先进结构技术在民机机身结构上的应用前景

第一篇：先进结构技术在民机机身结构上的应用前景

先进结构技术在民机机身结构上的应用前景

【摘 要】本文就国内外机身结构上新型铝合金材料的应用，金属胶接连接结构以及复合材料三种新技术的应用前景进行了分析，为国内民用飞机机身结构的研制提供一定的参考。

【关键词】机身结构；铝锂合金；金属胶接；复合材料

20世纪以来，民用飞机机体结构的研制水平取得了飞跃性的发展，随着新技术、新材料和新工艺的应用，民用飞机的经济性、舒适性得到了极大的提升。对于民用飞机机身结构，国外研制的民机在新型铝合金材料的应用、金属胶接连接以及复合材料在机身主承力结构上大面积应用方面取得巨大的进展。本文就以上新技术在机身主结构上的应用前景进行分析和论证，为国内民用飞机机身结构的研制提供一定的参考。新型铝合金材料在机身结构上的应用

金属结构飞机机体经过多年的发展已经十分成熟，铝合金在飞机机体材料方面一直处于主导地位。2024和7075铝合金是广泛应用于飞机机体结构的两种铝合金。2024是Al-Cu-Mg系铝合金，具有优良的压力加工和机械加工性能，疲劳强度性能好，该合金薄板、厚板和型材已广泛地用于制造飞机的蒙皮等主要承力件；7075是Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，该合金强度高，抗应力腐蚀性能好，广泛应用于制造飞机的长桁、隔框等结构件。

能源危机的爆发以来，飞机结构轻量化以及复合材料的兴起给传统铝合金带来新的挑战，低密度、比强度高得新型铝合金材料的应用变得十分迫切。铝锂合金具有低密度、高比刚度、高比强度、卓越的超塑成形性能和良好的耐腐蚀性能，用它取代常规铝合金，能使构件减重10%～15%，刚度增加15%～20%。国外已认证或在飞机上使用的铝锂合金产品牌号主要有美铝的2099、2199和加铝2196、2098、2198等，主要应用于机身蒙皮、长桁以及框、梁等。空客的A330、A340以及A380等机型的机身蒙皮、座椅滑轨和地板梁等都使用了铝锂合金。庞巴迪C系列机身蒙皮、长桁等也大量采用铝锂合金。

铝锂合金在国外飞机结构设计中应用广泛，而我国的铝锂合金还处在小批量研制阶段，目前为止，仅在部分军机的普通框缘钣金结构上有少量的应用。铝锂合金的价格较常规铝合金高，塑性和断裂韧性一般。因此，铝锂合金在国内大型客机上的应用也受到了一定的限制。目前我们要做的主要工作就是从制造工艺方面改进铝锂合金的性能，降低其制造成本，只有这样才能够将铝锂合金大规模地应用到国内客机的研制中去。金属胶接技术机身结构上的应用

自航空工业诞生以来，金属胶接技术就应用于各类飞机结构的制造，现代飞机已离不开金属胶接结构件。用胶接代替铆接可使重量减轻25%，成本下降约20%。由于胶接是面连接，能避免机械连接的应力集中，大大改善结构的抗疲劳性能和结构表面的气动特性。而且胶接结构能够显著提高结构的寿命，根据F50支线客机的实际运营数据，最初按60000飞行起落设计的机身胶接壁板最终寿命超过了90000飞行起落。目前，胶接制件的数量已成为衡量民用客机制造水平高低的标准之一。

英国在1946年采用金属胶接技术制造了世界上第一架有铝合金胶接结构的鸽子号支线客机，随后美国生产的L-1011飞机的增压客舱全部采用了大型的胶接整体壁板。空客A330、A380、A350XWB客机金属胶接的应用部位主要为机身前中段及后中段的上壁板。波音B737、B757、B767客机也都采用了大量的胶接结构。

近几年国内在金属胶接技术方面取得了一些进展，如MA60、MA600飞机装饰隔板、登机梯踏板；ARJ飞机的扰流板、襟翼舱壁板等一些次受力构件上应用比较广泛，但在机身壁板等主承力结构件方面缺乏经验。为了降低技术风险，我们在努力提高国内金属胶接技术的同时，需与国外具有胶接结构适航取证经验和实际运营经验的供应商合作。比如说荷兰的福克公司，该公司是较早从事金属胶接技术研究与应用的企业，在金属胶接结构计算分析、试验、制造及适航等方面都建立了完善的配套体系。更为重要的是，其设计的采用金属胶接主承力结构件的飞机具有适航取证和航线营运的成功经验，如福克F50、空客A330/A340/A380、湾流G650公务机等。

就制造技术而言，目前金属胶接制造技术的发展方向主要有以下方面：不断完善提高胶接质量品质，提高胶接质量无损检测的精确化；全面采用计算机辅助技术，提高胶接工艺的机械化、自动化程度；开拓和发展新材料的胶接技术，比如钛合金、铝锂合金等。复合材料机身结构

先进复合材料是20世纪60年代后期崛起的一种新型材料，具有比强度、比刚度高、耐介质腐蚀性好以及疲劳特性好等优点。目前民用飞机复合材料的应用比例显著增加，尤其是从波音787和空客A350的研制开始，复合材料在民用运输机上的应用从次级结构和尾翼部件向机身机翼主结构扩展的趋势愈发明显。波音787机体的主要结构几乎均由复合材料制成，各机身段单独由复合材料缠绕后共固化而成。空客A350 机身由4 块复合材料壁板组成，机身框由铝合金制成，其复合材料用量达到了52%。由于复合材料结构比铝合金结构有更好的抗疲劳和腐蚀特性，有利于提高客舱的压力和湿度，给旅客提供更加舒适的空中旅行享受。复合材料机身结构的飞机总重量也明显减小，制造成本大大降低。

我国民用飞机型号发展较慢，以前设计的民用飞机如运

七、运

八、等很少采用复合材料，近年来，国内复合材料在飞机结构的应用研究方面取得了很大的进步，由于缺乏复合材料结构损伤容限设计技术的应用经验，导致复合材料设计分析技术效率偏低，材料利用率不高。同时，复合材料结构的性能优势仅在拉伸和疲劳强度方面，它的耐压性能还不能确定。所以，为减少研制风险，复合材料机身主结构上的应用以限制在壁板级别的组件为宜，待取得成功经验后再逐步实现由组件级别向部件级别的扩展。

综上所述，以上三种不同的机身结构都有各自的优缺点，在研制新型民用飞机时机身应该使用何种技术和材料还需考虑当下的实际情况，比如说国内技术的可行性、制造和维修成本、适航验证等等，这就需要我们进一步的研究与讨论最后得出各方面都可行的方案。

【参考文献】

[1]张丽华，范玉青.复合材料构件在飞机上的应用评述[J].航空制造技术，2006（3）：64-66.[2]刘斌，陈铮铮.铝锂合金的发展与应用[J].现代机械，2001（4）：71-75.[3]吴静.铝锂合金的研究与发展[J].高能量密度物理，2007（4）：169-173.[4]郑瑞琪，余云照.结构胶粘及胶接技术[M].科学出版社，1993.[5]陈亚莉.波音、空客新一代客机复合材料应用之争[J].国际航空杂志，2004（8）：35-38.[责任编辑：杨玉洁]

第二篇：BIM技术在结构建模的应用及设计优化研究

学号：***

BIM技术在结构建模的应用及设计优化研究

学 院： 土木建筑工程学院

专 业： 城市地下空间工程

年级班别： 2017级城市地下空间工程1班

姓 名： 张阳

指导教师： 郭彦华

2021年5月

独立完成与诚信声明

本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 导师签名：

签字日期： 签字日期：

毕业设计（论文）版权使用授权书

本人完全了解河南师范大学新联学院有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权河南师范大学新联学院可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。

