BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)廠房中的實(shí)踐應(yīng)用

閆 勇，卜祥英

（天津二十冶建設(shè)有限公司，天津 300301）

BIM概念作為一種全新的理念，正逐步為建筑行業(yè)所熟知。所謂BIM是指基于先進(jìn)三維數(shù)字設(shè)計(jì)方案為解決問題所構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑信息模型（即Building Information Modeling，簡稱BIM），使得整個(gè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等各個(gè)階段都能有效節(jié)約成本、降低污染和提高資源利用率。BIM技術(shù)正在推動(dòng)著建筑工程設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營管理等多方面的變革。該文結(jié)合某鋼結(jié)構(gòu)廠房項(xiàng)目，運(yùn)用Bentley、Tekla等軟件，在協(xié)同平臺(tái)上面開展了鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)及信息化模型的建立操作。該文著重論述了三維設(shè)計(jì)在項(xiàng)目施工期、運(yùn)行期等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房Tekla詳圖轉(zhuǎn)換模型的建立

1.1 利用Tekla軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)

通過建立三維模型自動(dòng)生成鋼結(jié)構(gòu)詳圖和報(bào)表，為鋼結(jié)構(gòu)加工提供數(shù)據(jù)。首先，廠房所有的桿件、節(jié)點(diǎn)連接、螺栓焊縫等所有信息通過三維實(shí)體建模得到最終的整體模型，該三維實(shí)體模型與施工完成以后所建造的實(shí)際建筑完全相同。由于圖紙與報(bào)表均以模型為準(zhǔn)，而在三維模型中建模者很容易發(fā)現(xiàn)構(gòu)建連接有無錯(cuò)誤，保證了鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)中構(gòu)建連接的準(zhǔn)確性。同時(shí)，可以點(diǎn)取某節(jié)點(diǎn)后填寫好其中參數(shù)，就可以隨時(shí)查詢所有制造及安裝的相關(guān)信息，能隨時(shí)校核選中的幾個(gè)部件是否發(fā)生了碰撞。當(dāng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)變更時(shí)，只需要修改模型，鋼結(jié)構(gòu)詳圖及報(bào)表均會(huì)相應(yīng)的改變，因此可以輕而易舉地創(chuàng)建新圖形文件及報(bào)告。以下是Tekla模型建立的鋼結(jié)構(gòu)廠房的BIM三維實(shí)體模型（圖1）和節(jié)點(diǎn)模型（圖2）。

1.2 在確認(rèn)模型正確無誤后就可以進(jìn)行施工詳圖的創(chuàng)建

軟件可以將模型中所有的構(gòu)件包括梁、柱、板、節(jié)點(diǎn)焊縫等自動(dòng)生成構(gòu)件詳圖及零件詳圖，最終提供給加工廠進(jìn)行構(gòu)件的加工及最終現(xiàn)場裝配施工。模型還有自動(dòng)生成報(bào)表的功能，例如螺栓報(bào)表、構(gòu)件報(bào)表、材料報(bào)表、構(gòu)件表面積報(bào)表等。通過模型自動(dòng)生成的報(bào)表，可以估算出每種規(guī)格的鋼材使用量、螺栓量及油漆使用量等。

1.3 將三維模型導(dǎo)出為Bentley模型.dgn格式

通過Tekla軟件的導(dǎo)出功能，將三維模型導(dǎo)出為Bentley模型.dgn格式，再導(dǎo)入到三維信息化模型。通過添加屬性及樣式，建立結(jié)構(gòu)信息模型，為其他專業(yè)提供參考及后續(xù)的施工模擬等工作。利用Tekla軟件建立三維模型的另一作用就是檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)之間是否發(fā)生碰撞，減少因?yàn)榕鲎苍斐傻慕?jīng)濟(jì)損失。

2 Bentley三維信息化模型的建立

2.1 建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、暖通等專業(yè)利用Bentley軟件建立三維建筑信息模型

結(jié)合現(xiàn)場施工的要求，建立相適合的屬性和樣式信息，給各個(gè)專業(yè)的單元賦予相應(yīng)的信息。然后，根據(jù)工作流程的規(guī)定進(jìn)行專業(yè)建模、專業(yè)總裝、項(xiàng)目總裝，得到最終的包括各個(gè)專業(yè)信息的總裝模型。建模流程如圖3所示。

