù)合材料的碳纖維，即使是芳綸纖維、玻璃纖維（布）也未經(jīng)過適航認證過程。目前適合于先進民機復(fù)合材料構(gòu)件用的環(huán)氧樹脂體系有一定的基礎(chǔ)，但數(shù)據(jù)都不完善，尚未獲得適航認證。

結(jié)束語

縱觀國外復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，幾乎都采用了先預(yù)研，再在型號中應(yīng)用的方法。20 世紀80 年代后期以來，美國和歐洲就復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)開展了多個專項計劃研究，已經(jīng)取得了顯著的成果，正是由于這些成果的取得，復(fù)合材料在民機結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用才能出現(xiàn)突破性的進展。隨著國內(nèi)先進復(fù)合材料在軍民用飛機上的應(yīng)用不斷擴大以及設(shè)計和制造技術(shù)的積累，一些代表復(fù)合材料發(fā)展趨勢的低成本復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)也有所進展。對飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究也在持續(xù)開展。在碳纖維制造、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造設(shè)備、復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、大型無損檢測技術(shù)方面已經(jīng)有了長足的進展。可以預(yù)期，這些持續(xù)不斷的各類復(fù)合材料研究項目的成果必定會在將來國內(nèi)新的飛機項目中得到大量的應(yīng)用，從而增強我國在世界航空工業(yè)的競爭力。

第四篇：語句在文章結(jié)構(gòu)上的作用

在閱讀題中,經(jīng)常會出現(xiàn)一些考題,請欣賞某一個句子并說出它的作用,此時好些學(xué)生找不到切入點.其實很簡單,句子的作用要考慮兩方面的作用:

一、語句在文章篇章結(jié)構(gòu)上的作用：

總起全文、引起下文、打下伏筆、作鋪墊、承上啟下（過渡）、前后照應(yīng)、首尾呼應(yīng)、總結(jié)全文、點題、推動情節(jié)發(fā)展

二、語句在表情達意方面的作用（內(nèi)容上的作用）：

渲染氣氛、烘托人物形象（或人物感情）、點明中心（揭示主旨）、突出主題（深化中心）

這就要看所給你的句子是出現(xiàn)在文章的什么位置，如果出現(xiàn)在開頭

記敘文開頭句子的作用：

1、開篇點題

2、總領(lǐng)下文或統(tǒng)領(lǐng)下文

3、引起下文，為下文作鋪墊

4、設(shè)置懸念，引起讀者的興趣或思考。

記敘文中間句子的作用：

1、單獨成段起承上啟下的過渡作用

2、段末起總結(jié)作用（總結(jié)上文，引出下文）

記敘文結(jié)尾句子的作用

1、篇末點題

2、總結(jié)全文，深化中心

3、首尾呼應(yīng)，照應(yīng)開頭或照應(yīng)題目

4、點明中心，升華中心

5、另人深思，給人驚醒（啟示）或留有思考的余地

自然環(huán)境描寫（景物描寫）句的主要作用：

１、表現(xiàn)地域風(fēng)光，提示時間、季節(jié)和環(huán)境特點；２、推動情節(jié)發(fā)展；３、渲染氣氛； ４、烘托人物形象（或人物心情、感情）；５、突出、深化主題。