作者签名： 导师签名：

签字日期： 签字日期：

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景及意义： 1

1.2 BIM技术的特点分析： 1

1.3 BIM技术在空间结构中的应用： 2

第2章 中原科技学院日省楼建模： 4

2.1 新建项目： 4

2.2 建立轴网： 5

2.3 建立标高： 6

2.4 柱建模： 7

2.5 建立梁： 9

2.6 建立板： 10

2.7 一键翻模： 11

2.8 转化： 12

2.9 介绍几个重要功能以及常见问题解决方法： 13

第3章 如何利用BIM模型进行碰撞分析？ 20

3.1 结构自我冲突报告 22

3.2 结构与给排水冲突报告 26

3.3 结构与建筑冲突报告 67

第四章 在BIM技术应用中的结构受力以及配筋优化途径 76

参考文献 80

致 谢 81

附录1 中英文论文翻译 82

中文原文： 82

英文译文： 86

中原科技学院日省楼结构建模及优化设计

摘要：本设计是中原科技学院日省楼结构BIM模型设计与优化，该工程名为中原科技学院日省楼，总建筑面积21500平方米，建筑占地面积5428平方米。建筑层数、高度：地上5层，建筑高度为21.95m（室外地面至主屋面）建筑类别为二类多层建筑，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为Ⅰ级，主体结构类型：钢筋混凝土框架和部分钢结构，通过品茗HIBIM软件建立结构模型，生成柱模型、板模型、梁模型、基础模型、桩模型；并进行各类构件的空间位置碰撞，出碰撞报告，依据碰撞报告进行改进设计，调整设计方案；其次是与建筑、给排水、暖通、电力进行空间上的模型碰撞，找出碰撞点，进行避让调整，或者是必要情况的开洞套管，最后渲染施工时的结构模型

关键词： 教学楼；框架结构；revit建模；碰撞分析；优化设计；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 绪论

随着计算机科学的发展，信息日益成为引领全球经济发展动向的最大助力。在现代信息技术的推动作用下，工程项目的信息化已经成为行业的大好之势。本文主要阐述了BIM技术的应用以及特点，并介绍了BIM技术在中原科技学院日省楼建模过程中的应用以及设计优化研究。

1.1 选题的背景及意义

土木工程涉及专业众多，在项目实施建造阶段周期很短，而使用周期很长，而结构设计是抗震、承但荷载的重要保障。传统的CAD计算机绘图工具只参与建设周期中的设计和施工阶段，信息的传递和方案的共享主要以人力为主，同时需要借助多方软件的同时进行，无法满足目前建筑业向高效率、高环保、持续发展的方向发展。

建筑信息模型（Building Information Modeling），是指在开放的工业标准下设施的物理和功能特征，及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的表现形式，可有效地解决上述问题。BIM技术的施行不仅可以使施工方对项目的管理更加精细也可以使管理更加集中，还让项目的各参与者协同合作更加高效。同时，BIM技术是通过建立一个三维模型并且进行一系列的时空模拟来实现对真实的施工过程的预知，从而能够在很早的时候甚至是项目刚开始的时候预见到项目在后期运行过程中可能遇到的多种问题，这样设计方案和施工方就可以提前做出应对措施，避免了工期拖延。BIM是与大数据相连接的，它可以利用这些数据对施工的相关文件进行优化，从而实现资源的最合理分配，因此它贯穿于建筑的全过程，可以对它的管理产生很好的促进作用。由于我国近年来的工程向着“高、精、尖”发展，传统的施工方式已显出不足之处，而 BIM 技术的出现无疑是一剂良药，不仅对施工过程，甚至是对建筑的全生命周期都有着良好的运营作。

1.2 BIM技术的特点分析

BIM建筑模型作为一种数据模型在设计、施工、管理的的流程上有如下特点：

（1）信息集成：主要体现在设计信息和设计过程的集中管理上。建筑信息模型是整个项目唯一的数字模型，各专业设计信息都往这一个模型里面添加。因此，信息模型是综合信息的空间实体。在此平台上可以实现各方设计人员的协调配合，进而实现设计过程的高效率、集成化。建筑信息模型的核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，体现了各专业构件的空间关系、构件尺寸等几何信息，建筑材料、各种建筑构件的物理信息，以及构件连接方式、荷载、边界条件等结构分析信息。结构工程师、建筑设计师、水暖电设备师和物业管理者提取建筑物信息十分方便，这种设计方法突破了传统CAD平面设计的习惯，因此被称作设计行业的二次革命。

（2）工作可传递性：BIM模型的工作有着高效的传递性，比如在结构工程师修改图纸构件信息的同时，BIM系统也会同时更新链接，同步更新建筑信息模型的具体模型信息，不需要人为的再次改动。另外，同一模型可以用于不同用途的分析，比如BIM模型可用于结构分析：通过盈建科结构设计软件接口导入软件；和时空角度进行施工模拟等。工程师无需为进行不同分析而建立多个模型，大大提高设计工作效率。

（3）支持协同设计：作为一种全新的设计平台，BIM系统可以为设计单位、施工单位、业主方、经营者之间提供处理工程项目所需要的即时相关信息。基于三维模型的碰撞检测功能可以根据各专业不同的设计原则，生成所需要类型的碰撞检测报告，大大提高设计团队中建筑设计师与结构工程师、各专业设备工程师之间的沟通效率，从而缩短设计周期，提高设计质量，降低建设风险出现概率。

1.3 BIM技术在空间结构中的应用

1、只有构建建筑信息模型 BIM，才能最大限度的提高生产效率，缩短开发的周期，降低工程的成本，使企业更具有竞争资本。我们看到越早使用 BIM 技术，越能有效的避免解决二维设计模式下可能遇到的问题，包括低效率，设计变更频繁，修改困难，沟通困难，可视化差，多版本控制问题，我们说设计错误是不可避免的，但是如何有效的减少设计中出现的原本可以避免的失误，是我们必须应认清的问题。因此，BIM 技术的应用，可以更好地协调各专业工作，真正实现成本降低，避免设计变更，最大化减少在施工阶段出现原本可以在设计中避免的失误等。

2、BIM 技术可以给大跨空间结构带来的效益，BIM 技术无疑可以给大跨空间结构带来设计、施工、运营乃至全生命周期带来巨大的效益，并且给业主带来巨大的经济效益。由于设计阶段是决定其造价的重要因素，所以设计阶段是实施大跨空间结构非常重要的步骤。如果基本设计完成，如果在以后阶段实施中遇到问题(尤其是施工阶段)，其成本不低，因此必须重视方案和基本设计。跨空间结构过程的各个阶段，形成工程项目的全生命周期管理系统，通过在设计阶段就开始构建 BIM 模型，后期的施工、调试、运营借此模型继续添加各自信息，最终实现信息的分享。

3、以大空间结构为例，具体的 BIM 实施方案为：在设计阶段，结构专业的建筑信息模型 BIM 的欧特克公司使用的是基于 BIM技术的软件 Revit Structure，与结构设计软件 MIDAS GEN 软件的前后处理文本结果进行二次开发，因此采用 fortran 语言及 C#语言对 MIDAS 文本结果格式进行二次开发，使之被 Revit 读取，以此来实现两者的兼容性。使用 BIM 技术，过去对建筑、结构方案优化，对比需要反复的 建模，浪费大量的人力物力，往往也得不到最优的解决方案，现在使用 BIM 技术，从数学或者美学的角度调整方案，更好的实现模型的理论上的逻辑关系，对其的控制也是最大的，否则只能实现局部的参数变化，产生第一次优化，第二次优化，直到优化最优的结果为止。、BIM 技术在大跨空间结构的发展现状。国产不少钢结构软件伴随着计算机行业的快速发展也在快速发展着，近年来计算技术的飞速发展,许多科研单位也成功研制开发了商品化设计程序，并顺利推向市场,它们都是建立在理论研究与大量工程实践基础上，所以保证了软件的正确性。浙大空间网格结构分析设计软件 MSTCAD 和同济大学钢结构软件 3D3S是这批软件中的佼佼者.由于软件开发者熟知中国国情，所以它们研发的空间结构软件一般都具有完善的前后处理功能,很方便的绘制施工图及建模前处理，也可以在电脑上进行复杂的空间结构设计。这些程序的使用，为促进我国的空间钢结构的设计与应用创造了有利条件，为我国空间结构事业的遍地开花做出了不少的贡献，由于是国产软件，更了解国人的软件操作习惯，所以在它们大多有一个友好的用户界面，功能可以包括空间结构的三维建模，静态和动态计算分析，优化设计，结构施工图的自动生成，节点详图自动生成等，得到了大量的应用。

5、BIM(建筑信息模型)是一种全新的建筑信息理念，它将建筑信息的创建和使用集成在一个统一的系统中，从而能保证数据的一致性与完整性。从二维 CAD 辅助绘图技术到采用 BIM 建筑信息模型技术，是建筑史上又一次历史性的飞跃，是未来的不可阻挡的发展趋势。

按照功能，常见的BIM 软件可以分为三类:

(1)用于绘图的BIM 软件，其中的代表为Revit和 Magicad

(2)与专业内容相关的BIM 软件，以造价行业为例，在国内主要有鲁班、斯维尔还有广联达三类，然后它们旗下还有各种专攻不同专业的的造价软件。比如土建方面，斯维尔有THS-3DA，广联达有GCL，鲁班有Luban Architecture。

