当前,BIM技术正经历着从设计建模到模型数据应用的趋势发展,BIM在国内市场上的热度也正经历着从浮躁变为理性,但总体而言对BIM技术的研究尚属于初级阶段。脚手架工程是工程建设项目中的重要环节。传统脚手架工程项目设计时,几乎完全是架子工在施工现场依照二维平面图纸手工排布脚手架,施工前无可视化模型作为参照。此时如设计不当,极易导致安全隐患或材料浪费,因为脚手架设计不当而造成重大经济损失和人员伤亡的报道不绝于耳。故运用BIM技术,在BIM平台下进行二次开发,实现脚手架安全快速建模具有较大的实用价值与经济价值。目前国内市场上有品茗、广联达等脚手架建模软件,但均基于二维平台开发,虽然做到了三维可视化交底,但很多环节上依旧囿于二维平台的限制,所以尚欠真正意义上基于BIM平台的脚手架软件。本文研究的课题是在BIM平台下进行扣件式脚手架程序的开发。首先,研究扣件式钢管脚手架相关知识,理清脚手架体系的建筑全生命周期,实际工程中脚手架的搭设方式,对脚手架安全事故进行分析,以及总结出一套符合最新规范要求的灵活准确的脚手架安全计算方案。其次,对于本文研究所需要的BIM基础理论进行梳理,主要的内容有总结BIM技术在建筑全生命周期各个阶段的应用,本文脚手架设计主要是BIM技术在设计阶段和施工阶段的应用;总结国内外BIM标准发展及其作用分析,强调了标准对于BIM技术推广的重要性;介绍了BIM系列软件,并选择Autodesk Revit作为本文脚手架程序开发的软件。接下来,在Revit中进行脚手架族库的创建,这是脚手架建模程序开发前的准备工作,标准构件族创建如下脚手架模型构件:钢管族(包括横杆、立杆、斜杆、剪刀撑、扫地杆)、扣件族(包括十字扣件、旋转扣件、对接扣件)、连墙件族、脚手板族、挡脚板族、可调托撑族、垫板族、悬挑架用型钢族、安全立网族。紧接着,对Revit二次开发进行研究。通过借助于Revit API在Visual Studio环境中进行脚手架程序开发,包括脚手架专项工程安全计算和脚手架智能建模这两大部分Revit功能的扩展。本文先对Revit API进行比较详尽的说明,并对面向对象设计的C#语言进行简介,在以上基础上,本文选择外部命令和外部应用这两种方式作为Revit二次开发的主要方式。总结脚手架程序开发流程,细化每一环节的工作,比如对脚手架主体结构、构配件等具体的开发依据进行了研究与总结,并将程序开发过程中重要的源代码片段附于相关环节后面。针对上述的研究成果,以实际工程中的项目来测试。测试前,先将扣件式钢管脚手架软件加载到Revit中,在“附加模块”上下文选项卡下找到“扣件式钢管脚手架”面板,里面有三个按钮,分别为“参数设置”、“导出计算书”、“智能生成模型”。在该项目里创建与该住宅楼模型一致的内建族。输入脚手架参数信息,待计算校核通过后,实现智能创建脚手架模型目的。实际测试出的结果非常理想,程序最终能够实现在较短的时间一键智能创建符合工程要求的脚手架三维可视化模型,且模型携带丰富的工程信息,大大提高了设计人员和施工人员的工作效率。另外笔者通过研究发现,在高度超过200米的高空中,风荷载对脚手架安全性、稳定性起主导作用,而影响脚手架架体稳定的重要因素是连墙件的布置。因此在文末,笔者通过应用运筹图论中求P-重心的方法,特别研究了超高层建筑外围悬挑脚手架风致响应中连墙件的优化布置问题。具体操作是在Midas中创建脚手架有限元模型,提取脚手架节点变形信息中最大的若干节点,再将节点的组合转为图论中研究的网络图,计算图中的顶点权重、边值以及权距离矩阵,最后利用求P-重心问题下界的算法得到重心,对所得重心分析确定需要增加的连墙件位置。连墙件优化布置后计算获取新的响应信息,笔者对比分析了架体前后变形工况,发现脚手架的整体变形得到了很好的控制。将优化后的方案应用于Revit中进行建模,相较于未优化前的连墙件布置方式,极大的提高了模型的可靠度,以及增加了本文基于BIM平台所开发的脚手架软件的通用性。