句子在文章結(jié)構(gòu)上的作用分析：

１、對上文（或全文）：照應(yīng)上文、首尾呼應(yīng)、總結(jié)上文（或全文）；

２、對下文：引起下文，打下伏筆、作鋪墊；

３、對上下文：承上啟下（過渡）。

第五篇：低結(jié)構(gòu)材料在區(qū)域活動中的應(yīng)用陳平

低結(jié)構(gòu)材料在區(qū)域活動中的應(yīng)用

一、引言

認知的過程就是一個從具體到抽象提煉，再回到具體的一個過程。在這個過程中，環(huán)境和材料起了至關(guān)重要的作用。幼兒的心智發(fā)育還未成熟，他們的學(xué)習(xí)其實就是一個對環(huán)境和材料理解的過程。幼兒的早期教育應(yīng)該著眼于發(fā)展他們的主動活動，讓幼兒在與環(huán)境、材料的互動中獲得學(xué)習(xí)與發(fā)展。蒙臺梭利認為，兒童內(nèi)在的潛能是在環(huán)境的刺激和幫助下發(fā)展起來的，是個體和環(huán)境之間相互作用的結(jié)果。《指南》在說明中也提到，幼兒的學(xué)習(xí)是以直接經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。幼兒教師可創(chuàng)設(shè)豐富的教育環(huán)境，最大限度地支持和滿足幼兒通過直接感知、實際操作和親身體驗獲得經(jīng)驗的需要。

具體到幼兒教學(xué)。區(qū)域創(chuàng)設(shè)就是環(huán)境，材料就是組成環(huán)境的元素。在系統(tǒng)學(xué)習(xí)《指南》以后，我園開始探索低結(jié)構(gòu)材料在區(qū)域活動中的應(yīng)用，讓孩子們在自主活動中得到健康快樂的成長。我們選用報紙、布袋、瓶罐、衣服、筷子、棋牌、貝殼、棉花、紐扣等多種可塑性強、不固定玩法原始材料，投放到建構(gòu)、美工、科學(xué)、數(shù)學(xué)、生活區(qū)、語言區(qū)、娃娃家等區(qū)角中去，豐富了教學(xué)方法。

二、低結(jié)構(gòu)材料的定義

所謂低結(jié)構(gòu)材料，我的理解是：能夠激發(fā)幼兒學(xué)習(xí)興趣和想象力，生活中隨處可見的基本簡單材料。

特點：

1、結(jié)構(gòu)簡單。既然是低結(jié)構(gòu)，那么它就是一個相對單一材質(zhì)的個體，而不是由許多零件組成的東西。比如相對于礦泉水瓶，瓶蓋就是低結(jié)構(gòu)材料，報紙、粘土、火柴棍、積木等等。

2、獲取方便。提供的低結(jié)構(gòu)材料必須貼近孩子的生活，處處可見，幼兒在日常生活對其也有一定的認識，能引起孩子生活經(jīng)驗的回憶并滿足他們繼續(xù)探索的興趣，使他們的學(xué)習(xí)變得更有意義。

3、可塑性強。金箍棒可以千變?nèi)f化，我們使用的低結(jié)構(gòu)材料也要能制作成各種形象的日常用品和器具。比如：紙皮。我們可以制作成電視、洗衣機、冰箱等等。

4、安全性。幼兒在玩轉(zhuǎn)材料的時候要特別注意安全，一些可能對幼兒造成生理、心理傷害的材料不能投放到區(qū)域環(huán)境中。比如：玻璃瓶。

5、兼顧環(huán)保。低結(jié)構(gòu)材料很多都是生活中的廢棄物。比如廢報紙、塑料瓶等等。不但可以廢物利用，還可以引導(dǎo)幼兒認識到保護環(huán)境，循環(huán)使用的重要性。

三、低結(jié)構(gòu)材料在區(qū)域活動中應(yīng)用的優(yōu)勢

1、素材可以只有一種，成品卻千變?nèi)f化。

投放材料豐富程度可直接關(guān)系到幼兒的活動質(zhì)量，能使幼兒盡興盡情地“研究”他們的世界。活動區(qū)材料投放應(yīng)該是豐富多彩的，然而，豐富的材料并不等于越多越好，多則濫，濫則泛。幼兒注意力具有不穩(wěn)定性，過多過雜的材料投放，盡管能吸引幼兒參加活動，但也易造成幼兒玩得分心，玩得眼花，一會兒拿這個玩玩，一會兒拿那個玩玩，只學(xué)會了拿起一物，擺放片刻，另換一物，顯然這與我們投放材料的初衷是相悖的。