(3)用于管理的BIM 软件，国内的代表是BIM 5D，国外则是以Archibus为代表。本次毕设主要采用的是品茗的BIM 软件，正如上面提到的，在造价方面中国还有鲁班和广联达。它们的工作原理跟品茗基本类似，但是操作平台不一样。广联达跟鲁班拥有自己独立的操作平台，而品茗则是依托于revit平台上的。因此，它们的操作界面很大的区别，操作体验也是各有不同。

第2章 中原科技学院日省楼建模

工程概况：该工程名为中原科技学院日省楼，位于郑州市中牟县郑开大道50号，总建筑面积21500平方米，建筑占地面积5428平方米。建筑层数、高度：地上5层，建筑高度为21.95m（室外地面至主屋面）建筑类别为二类多层建筑，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为Ⅰ级，主体结构类型：钢筋混凝土框架和部分钢结构，建筑结构的使用年限为50年，抗震设防烈度为7度。建筑主要功能为实验实训、展厅、电脑教学、3D打印、工程制图和教师办公等。

2.1 新建项目

先打开revit2018软件进入revit2018，然后选择新建结构样板，项目建立完成；

2.2 建立轴网

轴网是建模的标尺，精确定位构件的空间位置是以轴网为参照基准的，所以在建模的第一步要建立轴网，由于结构施工图中轴网是直线型，那么在建模时也选择直线型建立轴网。

2.3建立标高

标高是建模高度的基准，各类构件的放置高度都是以标高为基准，设置偏移量进行高度定位，并且在各标高面进行各高度的结构模型建模。

2.4柱建模

第一步建立不同截面的柱构件，具体步骤是点击柱体，然后选择属性的对话框，根据柱结构图定义柱子的类型、混凝土强度、截面尺寸以及高度等信息。

赋值完所有的柱子类型之后然后点击布置，按照它在轴网的位置进行布置，值得注意的是，因为软件开启了对象捕捉，所以捕捉点一般是型心，可能和该柱子的准确位置有偏差，这个时候可以选中该柱子，在左侧对话框编辑平面上的偏移，就可以顺利的布置柱子正确的位置，或者在布置时使用柱边线，可以使得边与边对正；调整时可以使用对齐命令对齐图纸。

还需要注意的是该工程不只有框架柱，还有构造柱，而这些柱子在柱网平面图中是不会有的，需要在设计说明或者其他各层的，柱子布置完之后，可以查询它的属性，看定义是否有错，若有，可以在属性上直接修改。具体过程是：先选择属性查询功能，然后在选择需要检查的构件，点击右键，然后就会出现一个界面，而且此功能可以查询所有的图元构建属性。

柱的转化是处理图纸→导入图纸→点选识别、选线识别→一键转化，然后柱可被自动识别。而且柱的识别相对准确，转化功能也更能保证模型信息的精准性。

2.5建立梁

建立梁的步骤和建立柱子的第一步一样，都需要先建立不同截面的梁类型；在定义的时候，可以选择“属性”，选择合适的形状再进行编辑，若是有不规则的截面，还可以新增族类型，并进行放置；同样定义完梁之后就可以按照其在轴网上的位置进行布置，偏移也和柱子的偏移方法一样。

梁的转化与柱类似，同样是处理图纸→导入图纸→点选识别、选线识别→一键转化，然后梁可被自动识别。而且梁的识别也会因为图纸的不标准出现错误，甚至识别出来的跨数都有可能是错的，所以如果工程量不大，建议手动建模，这样更能保证模型信息的精准性。

2.6建立板

板模型的建立是不能一键转化的，手动建立的步骤与柱梁类似，布置的方式分为手动布和自动布置两种。在自动布置的时候必须注意两点，其一是在布置板的时候，必须要有梁和柱形成闭合的区间，否则只能手动布置，不能点选识别。还有一点是有的板的厚度和标高是不一样的，所以在建立的时候必须严格按照板的原位标注设置板信息。

2.7一键翻模

2.8转化

转化首先需要导入图纸，具体步骤是找到“链接CAD”按钮，点击就会出现对话框，然后在电脑上选择柱网所在的CAD图纸，点击确定导入，由于导入的图纸可能是结构总图，或者有钢筋施工图，节点大样图，直接导入会出现文件过大卡顿、后续操作费力，所以首先要对图纸进行分解处理，具体操作是在CAD里面使用成块复制，粘贴到一个新的CAD图纸里面。如果图纸很标准的情况下，柱子是可以直接很准确的识别出来的，但是若是图纸不标准，识别的时候很容易出现错误，在这种情况下就要手动布置了。

2.9介绍几个重要功能以及常见问题解决方法：

2.9.1 临时隐藏：

熟练使用隐藏和显示图元所需要的使用的快捷键：临时隐藏图元HH；临时隔离图元HI；重置临时隐藏/隔离图元HR。如果将临时隐藏的图元应用到视图后，快捷键HR将不能恢复被隐藏的图元，此时点击绘图窗口左下角区域小灯泡图标显示或隐藏图元。在revit使用过程中，常遇到导入了CAD图纸在视图中找不到的问题，此时我们可以双击鼠标滚轮迅速进入视图中心，找到图纸再进行解锁，移动操作。

2.9.2 画的柱视图中不显示：

在进行柱的创建的时候默认放置方式为深度，表示柱是由放置高度平面向下布置，在结构样板中创建的项目当中默认的视图范围只能看到当前平面向上的图元，也就导致了创建的柱显示不出来。所以一般在创建柱的时候将放置深度改为高度。

2.9.3 创建的标高没有对应的视图：

通过复制、阵列标高不会在楼层平面自动生成楼层平面视图，需要通过视图选项卡创建面板中的平面视图下拉列表中的楼层平面选项新建新的楼层平面视图。

2.9.4 视图范围：

视图范围中的顶和底指的是当前平面的的主要范围，剖切面和视图深度决定在当前平面能看到的图元范围，也就是说在剖切面到视图深度范围内可以看到，在剖切面到顶的范围的图元除了窗、橱柜和常规模型外是看不到的。也就是说如果这三种图元位于剖面到顶的范围的话是可以显示在视图中的，以标高2为例：

2.9.5 创建图元在楼层平面不可见：

导致创建的图元在视图中不显示的原因有很多，首先检查视图范围，检查创建的图元是否在当前视图范围内；第二检查视图控制栏中的显示隐藏图元选项，检查该图元是否能够显示；第三检查属性框内图形选项中的规程是否为协调；第四检查属性框内范围选项中的裁剪是否打开了剪裁视图；第五通过V V快捷键进入可见性图形替换窗口检查该图元是否未勾选可见性以及是否有过滤器。

2.9.6 属性，项目浏览器关闭：

在revit使用过程中如果将属性或者项目浏览器关闭后，可以在视图选项卡窗口面板中的用户界面下拉列表里进行勾选来调出被关闭的属性和项目浏览器。

2.9.7 双击误触解决方法：

在使用revit建模过程中常会由于双击模型中的构件进入到族编辑视图中去，然而有时不需要进行族的编辑工作，为了避免由于双击导致的不确定性后果，可以在选项菜单中的用户界面选项卡双击选项将族的双击操作置为无反应。

2.9.8 剖面框：

revit三维视图里面剖面框功能用于观察内部结构调整的功能，也可以观察局部的错误及时改正，具体操作为：进入到三维视图中去，我们直接找到剖切框命令栏，勾选剖切框即可，勾选剖切框之后，我们就可以看到模型外侧有了一个外框，我们可以移动剖切框，来获得不同的模型剖切效果，当我们需要返回查看完整模型的时候，可以在属性窗口中，取消勾选剖切框，我们就可以正常查看完整模型了。

第3章 如何利用BIM模型进行碰撞分析？

碰撞检查是BIM模型应用最多的功能之一，也同样是二维时代转向三维时代的重要标志。在建筑结构与管线设计中碰撞检查也是一直都最实用的功能之一。通过“三维视图校审”可以发现大量在设计中隐藏的问题，在真实建造施工之前理论上能100%消除各类碰撞，减少返工，缩短工期，节约成本。

下面我们来具体说明一下BIM碰撞检测的详细功能以及使用流程：

硬碰撞：单专业碰撞：围护支撑与楼面碰撞、集水井与基础承台之间碰撞、楼梯与梁板碰撞、内装构件等。多专业碰撞：建筑与结构碰撞（门窗与结构梁柱、建筑线脚与雨棚等构件碰撞）、结构与机电碰撞（管线穿梁柱）、机电与建筑碰撞（防火卷帘门箱体与管线穿插、预留洞口与风管错位）等实体在空间上存在交集。这种碰撞类型在设计阶段极为常见，发生在结构梁板柱、维护、基础结构和空调管道和给排水管道三者之间。