2.2 進(jìn)行專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間模型的碰撞檢查

進(jìn)行圖紙自審。進(jìn)行專業(yè)內(nèi)碰撞檢查的同時(shí)，參考其他專業(yè)模型進(jìn)行專業(yè)間模型的碰撞檢查。例如在給水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)的圖紙自審中，檢測出噴淋和消防管線發(fā)生碰撞（圖4）；在給排水專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的圖紙會(huì)審中，檢測出雨水立管YL－44穿越基礎(chǔ)承臺(tái)，立管距承臺(tái)邊緣170mm（圖5）。

2.3 進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)

模型在經(jīng)過設(shè)計(jì)、校核、審核、批準(zhǔn)之后，施工前很重要的一項(xiàng)工作就是進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)。通過三維模型的建立，建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電各個(gè)專業(yè)都能統(tǒng)計(jì)出非常精確的材料清單。材料清單能夠服務(wù)于設(shè)計(jì)、施工整個(gè)過程，是今后預(yù)算和管理的重要依據(jù)。以國美倉儲(chǔ)有限公司項(xiàng)目一號(hào)中轉(zhuǎn)倉庫為例，材料統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 材料統(tǒng)計(jì)表

2.4 進(jìn)行“模型—圖紙—模型”雙向數(shù)據(jù)交換

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)的一個(gè)最終目的是出施工圖，利用Bentley軟件的切圖功能可以進(jìn)行“模型—圖紙—模型”雙向數(shù)據(jù)交換。最終圖紙的質(zhì)量取決于模型建立的精準(zhǔn)度以及深度，因此通過三維模型的建立，經(jīng)過專業(yè)內(nèi)部以及與其他專業(yè)間的碰撞檢查后，可以提高設(shè)計(jì)師最終的施工圖紙質(zhì)量。

2.5 利用Bentley軟件進(jìn)行施工4D施工模擬

采用新型的施工管理模式，模擬在施工過程中的材料控制計(jì)劃和施工周期計(jì)劃，解決了在施工過程中施工材料的大量堆放以及施工周期考慮不周的問題。通過對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行漫游模擬，對(duì)施工過程中人、材、物、信息流動(dòng)過程進(jìn)行全真環(huán)境的真實(shí)模擬，為施工的參與者提供更加真實(shí)、易于接受的實(shí)踐方法，有利于減少施工周期及成本，提高施工及管理水平，減少施工事故發(fā)生。

3 后期運(yùn)營、維護(hù)管理

工程竣工后，模型中已經(jīng)包含了建設(shè)過程中所有的信息、數(shù)據(jù)，而這些信息數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)營方、維護(hù)方和甲方都是非常重要的數(shù)據(jù)，他們可以通過模型對(duì)實(shí)體工程進(jìn)行非常有效的管理，竣工后可以將模型用于后期的運(yùn)營、維護(hù)。BIM是一種全新的數(shù)據(jù)信息管理應(yīng)用，是可以用于設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)營的數(shù)字化技術(shù)。它可以支持建筑工程的協(xié)同管理設(shè)計(jì)，運(yùn)營階段的BIM嘗試在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化、空間管理、資產(chǎn)管理、維護(hù)管理、健康監(jiān)測管理等方面進(jìn)行應(yīng)用，最終達(dá)到提高后期運(yùn)營管理水平的目的。

4 結(jié) 語

通過Tekla及Bentley軟件在實(shí)際工程中的應(yīng)用，在實(shí)際的建模工作中，制定了相應(yīng)的工作流程和協(xié)同平臺(tái)。通過三維模型的直觀展示及碰撞檢查，對(duì)建筑設(shè)計(jì)起到了設(shè)計(jì)優(yōu)化作用。在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中通過Bentley與Tekla軟件的結(jié)合，既滿足了建立三維信息模型的目的，也達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化的目的，有效提高了效率，縮短了建模周期，避免了二次建模的可能。在后續(xù)的工作中，我們會(huì)嘗試將BIM技術(shù)應(yīng)用于不同的結(jié)構(gòu)形式，并且將BIM技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，真正實(shí)現(xiàn)全生命周期的概念。

［1］張淑玉，謝永增，孫明凱，李會(huì)軍.Xsteel在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2007，45（2）：60－62.

［2］季 俊.鋼結(jié)構(gòu)BIM的理論與應(yīng)用研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2010.

［3］胡 凱.BIM 技術(shù)在超高層建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用［N］.中華建筑報(bào)，2013－06－18.

［4］梁秀冬.BIM 軟件在電廠鋼結(jié)構(gòu)加工中的應(yīng)用［J］.輕工科技，2013，30（2）：74－77.