2、可充分發(fā)揮幼兒的想象力和創(chuàng)造力，使教學(xué)活動更富有趣味性。

3、加強幼兒立體三維空間的能力和動手能力，寓教于樂。

4、培養(yǎng)幼兒的獨立思考能力和團結(jié)協(xié)作思想。

四、材料投放的要求

1、針對性提供材料。

在組織某個主題的時候，要提供符合整個環(huán)境特點的材料。活動區(qū)域中應(yīng)根據(jù)不同年齡段幼兒的身心特點投放不同層次的活動材料，做到有的放矢，具有針對性和計劃性。同樣是建構(gòu)區(qū)，結(jié)合小班幼兒善于模仿的心理特點和小肌肉群不夠發(fā)達的生理特點。可為他們提供體積大，便于取放，類別相同的建構(gòu)材料。而大班幼兒園動手能力強，思維敏捷，在提供建構(gòu)材料時，則要注重多樣性和精密性，以滿足他們的探究和自主發(fā)展的需求。社會性區(qū)域在設(shè)置上也應(yīng)注意針對性，角色簡單、分工明確的娃娃家應(yīng)設(shè)在喜歡模仿、社會經(jīng)驗欠豐富的小班，利于培養(yǎng)幼兒的交往能力。超市購物可鍛煉幼兒的分類、計數(shù)、交往等綜合素質(zhì)，可設(shè)在中大班，教師根據(jù)幼幼兒發(fā)展的不同需求引導(dǎo)幼兒開展系列的活動，促進幼兒的綜合素質(zhì)發(fā)展。醫(yī)院、郵局、理發(fā)店、銀行這些社區(qū)的服務(wù)設(shè)施是幼兒在日常社會生活中所經(jīng)常接觸到的，便于幼兒的社會性成長，可設(shè)在大班，讓幼兒在充分參觀、了解的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)造性地開展。

2、安全衛(wèi)生。在投放的材料中要特別注意安全和衛(wèi)生。應(yīng)選擇無毒、無味、對幼兒無傷害隱患的制作原料，制作前進行徹底的清潔消毒。在保障安全的基礎(chǔ)上，再考慮包裝和制作的藝術(shù)性，比較堅硬、原始的易拉罐、包裝盒可用彩紙、絲帶等輔助材料進行裝飾、改造。還可選用質(zhì)地柔軟的絨布、包裝紙、美工紙等進行藝術(shù)加工。在使用或制作某些特殊物品的時候，比如：火柴、煤氣灶、注射器等，要教育幼兒在日常生活中不能去玩、去撿。

3、個體差異。

每個小朋友的心理、生理水平都不盡相同，生活環(huán)境也不一樣。使得他們的心智、情感都不太一樣，對某些具體事務(wù)的理解也不一樣。

4、要注重游戲材料注重層次性。

由于個體差異造成孩子在學(xué)習(xí)、動作和心理發(fā)展上有很大差別，因此我在投放材料時，考慮到幼兒間的差異，逐步增加難度，使各個層次的幼兒都有合適自己練習(xí)的材料。

5、認真觀察、細心引導(dǎo)。

低結(jié)構(gòu)活動材料投放中，老師的觀察和引導(dǎo)非常重要。要分解出若干個能夠與幼兒的認知發(fā)展相吻合的、可能的操作層次，使材料細化。

五、后記

區(qū)域活動是促進幼兒身心全面和諧發(fā)展的重要途徑，投放的材料是四區(qū)域環(huán)境的基本組件。區(qū)域活動中材料的投放與幼兒的年齡特點、經(jīng)驗、能力是息息相關(guān)的，我們教師應(yīng)該成為一名有心人，選擇和投放適宜的低結(jié)構(gòu)材料，最大程度地喚醒幼兒的已有經(jīng)驗，激發(fā)幼兒積極主動愉快地表達和表現(xiàn)的愿望，讓材料和幼兒互動，使幼兒的能力不斷得以提升。

陳平

福州市融信第一城智博幼兒園