软碰撞：管线未考虑保温层设置导致间隙不足，检修口预留位置不足，门窗开启半径与管线碰撞；大意指实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求（安装、维修）或者规范要求，软碰撞也包括基于时间的碰撞需求，指在动态施工过程中，可能发生的碰撞，例如场布里的车辆行驶、塔吊等施工机械的运作。实体与实体在空间上并不存在交集，但两者之间的距离D比设定的公差T小时即被认定为碰撞。该类型碰撞检测主要出于安全、施工便利等方面的考虑，相同专业间有最小间距要求，不同专业之间也需设定的最小间距要求，还需检查管道设备是否遮挡墙上安装的插座、开关等。

利用revit软件建立BIM模型，在模型校核清理链接之后通过碰撞检查系统运行操作并自动查找出模型的碰撞点，目前Navisworks、Revit、Fuzor、橄榄山插件等具备碰撞检查功能，可获取需要的碰撞检查报告。主要工作分为以下五个阶段：①各个专业模型提交②模型审核并修改③系统后台自动碰撞检查并输出结果④专业人员复查并查找相关图纸⑤撰写并提供碰撞检查报告⑥根据碰撞报告修改优化模型;⑦重复以上工作，直到无碰撞为止。

碰撞检测是BIM技术应用初期最易实现、最直观、最易产生价值的功能之一。利用软件将二维图纸转换成三维模型的过程，不但是个校正的过程，解决漏和缺的问题，实际上也可以是模拟施工的过程，在图纸中隐藏的空间问题可以轻易的暴露出来，解决错和碰的问题。这样的一个精细化的设计过程，能够提高设计质量，减少设计人现场服务的时间。最近我们也正好要做碰撞检查，真的是发现不做不知道，一做吓一跳。把图纸问题提前暴露出来正是搞BIM的初心。

根据美国建筑行业研究院2007颁布美国国家BIM标准，建筑业无效工作(浪费)高达57%。BIM就是解决建筑业资源浪费，建立建筑业低碳经济时代的有效方法。美国斯坦福大学在总结BIM技术价值时发现，使用BIM技术可以消除40%的预算外变更，通过及早发现和解决冲突可降低10%合同价格。

对于大型复杂的工程项目，包括剧院，综合商场，学校，医院等公共设施，采用BIM技术进行碰撞检查有着明显的优势及意义。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这些都是在传统的单专业校审过程中很难被发现。所以与传统2D管线综合对比，三维管线综合设计的优势具体体现在如下方面：

BIM模型将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、高度方向上的碰撞是考量的重点。模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分(如管道保温层等)均得以展现，从而将一些看上去没问题，而实际上却存在的深层次难以发现的问题暴露出来。

土建及设备全专业建模并协调优化，全方位的三维模型可在任意位置剖切大样及轴测图大样，观察并调整该处管线的标高关系。BIM软件可全面检测管线之间、管线与土建之间的所有碰撞问题，并反提给各专业设计人员进行调整，理论上可消除所有管线碰撞问题，但是需要在执行阶段严格落实不能出现疏忽情况。

下面我们通过revit软件里面协作一栏里面的碰撞检查进行了检查，通过自检发现了一下结构上面的冲突，通过不断地碰撞检查；修改，解决这些冲突；以结构自检，结构给排水，结构建筑为例进行碰撞分析；由于中原科技学院日省楼的总体模型因素控制，因为暖通体量太小，结构与暖通便不再进行碰撞分析

3.1结构自我冲突报告

冲突报告项目文件: C:UsersAdministratorDesktop日省日省楼结构信息模型.rvt

创建时间: 2021年4月22日 星期四 11:12:00

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冲突报告结尾

结构上的碰撞要遵循结构设计原则进行修改调整，比如柱切墙，结构柱切梁、结构柱切板、大梁切小梁、长梁切短梁、大板切小板、结构墙切梁等碰撞切割方式，由具体工程性质来决定。本工程为框架结构，按照框架结构设计原则，将其思想渗透到BIM里面进行结构专业碰撞调整

框架结构设计的原则具体内容是

1、刚柔并济：合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚度大了变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而柔性结构虽然可以很好的消减外力，但容易出现倾覆，因为无法承受大承载力。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？我个人认为刚多点使工程不经济，造成造价过高，而且应变能力差。柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形。甚至会导致立足不稳而失去根本。这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供精确答案。

2、多道防线：安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。

3、抓大放小：在框架结构结构体系中具有“强柱弱粱”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎，不为瓦全”，如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则更大矣！在钢框架结构中，柱倒了，粱会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待，企图让他们都“坚不可摧”，则可能会造成同时破坏，后果会更糟糕，损失会更大。所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。有舍才有得，舍是为了得。

再次通过revit软件碰撞检查进行检查，发现结构与给排水上面的冲突，并通过沟通给排水负责人协商调整提出意见，或是管道标高改动，或是结构构件尺寸在受力保证的前提下进行适当调整；若是无法调整，在结构构件上开动套管，前提是保证受力稳定。

3.2结构与给排水冲突报告

新时代，随着人们生活水平的提高，人们对于住宅也提出了新的要求，不但要求住得下、分得开也要求住宅功能齐全，住宅面积和平面布局都能随心所欲的控制；人们的生活中需要的设备，对于给排水都是需要精心分析和控制的，给排水作为非常重要的一部分在设计中的问题也需要好好考虑并解决。

一般情况下管道的结构形式由给排水专业提供，结构根据管道的用途（排水系统，给水系统，污水系统，雨水系统）、工作条件（承压或者非承压）、口径、流量、埋置深度、水文地质条件、敷设方式、和经济指标从专业角度提出意见给给排水专业。

当管道与结构无法错开时，管道可以设置与结构构件柔性链接；以防抗震、偶然荷载致使的结构产生微小挠度变形，使得与管道碰撞损毁，应预设柔性材料作为中介物质柔性连接结构构件和管道开洞套管。

再介绍一个重要操作：我们再进行日省楼建筑建模时，由于模型过大，采用分工协作方式进行建模，而后链接2、3、4、5层建筑模块到1层模型中并绑定链接，解组，这样可以进行建筑部分的模型整合操作，但是我们需要将结构模型与建筑模型进行碰撞，所以再将整合后的建筑模型连接到结构模型中时需要注意整合后的建筑模型里面2、3、4、5层子链接需要采用“附着”方式进行链接，这样在最后模型连接到结构模型中时可以显示出来进行接下来的碰撞分析。

建筑模型整合完毕后与结构模型碰撞分析，找到碰撞位置再与建筑专业负责人沟通制订避让方案。

3.3结构与建筑冲突报告

冲突报告项目文件: C:UsersAdministratorDesktop日省日省楼建筑日省楼结构信息模型.rvt

创建时间: 2021年4月23日 星期五 11:59:54

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冲突报告结尾

在结构专业自我碰撞检查后与给排水专业、建筑专业碰撞分析调整方案，再进行与电力系统碰撞，并通过沟通电力系统排布负责人解决电力未被包络到土建工程中去的问题，调整管线、线管配件、照明设备、电气装置、桥架的相对位置使其不该暴露在建筑净空内的部分充分嵌入土建工程中去；由剖面框功能进行审核模型，标注出暴露位置给电力负责人提出意见并敦促其调整方案。

第四章 在BIM技术应用中的结构受力以及配筋优化途径

近年来随着BIM技术的不断推广，有关BIM的软件层出不穷，如国外的Revit、Bentley等软件。但这些软件都不能直接与国内的结构设计规范以及设计标准很好的结合，所以主要还是应用在建筑及设备专业。这被国内的结构设计软件公司所重视，中国建筑科学研究院2016年推出了自己研发的PBIMS、它是从建筑到结构到设备一套完整的设计软件，盈建科股份在2016年也发布了YJK与Revit互转的设计软件。

它是在Revit平台之上安装自己研发的与Revit结合的YJK软件，可以将YJK中搭建的结构模型，通过参数匹配，转换到Revit中，也可以将Revit中建立的三维模型转到YJK中，在设计过程中难免会出现修改，它可以将修改的模型进行即时转换。

