将用于结构工程的 BIM 发挥到极限并超越极限

AEC行业正处于从传统工作方式到采用新技术和流程的过渡时期，其他行业多年来已经看到了这些新技术和流程的好处。通过实际示例，本文讨论了如何通过协作工作流使用结构化数据来提高生产力，最大限度地降低风险和浪费，并为参与设施设计、建造和运营的所有利益相关者提供最佳结果。

让我们现实一点：这种变化不会在一夜之间发生，所以现在是您和您的团队进行阶梯式变革以持续改进的绝佳机会。丰田多年来一直采用精益制造。他们已经证明，通过在每一步消除浪费和增加价值，他们不仅生产了最高质量的产品，而且始终保持盈利。那么他们是如何做到的，他们的原理如何应用于结构工程呢？

看看您的公司传统上设计和记录结构解决方案的方式，并确定可以消除浪费的领域，并确保您在每一步都增加价值。

互操作性

在我们的演讲中讨论的项目中，我们可以确定一些领域，在这些领域我们消除了重复工作，并确保我们能够适应未来可能的变化。对于钢顶篷研究，最初的考虑主要是建筑和结构。通过使用参数化工具，可以建立约束和变量，以确定几乎无限数量的可能解决方案，并考虑到每个利益相关者的请求。在每个项目中，我们知道客户都在寻求物有所值，因此我们必须提供一种既优化又灵活的解决方案，以应对可能的变化。为了实现上述所有目标，必须有一个在多个平台之间双向的单一数据源。

参数钢研究

在顶篷上，建筑师负责形式，因此将他们的要求输入到参数化的蚱蜢模型中（即树冠的曲率、最大高度等）。作为结构工程师，奥雅纳在分析相同的中心线几何形状时可以利用这些约束，将数据直接导入我们的分析软件。一旦分析，所需的结构构件尺寸被推回Rhino，建筑师可以可视化建筑形式是否得到满足。

如果没有，可以调整参数并重复该过程，直到双方都对结果感到满意。在流程的不同点，客户、构建者或 QS 可能会参与添加其约束和变量。这个持续的迭代过程可以一遍又一遍地重复，直到所有利益相关者都得到满意的结果。

对于人行天桥，我们需要让客户在他们熟悉的环境中参与进来。我们鼓励他们帮助解决问题，并以非常简单的视觉方式解释设计注意事项。通过让利益相关者沉浸在这个过程中，我们能够让他们能够创造性地影响解决方案。通过在虚拟模型中控制桥梁的起点和终点位置，客户能够快速识别设计决策的影响，并可以看到参数化建模如何为挑战提供几乎无限可能的解决方案。

那么，这如何改变了设计和设计这种性质的结构的传统方法呢？与钢制顶篷类似，没有双重处理信息。在此过程中只创建了一个中心线几何模型，并且没有并行的分析和文档模型，因此细节从未更新过两次。整个团队都沉浸在真正的整体协作中，传统的孤岛被拆除。

在早期阶段，生成了手绘草图以探索可能的结构选择，这是一个需要注意的关键点。并非所有内容都需要在所有阶段进行参数化脚本编写。浪费一天时间为架构师可能立即拒绝的解决方案生成参数化脚本有什么意义？一个粗略的草图可能是传达可以接受或拒绝的粗略解决方案的意图所需要的全部。一旦商定了解决方案的主体，就该应用参数化技术来完善和优化解决方案了。

那么，您如何采用这种类型的工作流程，而无需在旅程的每一步创建图纸呢？

如果您的客户对使用3D模型作为可交付成果的想法持开放态度，那就太好了。您没有理由不能在不创建单个图纸的情况下完成整个设计过程并发布 LOD300 模型，但这是一个现实的抱负吗？传统主义者会说他们仍然需要查看解决方案的平面图、剖面图、立面图和细节，我们都知道，尽管我们可以自动化这个过程，但我们仍然需要手动输入来传达所有需要与 3D 模型一起阅读的内容。

