BIM在管線碰撞深化設計中的應用
——以天津鐵建大廈二期為例

柴小雨 張 亮

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司，天津 300300）

BIM （Building Information Modeling，建筑信息模型）技術是利用信息化模型對工程建設項目的設計、施工、運營以及維護等生命全過程進行科學管理、優(yōu)化的方法與工具[1]。BIM技術作為我國建筑施工行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要技術手段之一，其應用與推廣對行業(yè)的科技進步與轉型升級將產(chǎn)生巨大的影響。BIM技術將大大提高工程項目的集成化交付能力，進一步促進工程項目的效益和效率的顯著提升。

工程中，由于施工現(xiàn)場的實際情況復雜多變，特別是當項目的工程節(jié)點復雜、構件布置密集交錯時，二維平面圖紙無法翔實的表達設計意圖，不能滿足實際施工的要求。文章通過BIM技術這一手段，利用Revit 2016等軟件進行三維參數(shù)化建模、將三維BIM模型與二維CAD圖紙進行圖紙審核和水電暖設備模型碰撞檢查等，進行深化設計建模，通過建模生成節(jié)點詳細做法，利用BIM的三維可視化，依靠BIM參數(shù)化的精確性，將設計意圖、施工方案意圖傳遞給現(xiàn)場的施工人員，以期為項目實施提供了精確的數(shù)據(jù)模型。

1 工程概況

天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心位于天津市空港經(jīng)濟區(qū)，具體位置在興航路以東，中環(huán)西路以西，西三道以南，地上部分包括A座辦公 （8層） 、B座倒班宿舍 （9層）及多層裙房 （2層） ，地下部分包括2層的汽車庫、人防及設備用房設施。該項工程由中國鐵建大橋工程局集團有限公司承建，新建地上建筑面積28 879.97 m2，A座建筑面積11 569.04 m2，B座建筑面積9 228.77 m2，多層裙房建筑面積8 082.16 m2，新建地下建筑面積14 901.19 m2，總建筑基底面積為7 535.85 m2。

2 建立BIM參數(shù)化模型

2.1 建模關鍵參數(shù)分析

在對天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心項目進行BIM建模時，前提是建成實用的參數(shù)化構件族庫[2]。在進行BIM參數(shù)化建模時需要逐一對建筑構件進行參數(shù)設計，下面以通用性較強的梁構件為研究對象 （如圖1所示） ，列出建立模型中必不可少的參數(shù)，為建立BIM參數(shù)化構件庫奠定基礎。梁構件幾何參數(shù)主要包括預制梁寬度b和預制梁高度h，其中，預制梁寬度一般不小于300 mm，以300、350 mm寬梁居多。所以在預制生產(chǎn)的時候可以大批量生產(chǎn)此參數(shù)規(guī)格的預制梁。h=梁預制部分厚度h1+后澆部分厚度h2。其中h=疊合板的總厚度。

圖1 疊合梁和疊合板的組合構造

2.2 參數(shù)化構件族庫

從實際應用情況來看，構件深化過程中產(chǎn)生的預制構件存在著尺寸不統(tǒng)一、型號不標準、過于復雜的現(xiàn)象，構件往往達不到市場的實際需求以及工業(yè)標準，不利于標準化和工業(yè)化設計，也不利于工業(yè)量產(chǎn)。在參數(shù)化建模過程中，盡管已經(jīng)按照“少規(guī)格”歸并思想盡可能地減少預制構件的種類，但還是產(chǎn)生了很多節(jié)點繁雜、種類多樣的預制構件。如圖2所示，僅一個標準層、預制柱的已經(jīng)達到了21種。

圖2 參數(shù)化建模的預制柱

2.3 構件族庫的優(yōu)化

BIM模型從BIM構件庫中調用了合適的預制構件，可以滿足安全性的要求，即確定了結構方案，由BIM構件庫已有預制構件組合而成的BIM模型稱為BIM構件庫模型。完成了以上工作，還可以通過碰撞檢查的方法對BIM構件庫模型進行優(yōu)化設計。設計人員可以直觀地觀察待拼裝的預制部件之間的配合，并且可以利用BIM技術的碰撞檢測功能來詳細分析預制部件節(jié)點的連接可靠性，并消除預制部件之間的裝配沖突，返工將大大減少。分析不符合要求的重新檢查需要從BIM構件庫中重新檢索更換，這是一個周期性的過程，最終形成一個合理的裝配式結構設計方案[3]。BIM構件庫模型的碰撞檢查如圖3所示。

圖3 BIM構件庫模型的碰撞檢查

參數(shù)化族庫的建立在天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心項目中發(fā)揮了很好的作用。制定出標準化族庫，收入尺寸、材質、密度、造價等參數(shù)化數(shù)據(jù)，同時，開發(fā)了關于本項目的專項族庫，包含系統(tǒng)族、標準構件族、內(nèi)建族[4]。在本項目中應用參數(shù)化族庫，接下來查詢、修改等工作可以直接調取組庫數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況進行操作，能夠大幅提升工作效率。參數(shù)化模型如圖4所示。

圖4 天津鐵建大廈BIM全專業(yè)模型

3 管綜深化設計

3.1 管線與土建結構構件的碰撞排查

管綜深化設計是成熟且重要的BIM應用點之一，針對本項目進行了全項目的管綜深化設計，查找出了大量的圖紙碰撞問題，其中，管線與土建結構構件的碰撞如圖5所示。

圖5 管線與土建結構梁、柱的碰撞調整

3.2 機電專業(yè)自身碰撞排查

針對CAD圖紙進行三維BIM模型的建立，亦可以發(fā)現(xiàn)有很多水暖電專業(yè)自身間的交叉重合問題，將問題提前排查出來，對后期的施工至關重要，可以明顯提高效率，節(jié)約成本，如圖6所示。

圖6 管線之間碰撞調整

4 結語

本項目的管線排布密集，限于空間有限，許多2D平面圖紙問題采用傳統(tǒng)的人工方式審核是不容易發(fā)現(xiàn)的，通過BIM模型，發(fā)現(xiàn)機電安裝吊架及吊頂?shù)跫芏鄶?shù)地方無法協(xié)調開，在綜合管線優(yōu)化調整、凈高檢查、預留洞口定位等方面發(fā)揮重要作用，節(jié)約了人力、物力。