实际上国内的三维结构设计软件就是我们所说的BIM软件的一种。我们都知道BIM（Building Information Modeling）通常被译为建筑信息模型，我们所建立的模型就是建筑结构模型，里面包含着各种信息如：构件材料信息、荷载信息、地震信息、风雪信息、调整信息等等，这些信息都是为结构计算分析做准备的。所以对于我们结构设计来说，我们并不是落后了，而是我们一直在BIM这条路上行走。但是结构计算并不是仅仅计算完就结束了，我们必须以施工图的方式将其结果表达出来，目前我们的施工图标准是二维的标准，是在图纸上展现出来的，要实现真正的BIM，必须制定BIM的标准，国内许多设计院及高校正在参与编制BIM标准，还需要一段时间。比如YJK-Revit软件在出混凝土结构施工图时为了符合图集16G101的要求，仍然采用的是传统的平面表示方法。以及我们平时画的混凝土结构的节点详图都是平面表示。这就存在许多问题：就拿Revit软件来说，在Revit中我们所有构件都是由族组成的。如果需要像平面图一样的节点，我们就必须自己创建族，而且结构节点中大多都是为了表达构件中钢筋的排布，所以在族中创建节点时，必须布置上钢筋，这就需要花费很多时间和精力。目前Revit族库中的结构构件族仅仅只能满足最基本的建模需求，构造节点做法还没有，这就需要用户自己去创建。况且，要以平面图的方式表达出来，还要设置线型，有些需设置图层，区分粗细、虚实及颜色，而在Revit中每一根线条都是与实体构件相关的，是不可以随意修改的，虽然也能进行线型设置，但是比起CAD来，就需要花费更多的时间和精力。而我们应用BIM的目的是为了节省时间，提高效率，把设计简单直观化，所以目前的设计标准是不适合BIM的。实际上，我们可以借鉴一下钢结构软件的节点三维出图模式，国内大部分钢结构计算软件都可以以三维的方式出钢结构节点图，同时附有平面和立面图、构件的尺寸及焊缝要求都是在平面或立面图中表达的，能不能将其改进一下，全部在三维视图中表达，不需要图纸，直接在电脑或手机中查阅，电子存档，对各个构件进行电子编码，工厂加工，现场按编码顺序指挥施工。近几年随着装配式结构的进一步发展，混凝土结构也会像钢结构一样拆分成一个个构件，然后工厂加工，现场拼装。这种流水作业的方式已经在一些大型施工企业得到应用。以后随着3D打印技术的日趋成熟，我们甚至可以将构件进行3D打印。这就进一步体现出BIM技术的重要性。计算机的出现摆脱了建筑设计行业长期以来一直用手工画图的习惯，也许BIM出现也会给建筑设计行业进行一次新的技术革新，让设计彻底实现从二维到三维的转变。作为建筑结构设计的每个人，我们都不会忘记当初在大学里学的画法几何课，它就是培养人的二维到三维，三维到二维的一种思维转换能力，实际上，我们现实中所接触的物体都是三维的，只是为了将其展现在图纸上，便于观看、保存，不得不将其转变为二维画面。随着BIM技术及标准的不断升级，我们不必那么麻烦的进行二维设计，学生们也不用再学画法几何，设计从头到尾都是三维的，给人展示的也更加直观。要实现完全三维模式，不是一两年就能实现的，也不是一两个软件就能实现的，它需要更多不同领域的科技做支撑，也许我们目前用的Revit、Bentley 软件只是一种初级的BIM软件，随着科技的发展，未来完全三维模式也许会成为现实。BIM的优点就是体现在各专业之间能够协同工作，减少各专业及专业内部的相互碰撞。对于大型项目，一个人是无法短时间内完成的，需要专业内部多人协作，目前应用Revit中工作集需要很强大的电脑配置才可以实现，这就对电脑硬件是一种挑战。虽然许多公司推荐使用它们的云存储平台（就是将Revit中的中心文件存入云存储平台上，可以多人在这个平台上同步设计），但云平台也存在网速和安全的问题。网络就像水管一样，总水管的管径是有限的，到高峰时期，大家都用的时候，势必网速会减慢，从而影响存储速度。至于安全问题，虽然设置了密码，但毕竟文件是存储在企业外部的，只要那些试图访问的人拥有登录密码就能通过任何网络端点访问。而且这两个问题都是无法掌控的。再者无论是升级电脑硬件还是云平台存储都需要企业支付更多的开支，况且还有购买关于BIM类的软件开支，对于中小的设计企业来说更是雪上加霜，而这部分增加的费用对于一般不了解BIM的建设企业是不愿意支付的。这也是好多中小型设计企业不愿使用BIM的一个主要原因之一。随着科技的不断发展，近些年国家开始大范围进行5G网络铺设，相信当5G时代到来时，BIM会有一个质的飞越，所存在的问题也会一个个解决掉，任何一次技术革新都不是那么容易的，需要一代又一代人的努力，所以我们每一个建筑结构设计者都不要只看到BIM技术在使用中存在的缺点而忽略了它的优点。

BIM有着清晰的设计流程：目前主流的设计流程是利用PKPM、YJK等有限元结构分析软件进行结构建模、空间上的整体结构受力和变形分析及截面设计，再使用二维的绘图软件来进行传统施工图的绘制。基于 BIM 技术的结构设计流程是:(1)结构专业从BIM数据库里面导出建筑几何信息，设计结构方案模型并进行简单的结构分析，并不断调整优化，完成初步的结构选型布置；(2)建立初步分析阶段模型，导入结构设计软件进行结构受力与变形计算，完成截面设计，仍然需要不断调整，优化，各专业碰撞分析、利用BIM软件完成施工图初步设计。打破传统的到施工图阶段结构工程师才比较深入的去设计结构模型。从而结构工程师能从方案阶段参与到结构设计，对工程的造价控制起到很好的控制。

综上所述，BIM带给行业的是飞跃式的发展，在应用上还存在一些问题须要改良，在结构设计过程中，不断地进行BIM技术的应用研究和标准的统一，总结经验，才能够促进建筑结构设计的更好发展，为整个建筑行业创造更大的时间经济效益。只有在建筑结构设计中，真正地将BIM技术应用好，才能够提高建筑结构设计的整体质量，保障建筑结构的安全性、经济性、美观及舒适性

参考文献

[BIM模型碰撞检查必备的五大技能] 华筑智城BIM 2019-04-17 1-85页

[BIM项目协同管理平台解决方案] 豆丁网 2017-05-25 全文

[基于BIM的建设项目全生命周期成本解决方案] 中华文本库 2018-09-11 全文

[浅析建筑暖通空调设计中BIM技术的应用及其优势] 豆丁网 2016-06-16 全文

[BIM技术在建筑企业中的应用研究] 张飞燕 2020-11-23 全文

[BIM中的碰撞检测技术在管线综合中的应用及分析] BIMmmm 2017-07-30 全文

[BIM碰撞检查技术对建筑施工图纸的优化探析] 李小娟 2019-12-19 全文

致 谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

说心里话，作为一个本科生，在最初试图以BIM为题材进行研究时，还是颇有顾虑的，最大的难题在于自己对BIM缺乏更深层次的了解，几经酝酿思索，最后在郭老师的鼓励和帮助下，最终确定对BIM在结构方向进行分析研究，由此才展开此论文的撰写工作。

本学位论文是在我的指导老师郭彦华的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，郭老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，并且在耐心指导论文之余，郭老师仍不忘拓展我们的技能视野，让我们感受到了建筑的美妙与乐趣。值得一提的是，郭老师宅心仁厚，闲静少言，认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷。毕竟经师易得，人师难求，希望借此机会向郭老师表示最衷心的感谢!此外，本文最终得以顺利完成，也是与土建学院其他老师的帮助分不开的，虽然他们没有直接参与我的论文指导，但在我的学习和技能应用方面也给我提供了不少的意见和教育，提出了一系列可行性的建议，特别是BIM课孙爽老师，在此向他们表示深深的感谢!最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对理工科的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望!我一定会好好孝敬和报答他们

张阳

2021年05月于河南师范大学新联学院

附录1 中英文论文翻译

中文原文：

随着城市化规模的扩大，我们地铁线路的规划也就越来越多，而地铁作为一项现代轨道交通中非常需要规划的工程，还需要考虑到许多线路的碰撞问题。但随着BIM技术的加入之后，我们不仅仅可以更好的规划线路问题，也可以更好的考虑到地下管线的碰撞问题，从中大幅度减少设计与施工难度，提高工程的工作效率。接下来，就让我们详细了解一下BIM技术是如何在地铁项目中使用的吧。

一、BIM技术在地铁车站综合管线中的碰撞检查

传统的地铁建设中，碰撞检查需要在各专业设计图纸汇总后才能实施，耗时耗力，而采用BIM技术，可以在建造前就对建筑的管线等进行碰撞检查，优化净空和管线排布方案，消除硬碰撞并尽可能地避免软碰撞，减少错误损失和返工。

地铁车站综合管线设计阶段较土建工程及风水电等管线方案设计阶段滞后，综合管线的设计应在土建、风水电以及其他管线专业方案的BIM模型基础上进行。信息化的模型提供空间位置数据，可随时通过碰撞检查进行调整，达到快速优化的目的。碰撞检测由BIM系统自动完成，即时列出检测报告，避免人工检查遗漏，相对于传统的CAD手段，具有更高的效率和精确度。