我们生成 2D 视图的唯一原因是，从历史上看，如果没有今天的技术，就不可能将所有必要的信息嵌入到图纸中。利用嵌入在传统工程图中的 3D 交互式 PDF 视图是清楚地展示设计意图的好方法，而无需添加手动 2D 信息。我们希望，整个行业最终都将以数字化方式工作。

优化“v”合理化

平衡优化“v”合理化是任何项目的关键部分，这是工程判断与利益相关者要求之间需要平衡的地方。优化钢制顶篷以提供最小重量解决方案可能是QS最便宜的解决方案，但必须考虑可能需要的连接类型数量以及现场建造顶篷所需的时间。拥有灵活的参数化工作流程将能够分析许多解决方案的成本、时间和质量。

建筑行业迫使我们寻找更好的工作方式，并让我们变得更有效率和生产力。很简单，如果你不抓住这些机会，你最终会倒闭。那么，您和您的团队需要采取下一步行动吗？

确定您为客户增加的价值：

• • “通过在上一个项目中使用参数化和优化技术，我们将钢材吨位减少了x%，相当于约$y。”
• • “通过合理化我们上一个项目的连接设计，我们节省了 x 周的制造时间，并能够在 x 个月内完成现场工作。”

确定您为公司增加的价值：

• • “通过在施工文档阶段开始时投入两周时间构建参数化脚本以适应架构更改，我们能够在 x 天内更新我们的模型，这在传统上需要 x+y 天才能完成。”

未来技能和培训

结构工程师和技术人员的角色都需要改变.通过 Dynamo 等公司了解视觉编码/脚本，将使日常任务自动化，这样您就可以专注于我们项目的独特方面以及创意方面。列出您在每个项目中执行的需要时间的任务。如何避免标记过程？将数据作为设计和文档的重点，并通过“Flux”或“Excel”或工业基础类 （IFC） 导出/导入等方式将数据从一个源移动到另一个源，而无需重新创建信息。

一旦你确定了没有为你的业务增加价值的流程，“谷歌它”。通常情况下，会有一个免费的 Dynamo 脚本来执行您正在尝试执行的操作。如果没有，您可能会使用类似的东西来修改您的挑战。

迪纳摩'v'蚱蜢

我们公司内部经常被问到的一个问题是，“我什么时候应该使用Dynamo，什么时候应该使用Grasshopper？关于哪种工具适合这项工作，有许多影响因素，但作为一般规则，Dynamo 在文档阶段具有更大的潜力，并提供了开发多个脚本的机会，这些脚本将适用于所有类型的作业。Grasshopper更适合项目的概念阶段，在这个阶段，变化是最不稳定的。这并不是说您不能从项目开始到结束使用 Dynamo，但是如果您在 Revit 环境中进行记录，当图形是可交付成果的一部分或设计团队的其他成员使用 Revit 时，Dynamo 比 Grasshopper 具有明显的优势。

互操作性：为手头的工作使用正确的软件/工作流程

通过使用IFC实现的“开放式BIM”正在打破平台之间交换数据的任何障碍。交换绝不是完美的，但比构建并行模型或选择单个产品来完成所有事情的替代方案要好得多。在我们的演示文稿中的桥梁和顶篷结构示例中，我们使用了Revit，Dynamo，Grasshopper，Geometry Gym，Tekla，GSA Structural Analysis，Strand 7，Excel，Statica，Advance Steel。这些工具中的大多数都是免费提供的，或者已经成为大多数顾问军械库的一部分。

建立您的团队并分享知识

虽然能够让您和您的整个团队参加外部课程来学习每个软件真是太棒了，但对于大多数公司来说，这在财务上是不可行的。软件过载取代了信息过载。那么，如何提高团队技能并鼓励持续改进呢？重要的是要确定团队中谁应该有机会学习新技能，并且您认识的人很乐意在您的同事之间分享这些新技能。为每个软件提名一个冠军，并为他们提供一些时间继续提高他们对产品知识的机会。作为回报，请冠军举办午餐时间的课程，向您的同事展示他们的技能如何提高生产力和效率。

