BIM技術在鋼結構廠房中的實踐應用

閆 勇，卜祥英

（天津二十冶建設有限公司，天津 300301）

BIM概念作為一種全新的理念，正逐步為建筑行業所熟知。所謂BIM是指基于先進三維數字設計方案為解決問題所構建的可視化數字建筑信息模型（即Building Information Modeling，簡稱BIM），使得整個工程項目在設計、施工、運營、維護等各個階段都能有效節約成本、降低污染和提高資源利用率。BIM技術正在推動著建筑工程設計、建造、運營管理等多方面的變革。該文結合某鋼結構廠房項目，運用Bentley、Tekla等軟件，在協同平臺上面開展了鋼結構深化設計及信息化模型的建立操作。該文著重論述了三維設計在項目施工期、運行期等方面的應用現狀。

1 鋼結構廠房Tekla詳圖轉換模型的建立

1.1 利用Tekla軟件進行鋼結構詳圖設計

通過建立三維模型自動生成鋼結構詳圖和報表，為鋼結構加工提供數據。首先，廠房所有的桿件、節點連接、螺栓焊縫等所有信息通過三維實體建模得到最終的整體模型，該三維實體模型與施工完成以后所建造的實際建筑完全相同。由于圖紙與報表均以模型為準，而在三維模型中建模者很容易發現構建連接有無錯誤，保證了鋼結構詳圖深化設計中構建連接的準確性。同時，可以點取某節點后填寫好其中參數，就可以隨時查詢所有制造及安裝的相關信息，能隨時校核選中的幾個部件是否發生了碰撞。當設計中出現變更時，只需要修改模型，鋼結構詳圖及報表均會相應的改變，因此可以輕而易舉地創建新圖形文件及報告。以下是Tekla模型建立的鋼結構廠房的BIM三維實體模型（圖1）和節點模型（圖2）。

1.2 在確認模型正確無誤后就可以進行施工詳圖的創建

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

1.3 將三維模型導出為Bentley模型.dgn格式

通過Tekla軟件的導出功能，將三維模型導出為Bentley模型.dgn格式，再導入到三維信息化模型。通過添加屬性及樣式，建立結構信息模型，為其他專業提供參考及后續的施工模擬等工作。利用Tekla軟件建立三維模型的另一作用就是檢驗鋼結構構件及節點之間是否發生碰撞，減少因為碰撞造成的經濟損失。

2 Bentley三維信息化模型的建立

2.1 建筑、結構、電氣、給排水、暖通等專業利用Bentley軟件建立三維建筑信息模型

結合現場施工的要求，建立相適合的屬性和樣式信息，給各個專業的單元賦予相應的信息。然后，根據工作流程的規定進行專業建模、專業總裝、項目總裝，得到最終的包括各個專業信息的總裝模型。建模流程如圖3所示。

2.2 進行專業內、專業間模型的碰撞檢查

進行圖紙自審。進行專業內碰撞檢查的同時，參考其他專業模型進行專業間模型的碰撞檢查。例如在給水系統與排水系統的圖紙自審中，檢測出噴淋和消防管線發生碰撞（圖4）；在給排水專業與結構專業的圖紙會審中，檢測出雨水立管YL－44穿越基礎承臺，立管距承臺邊緣170mm（圖5）。

2.3 進行材料統計

模型在經過設計、校核、審核、批準之后，施工前很重要的一項工作就是進行材料統計。通過三維模型的建立，建筑、結構、水暖電各個專業都能統計出非常精確的材料清單。材料清單能夠服務于設計、施工整個過程，是今后預算和管理的重要依據。以國美倉儲有限公司項目一號中轉倉庫為例，材料統計結果見表1。

表1 材料統計表

2.4 進行“模型—圖紙—模型”雙向數據交換

傳統的二維設計和三維設計的一個最終目的是出施工圖，利用Bentley軟件的切圖功能可以進行“模型—圖紙—模型”雙向數據交換。最終圖紙的質量取決于模型建立的精準度以及深度，因此通過三維模型的建立，經過專業內部以及與其他專業間的碰撞檢查后，可以提高設計師最終的施工圖紙質量。

2.5 利用Bentley軟件進行施工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劃和施工周期計劃，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。通過對施工進度進行漫游模擬，對施工過程中人、材、物、信息流動過程進行全真環境的真實模擬，為施工的參與者提供更加真實、易于接受的實踐方法，有利于減少施工周期及成本，提高施工及管理水平，減少施工事故發生。

3 后期運營、維護管理

工程竣工后，模型中已經包含了建設過程中所有的信息、數據，而這些信息數據對運營方、維護方和甲方都是非常重要的數據，他們可以通過模型對實體工程進行非常有效的管理，竣工后可以將模型用于后期的運營、維護。BIM是一種全新的數據信息管理應用，是可以用于設計、施工及后期運營的數字化技術。它可以支持建筑工程的協同管理設計，運營階段的BIM嘗試在數據的存儲與轉化、空間管理、資產管理、維護管理、健康監測管理等方面進行應用，最終達到提高后期運營管理水平的目的。

4 結 語

通過Tekla及Bentley軟件在實際工程中的應用，在實際的建模工作中，制定了相應的工作流程和協同平臺。通過三維模型的直觀展示及碰撞檢查，對建筑設計起到了設計優化作用。在鋼結構項目中通過Bentley與Tekla軟件的結合，既滿足了建立三維信息模型的目的，也達到鋼結構詳圖深化的目的，有效提高了效率，縮短了建模周期，避免了二次建模的可能。在后續的工作中，我們會嘗試將BIM技術應用于不同的結構形式，并且將BIM技術應用到設計的整個過程，真正實現全生命周期的概念。

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