主要流程点：建立土建模型→建立管线、设备模型→碰撞检测→碰撞排除→交付

二、BIM技术在施工中的应用价值

BIM技术具有可视化的特点，在招投标中应用BIM技术软件创建地铁车站模型，进行色彩渲染和制作动画，很直观地显示地铁车站的设计效果，为业主解决不便理解的困扰。基于BIM技术，能够提前对重要部位的安装进行动态展示，提供施工方案讨论和技术交流的虚拟现实信息。地铁施工对周边建筑物可能会产生影响，通过BIM技术则可以模拟地铁施工对周边建筑物的影响，结合加固技术，判断各个构件间布置是否合理，并控制施工的进度，对施工进行全面的质量检查和观测，动态仿真模拟变化趋势，提出改进的措施。

三、BIM技术在设计中的应用价值

地铁车站是整个地铁网络的中枢，它不仅承担着人员汇集与疏散的功能，更要承担地铁各专业设备和整个系统运行的功能，地铁车站的设计至关重要。一个车站的设计，包含了多种专业，在传统的设计中，ISCS、BUS、FAS、PA、PIS等各个专业工程师很难达到统一。BIM技术提供了一个协同设计平台，能够促进各专业的有效沟通，将所有资源进行整合。BIM的应用使设计沟通更加方便，易于调整和改进，从而优化设计。

四、BIM技术在运营和维护中的应用价值

对运营维护阶段而言，采用BIM技术，可实现虚拟现实、资产统计、空间等管理，建筑系统分析和灾害应急模拟等。BIM模型可以提高运营和维护的效率，降低成本，提高地铁的使用寿命，规避运维风险。

BIM在地铁项目中已经逐步开始应用，并在信息化施工、合理布置施工工序、加快施工速度、节约工程造价等方面取得了良好的效果。随着城市规模的扩大与智慧城市的需求，提高信息化管理也是如今建筑行业最需要考虑到的要点。

五、BIM技术在地铁结构设计上的参与

应用BIM核心建模软件Revit Structure 2018建立地铁车站标准段的BIM三维模型，通过支座检查、物理模型和分析模型的一致性检查完善BIM模型，并将完善的BIM模型导入BIM技术配套软件Robot Structure Analysis 2014软件进行结构内力分析。

Revit Structure是Autodesk公司研发的BIM核心建模软件，具有参数化设计、系统分析计算、“一处修改，处处修改”、三维模拟检查碰撞以及协同工作等功 能，大大提高了设计的准确性，提升了设计效率，降低了设计成本。Robot Structure Analysis 2014是专门为BIM计算设计的一款软件，能够通过强大的网格自动划分、非线性计算以及一套全面的设计规范帮助计算复杂的模型。

一、车站结构建模

由于Revit软件本身携带的构件族较少，不能满足建模的需要，特别是涉及到特殊截面的梁、柱或墙。因此，首先创建需要的构件族；其次，选择针对中国用户定制的Structure Analysis-DefaultCHNCHS.rte项目样板文件创建新的项目，使用创建的族文件和系统族文件创建车站站台区的3D模型，如图3所示，在使用结构族创建三维模型的过程中，Revit也创建了用于结构分析的三维分析模型，双击项目浏览器的分析模型可以进行查看，如图4所示；最后，根据地质条件设置边界约束以及定义荷载组合。

二、结构分析

对地铁车站的BIM模型进行支座检查、物理/分析模型的一致性检查和碰撞检查完善BIM模型。使用Revitextensions将完善后的BIM模型发送到Robot Structure Analysis Professional，在发送过程中可以对模型进行基本和附加选项的设置，包含杆端释放、自重工况、材料、模型转换等，最后得到地铁车站Robot结构分析模型如图5所示。由于Robot和Revit具有很好的兼容性，在Revit中关于模型材质、荷载、荷载组合、支座、弹簧约束等的定义均能被Robot识别和使用，不需要重新进行设置，同时Robot Structure可以将分析结果反馈给Revit，实现结构信息的双向对接。

添加荷载与荷载组合，在Robot中分别定义荷载工况，添加恒荷载与活荷载，恒荷载包括结构和设备自重、地层压力、水压力以及浮力，活荷载包括地面车辆荷载以及产生的侧向力和人群荷载。RobotStructure软件能够读取和使用Revit中关于荷载组合定义，同时也可以根据《建筑结构荷载规范》（GB5009—2012）自动进行荷载组合进行计算。

进行结构分析设置，在“工程首选”对话框中设置分析和显示的一些参数，例如：单位格式、材料、设计规范、网格划分等。在分析下拉菜单中可以通过添加和删除方式设置分析类型，例如基本组合、标准组合、模态分析、地震分析、时程分析等，本文仅设置基本组合和标准组合两种分析。RobotStructure在对结构分析模型划分单元的同时，会对分析模型进行结构分析检查，根据检查结果对结构模型进行修改和调整，加以完善，最后进行结构计算。

结构分析过程完成后，可以进行分析结果的查看，以及计算文档的组织工作。在“结果”下拉菜单中可以通过彩图、杆件示意图和表格的方式查询结构的反力、位移、力、应力详细的分析等分析结果。本文通过计算得到了车站的内力和位移，由于篇幅的限制，剪力、轴力和变形的计算结果不一一列出。

三、生成明细表

随着建筑业的快速发展，工程项目越来越复杂，工程量也越来越大，传统方式统计工程量已难以满足市场需要，而BIM建筑信息模型可以快速生成构件明细表，下面以杭州2号线双菱路站建立地车站站台区的BIM模型为例，介绍墙生成明细表的过程。

首先创建墙的明细表，在类别中选中墙，阶段选择新构造，单击确定，弹出明细表属性对话框，如图11所示。在对话框中可以进行字段、过滤、排序、格式和外观的设定。在字段对话框中选择创建墙的明细表中包含的名内容，如：体积、制造商、功能、合计、型号、宽度、成本、结构用途、结构说明、防火等级和面积等。

在明细表左上角可以进行属性、成组、解组、隐藏、在模型中高亮显示等设置。

英文译文：

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：复合材料技术在当代飞机结构上的应1

复合材料技术在当代飞机结构上的应用

以碳纤维为增强体的先进复合材料在20 世纪60 年代中期问世，70年代初即开始应用于飞机结构。先进复合材料的应用对飞机结构轻质化、模块化起着至关重要的作用。随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟，先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断扩大。复合材料用量的剧增，带动了复合材料产业的专业化和规模化发展，使先进复合材料正在逐步成为一种成熟、稳定的航空材料。目前，复合材料和铝、钢、钛一起，已发展成为四大航空结构材料。

现代先进民机机体结构复合材料用量越来越大。经过几个阶段的发展，已实现了从非承力、次承力构件，到尾翼主承力、再到机翼与机身主承力构件应用。这是飞机性能的要求，也是商业成功和市场竞争的需要。

国外复合材料技术水平和发展趋势

复合材料由于其高比强度、比刚度等优异特性，越来越广泛应用于飞机结构。目前国内外新研制的飞机不但在水平安定面、副翼、垂尾等结构采用了复合材料，而且机身、机翼翼盒等主结构也采用复合材料，使得结构一体化程度高，系统安装较为简单、减少零部件数，缩短总装时间。复合材料非比寻常的物理特性和可设计性，以及近年来生产成本的降低，加速了飞行器结构选材从金属材料向复合材料转变的进程。复合材料的应用具有可使飞机结构减重10% ～ 40%、结构设计成本降低15%～30% 的优势。面对较高的燃油价格和越来越严格的污染物排放标准，复合材料能使飞机减重的优点显得尤为重要。

代表当今世界大型民用飞机先进水平的两大生产商：波音公司和空客集团，从20 世纪80 年代起就开始将先进复合材料用于大型飞机的结构。随着经验的积累和先进复合材料所带来的效益增加，结构应用不断扩大。波音公司在前期的波音737、波音757 和波音767 几个机型中，先进复合材料的应用仅涉及了起落架舱门、整流罩、升降轮、方向舵、襟翼和副翼等次承力结构。到了90年代中期，在波音777 研制中将先进复合材料扩大应用到了垂直安定面和水平尾安定面等主结构。空客公司于70 年代中期首次将先进复合材料应用于A300 飞机的垂尾，1987 年在A320 飞机上将先进复合材料应用扩大到了水平尾翼，随后的A321、A319、A330 和A340 基本保持了相同的应用水平，对于将先进复合材料料应用于主机翼结构仍有保留。