向公司领导展示投资回报

“Shawnee 学会了如何使用”Solibri“软件通过自动化过程自动检查车间详图模型/图纸，以检查我们的 Revit 模型构件大小、几何图形和连接。与检查车间详图的纸质副本相比，这为我们节省了 100 个小时。

贵公司必须支付的大多数新软件都将提供免费试用，因此请利用这个机会展示您可以节省多少金钱和时间。

发展志同道合的人的内部网络

不要重新发明轮子。在一个大型组织中，可能会有人面临与您试图解决的问题类似的问题。利用从他们的经验中吸取的教训，确保您捕捉到哪些进展顺利，哪些做得不好。如果您的公司有内联网，请将您的问题发布到论坛，以便您获得最大的曝光率。

分享知识很容易，但我们没有像我们应该的那样经常这样做。当我们解决了问题并向直接客户提供解决方案时，我们多久在项目团队以外的人之间分享一次这些知识？在 Arup，我们使用 Yammer 论坛发布挑战，在直接项目团队之外撒网，以收集任何想要提供挑战的人的意见。

工具注册

我们正在为我们在奥雅纳中使用的每个软件创建一个工具登记册，并识别有关该工具的所有内容。谁是冠军，优点/缺点/手表是什么，最新版本是什么？工具注册将在项目开始时使用，以确定哪个工作流最适合每个工作，作为初始审查的一部分。

简单和复杂的项目

通过 Dynamo 进行的参数化建模和可视化编码不仅适用于复杂的项目。作为一般规则，我们的参数化工作流程在概念和方案阶段开始使用 Grasshopper 和 Rhino，此时几何是主要的数据交换。Grasshopper提供主要更改的即时可视化预览，在项目的初始阶段，不需要添加“信息”参数化工作流程。随着设计的进展，“信息/数据”对于文档变得越来越重要，而这种“信息/数据”更适合Dynamo 。

例如，我们开发了许多参数化脚本，这些脚本适用于所有项目的文档，无论其复杂性如何，而这些复杂性是通过使用Grasshopper无法实现的。有关生成视图（包括平面图、立面图和剖面图等）的项目设置使用完全相同的过程编写任何作业的脚本。只有通过使用我们的 Dynamo 参数化工具包，才能通过梁添加贯穿件以允许管道、电缆桥架等通过。

内容和结构化数据

一切都与数据有关。正是内容保存了这些数据。通过过滤 Revit 明细表，可以轻松发现输入数据中的异常，这有助于团队确保他们拥有结构合理的数据。令人惊讶的是，我们仍然看到项目以不同方式指定相同的元素（例如，有时输入为WxD或DxW的光束尺寸）。

掌握结构化数据后，最引人注目的用途之一是在 Revit 中的标准视图中。我们的演示文稿演示了一些钢筋视图的示例，但这些原则适用于 Revit 中的整个材质和族类型。

数据收集

一旦结构化数据用于多个项目，数据收集，输入大数据，就是一项有价值的工作。但它只有在数据一致的情况下才有效，以便于比较。数据收集的好处是可以访问更广泛的知识库，这些知识库可以在大量项目中自动收集。将其呈现给工程师，允许他们比较项目类型，如果可以证明它与平均项目指标（例如钢筋密度）相比良好，则意味着更高的输出质量。

Matt Wash是一名专业工程师，目前在布里斯班的奥雅纳担任澳大利亚结构数字设计负责人。Matt在全球拥有超过20年的奥雅纳经验。

Graham Aldwinckle是一名特许结构工程师，拥有超过22年的行业经验。他在不同类型的建筑方面拥有广泛的经验，包括住宅、商业、零售、教育和混合用途。

Xavier Nuttall是一名专业的结构工程师，在Arup Sydney办公室工作。在过去的六年中，Xavier一直致力于复杂的几何形状和结构优化。