进入21 世纪后，波音和空客两大公司为争夺新一代大型民用飞机市场，展开了一场先进复合材料应用之争。波音公司在其新研制的波音787“梦幻”飞机上先进复合材料的用量达到机体重量的50%，虽然空客公司在先进复合材料应用上采取了一种循序渐近的方式，逐步扩大应用范围，以减低技术风险，在A380 新一代大型客机上，先进复合材料用量也扩大到了23%。

残酷的市场竞争使这两大生产商均将先进复合材料的用量视为实现飞机机体减重及降低运营成本的有效途径，从而使先进复合材料在民用飞机上的应用急剧升温。虽然空客与波音两大公司在先进复合材料用量的认知上有所差异，但空客公司由于受到波音公司复合材料高用量的威胁，在计划中的A350 飞机上将复合材料的用量提高到了52%，以形成与波音787 飞机的竞争。A350飞机将在中央翼盒、外翼盒、垂尾、平尾、机身壁板、机身后承压隔框、龙骨梁等结构上大量采用碳纤维复合材料（Carbon Fiber-ReinforcedPolymer,CFRP)。

这些情况说明了机体结构中先进复合材料的用量是衡量飞机先进性的重要标志之一，尤其是在机翼主结构中应用先进复合材料，能充分体现出飞机结构技术的先进性。先进复合材料已逐步成为民用飞机主要结构材料。

近40年的研究结果和使用经验表明：复合材料具有优异的性能，在疲劳和恶劣的使用环境下不会造成剩余强度的降低，这些结论和经验增强了各大公司使用复合材料结构的信心。复合材料技术的进一步发展，特别是低成本制造技术的发展，为复合材料在民机上的广泛应用提供了良好的技术平台，现在和将来的民机结构，大量使用复合材料已经成为可能。

复合材料结构设计技术的发展过程

国外民机复合材料结构技术的发展经历了从次承力构件——尾翼级主承力构件——机翼主承力构件的过程，具有典型性。以美国为例，它的发展过程可以归纳为6 个阶段：

第1 阶段，20 世纪70 年代初在受力很小的构件如前缘、整流罩和口盖上；

第2 阶段，1976 年开始选择了相应的受力不大的部件进行预研，波音727 升降舵、DC-10 上的方向舵；

第3 阶段，1985 年开始仍然是在NASA 的ACEE 计划下，各大飞机公司开始研制受力较大的尾翼级的部件；

第4 阶段，20 世纪80 年代初开始 在生产型飞机上正式设计应用复合材料方向舵、升降舵；

第5 阶段，20 世纪90 年代初在B777 尾翼盒段上使用复合材料；

第6 阶段，现今在波音787 飞机机翼机身主承力结构上使用复合材料。

复合材料在民用飞机上应用量的急剧增长主要应归功于其技术的发展和成熟。20 世纪80 年代后期以来，美国和欧洲针对低成本、轻重量复合材料结构技术经过了TANGO（Technology application to the near term business goals and objectives）计划、ALCAS(Advanced Low Cost Aircraft Structure)计划、ACT(Advanced Composite Technology)计划、AST 计划等一系列的专项计划研究，取得了显著的成果。例如美国实施的A C T 计划，研究低成本制造工艺技术的应用，目前已开发了RTM（树脂转移膜塑成形）、RFI（树脂膜渗透成形）、VARI（真空辅助成形工艺）、纤维铺放／缠绕、拉挤成型、自动铺放和采用大丝束纤维等低成本制造技术。其中RTM 技术已在F-22 飞机上大量应用（400 多个零件采用R T M 工艺制造）。由于VARI 技术在降低复合材料制造成本及大型构件整体成型方面的优势，近年来受到广泛重视。美国洛克希德· 马丁公司与美国海军IPT 公司合作，采用VARI 工艺制造P-3 的复合材料下翼面整流壁板。洛克希德· 马丁公司已经着手进行VARI 工艺在S-

3、C-

5、C-130 等机型上的试验及验证工作，加速低成本复合材料在飞机结构上的应用。

这些成果逐渐应用于正在研制的民机结构设计上，促使复合材料在民机主结构中的应用出现突破性进展。

欧美等国通过系列计划的持续性长期研究，对复合材料结构有了更深入的理解，取得了丰富的经验。这些计划通过选取基准平台，按照“积木块”式的试验验证方法，从试件、元件、典型结构件、构件/ 子结构，一直到全尺寸结构（综合验证）进行严格的考核。经过这一过程，不仅建立了材料的基本性能数据库和结构设计许用值，而且结构设计思想得到了评估，结构制造技术得到了考核，大大加快了新材料、新的结构设计和制造技术应用于实际工程的进程。如美国在20 世纪90 年代初期的ACT计划后继续开展了AST 计划（ACT的后续计划，20 世纪90 年代中）。尤其是在AST 计划实施中，NASA与波音公司联合开展了先进低成本复合材料机翼技术研究，以机翼翼盒为研究对象，通过设计，制造和试验等一系列研究，验证了低成本复合材料翼盒的制造技术。

国内复合材料结构技术的现状与差距

我国飞机结构上对复合材料的应用追随着国际上先进国家的脚步，发展的历程基本相同。军民用飞机的各类舵面上选择复合材料结构已经很普遍。在运-7 系列支线飞机的腹鳍、方向舵等次结构上应用了先进复合材料。对尾翼级结构也是在80 年代末就开始应用研究，到了90年代中期设计、研制成功了运-7 复合材料垂尾，并取得了适航证。

我国通过多年的预研和大量的研制实践，以低成本复合材料应用为目标的技术研究已经取得了可喜的成果，初步形成先进低成本复合材料制造能力。如Ｚ向缝纫和三维编织增强复合材料结构制造技术；低成本RTM、VARTM、RFI、VARFI 成形技术。这些低成本制造技术有的已用于产品，有的做了大量工艺、性能试验件，验证了工艺的可行性。舵面等次承力结构的低成本V A R I 工艺复合材料结构与金属结构相比，减重25%，降低制造成本17%。同时在“十一五”期间，完成了民机全尺寸复合材料尾翼设计、制造与试验。使国内复合材料结构设计技术在损伤容限设计与验证、无损检测、加筋整体化结构制造/ 工艺、复合材料结构适航验证等方面上了一个台阶。目前，我国已经开始进行复合材料机翼主结构技术的研究工作。由于机翼结构外形复杂，连接关系多，结构复杂，尺寸大，加工制造难度大。同时机翼需要考虑发动机吊挂接头、起落架支撑结构等集中载荷的影响等等。这些特殊要求，给设计和制造带来难度。就目前的技术状态看，已经可以制造出15m长左右的复合材料机翼壁板，同时也研制出厚度在40mm以上的大型复合材料承载接头。

虽然国内在复合材料的设计制造方面取得很大进步，但是与国际先进水平比较，尤其是在复合材料主承力结构设计制造技术方面还是存在相当大的差距。复合材料在飞机结构上的应用情况大致可以分为3 个阶段：第1 阶段是应用于受载不大的简单零件部件，如各类口盖、舵面、阻力板、起落架舱门等；第2 阶段是应用于承力较大的尾翼等次级主承力结构，如垂直安定面、水平安定面、全动平尾、鸭翼等；第3 阶段是应用于主承力结构，如机翼盒段、机身等。3个阶段所涉及的复合材料制造技术是3 个不同的层次，在载荷水平上是完全不同的，对构件制造技术的要求也不同，构件的尺寸和结构的复杂程度也有大幅的提高。

国内目前的技术水平处于第2阶段的水平。对大型复合材料整体壁板的设计制造技术，由于尺寸及载荷增大使得在复合材料结构形式的选择与优化、设计许用值的确定、分离面的设计、机械连接、制造精度及工艺稳定性、试验研证方法等方面都需要进行进一步的深入研究。在制造与工艺技术方面，国内航空复合材料结构生产厂家除了采用预浸料／热压罐成型工艺生产复合材料构件，也开始采用各种低成本制造技术生产不同的复合材料构件，也配备了一定的无损检测设备，普遍采用激光定位、自动铺带机、预浸料切割机、预制体编织机等复合材料制造设备，初步满足现阶段航空复合材料构件生产的需求。但对于大型飞机复合材料构件的制造仍然是生疏的，特别是大型整体成形技术和手段仍然是关键瓶颈，从模具、材料、检验等材料体系与标准规范方面，国内现在还没有国产的通过适航认证的适应下一代先进民机复合材料的碳纤维，即使是芳纶纤维、玻璃纤维（布）也未经过适航认证过程。目前适合于先进民机复合材料构件用的环氧树脂体系有一定的基础，但数据都不完善，尚未获得适航认证。

结束语

纵观国外复合材料技术的发展，几乎都采用了先预研，再在型号中应用的方法。20 世纪80 年代后期以来，美国和欧洲就复合材料结构技术开展了多个专项计划研究，已经取得了显著的成果，正是由于这些成果的取得，复合材料在民机结构中的应用才能出现突破性的进展。随着国内先进复合材料在军民用飞机上的应用不断扩大以及设计和制造技术的积累，一些代表复合材料发展趋势的低成本复合材料结构技术也有所进展。对飞机复合材料结构的应用研究也在持续开展。在碳纤维制造、复合材料结构制造设备、复合材料主结构设计技术、大型无损检测技术方面已经有了长足的进展。可以预期，这些持续不断的各类复合材料研究项目的成果必定会在将来国内新的飞机项目中得到大量的应用，从而增强我国在世界航空工业的竞争力。

第四篇：语句在文章结构上的作用

在阅读题中,经常会出现一些考题,请欣赏某一个句子并说出它的作用,此时好些学生找不到切入点.其实很简单,句子的作用要考虑两方面的作用:

一、语句在文章篇章结构上的作用：

总起全文、引起下文、打下伏笔、作铺垫、承上启下（过渡）、前后照应、首尾呼应、总结全文、点题、推动情节发展

二、语句在表情达意方面的作用（内容上的作用）：

渲染气氛、烘托人物形象（或人物感情）、点明中心（揭示主旨）、突出主题（深化中心）

这就要看所给你的句子是出现在文章的什么位置，如果出现在开头

记叙文开头句子的作用：

1、开篇点题

2、总领下文或统领下文

3、引起下文，为下文作铺垫

4、设置悬念，引起读者的兴趣或思考。

记叙文中间句子的作用：

1、单独成段起承上启下的过渡作用

2、段末起总结作用（总结上文，引出下文）

记叙文结尾句子的作用

1、篇末点题

2、总结全文，深化中心

3、首尾呼应，照应开头或照应题目

4、点明中心，升华中心

5、另人深思，给人惊醒（启示）或留有思考的余地

自然环境描写（景物描写）句的主要作用：

１、表现地域风光，提示时间、季节和环境特点；２、推动情节发展；３、渲染气氛； ４、烘托人物形象（或人物心情、感情）；５、突出、深化主题。

句子在文章结构上的作用分析：

１、对上文（或全文）：照应上文、首尾呼应、总结上文（或全文）；

２、对下文：引起下文，打下伏笔、作铺垫；

３、对上下文：承上启下（过渡）。

第五篇：低结构材料在区域活动中的应用陈平

低结构材料在区域活动中的应用

一、引言

认知的过程就是一个从具体到抽象提炼，再回到具体的一个过程。在这个过程中，环境和材料起了至关重要的作用。幼儿的心智发育还未成熟，他们的学习其实就是一个对环境和材料理解的过程。幼儿的早期教育应该着眼于发展他们的主动活动，让幼儿在与环境、材料的互动中获得学习与发展。蒙台梭利认为，儿童内在的潜能是在环境的刺激和帮助下发展起来的，是个体和环境之间相互作用的结果。《指南》在说明中也提到，幼儿的学习是以直接经验为基础的。幼儿教师可创设丰富的教育环境，最大限度地支持和满足幼儿通过直接感知、实际操作和亲身体验获得经验的需要。

具体到幼儿教学。区域创设就是环境，材料就是组成环境的元素。在系统学习《指南》以后，我园开始探索低结构材料在区域活动中的应用，让孩子们在自主活动中得到健康快乐的成长。我们选用报纸、布袋、瓶罐、衣服、筷子、棋牌、贝壳、棉花、纽扣等多种可塑性强、不固定玩法原始材料，投放到建构、美工、科学、数学、生活区、语言区、娃娃家等区角中去，丰富了教学方法。

二、低结构材料的定义

所谓低结构材料，我的理解是：能够激发幼儿学习兴趣和想象力，生活中随处可见的基本简单材料。

特点：

1、结构简单。既然是低结构，那么它就是一个相对单一材质的个体，而不是由许多零件组成的东西。比如相对于矿泉水瓶，瓶盖就是低结构材料，报纸、粘土、火柴棍、积木等等。

2、获取方便。提供的低结构材料必须贴近孩子的生活，处处可见，幼儿在日常生活对其也有一定的认识，能引起孩子生活经验的回忆并满足他们继续探索的兴趣，使他们的学习变得更有意义。

3、可塑性强。金箍棒可以千变万化，我们使用的低结构材料也要能制作成各种形象的日常用品和器具。比如：纸皮。我们可以制作成电视、洗衣机、冰箱等等。

4、安全性。幼儿在玩转材料的时候要特别注意安全，一些可能对幼儿造成生理、心理伤害的材料不能投放到区域环境中。比如：玻璃瓶。

5、兼顾环保。低结构材料很多都是生活中的废弃物。比如废报纸、塑料瓶等等。不但可以废物利用，还可以引导幼儿认识到保护环境，循环使用的重要性。

三、低结构材料在区域活动中应用的优势

1、素材可以只有一种，成品却千变万化。

投放材料丰富程度可直接关系到幼儿的活动质量，能使幼儿尽兴尽情地“研究”他们的世界。活动区材料投放应该是丰富多彩的，然而，丰富的材料并不等于越多越好，多则滥，滥则泛。幼儿注意力具有不稳定性，过多过杂的材料投放，尽管能吸引幼儿参加活动，但也易造成幼儿玩得分心，玩得眼花，一会儿拿这个玩玩，一会儿拿那个玩玩，只学会了拿起一物，摆放片刻，另换一物，显然这与我们投放材料的初衷是相悖的。

2、可充分发挥幼儿的想象力和创造力，使教学活动更富有趣味性。

3、加强幼儿立体三维空间的能力和动手能力，寓教于乐。

4、培养幼儿的独立思考能力和团结协作思想。

四、材料投放的要求

1、针对性提供材料。

在组织某个主题的时候，要提供符合整个环境特点的材料。活动区域中应根据不同年龄段幼儿的身心特点投放不同层次的活动材料，做到有的放矢，具有针对性和计划性。同样是建构区，结合小班幼儿善于模仿的心理特点和小肌肉群不够发达的生理特点。可为他们提供体积大，便于取放，类别相同的建构材料。而大班幼儿园动手能力强，思维敏捷，在提供建构材料时，则要注重多样性和精密性，以满足他们的探究和自主发展的需求。社会性区域在设置上也应注意针对性，角色简单、分工明确的娃娃家应设在喜欢模仿、社会经验欠丰富的小班，利于培养幼儿的交往能力。超市购物可锻炼幼儿的分类、计数、交往等综合素质，可设在中大班，教师根据幼幼儿发展的不同需求引导幼儿开展系列的活动，促进幼儿的综合素质发展。医院、邮局、理发店、银行这些社区的服务设施是幼儿在日常社会生活中所经常接触到的，便于幼儿的社会性成长，可设在大班，让幼儿在充分参观、了解的基础上进行创造性地开展。

2、安全卫生。在投放的材料中要特别注意安全和卫生。应选择无毒、无味、对幼儿无伤害隐患的制作原料，制作前进行彻底的清洁消毒。在保障安全的基础上，再考虑包装和制作的艺术性，比较坚硬、原始的易拉罐、包装盒可用彩纸、丝带等辅助材料进行装饰、改造。还可选用质地柔软的绒布、包装纸、美工纸等进行艺术加工。在使用或制作某些特殊物品的时候，比如：火柴、煤气灶、注射器等，要教育幼儿在日常生活中不能去玩、去捡。

3、个体差异。

每个小朋友的心理、生理水平都不尽相同，生活环境也不一样。使得他们的心智、情感都不太一样，对某些具体事务的理解也不一样。

4、要注重游戏材料注重层次性。

由于个体差异造成孩子在学习、动作和心理发展上有很大差别，因此我在投放材料时，考虑到幼儿间的差异，逐步增加难度，使各个层次的幼儿都有合适自己练习的材料。

5、认真观察、细心引导。

低结构活动材料投放中，老师的观察和引导非常重要。要分解出若干个能够与幼儿的认知发展相吻合的、可能的操作层次，使材料细化。

五、后记

区域活动是促进幼儿身心全面和谐发展的重要途径，投放的材料是四区域环境的基本组件。区域活动中材料的投放与幼儿的年龄特点、经验、能力是息息相关的，我们教师应该成为一名有心人，选择和投放适宜的低结构材料，最大程度地唤醒幼儿的已有经验，激发幼儿积极主动愉快地表达和表现的愿望，让材料和幼儿互动，使幼儿的能力不断得以提升。

陈平

福州市融信第一城智博幼儿园