基于BIM技術的二次結構智能排布技術的應用研究

張雪飛 王鵬 吳燁森 陳良

摘 要 BIM是一種基于三維數字技術的工程數據模型，它融合了各類相關的建設項目信息。BIM是工程項目對象和功能特性的數字表達。一個理想的信息模型，可以在建筑項目生命周期的不同階段連接數據、過程和資源，它是項目項目的完整描述，可以被建筑項目的所有參與者廣泛使用。

關鍵詞 BIM技術;二次結構;智能排布技術;應用研究

1BIM技術分析

Bim通常具有以下特征：模型信息的完整性，例如三維幾何信息和拓撲關系的描述，以及技術信息的完整描述，例如對象名稱、結構類型、建筑材料、工程性能和其他設計信息。建筑過程、時間表、成本、質量、勞動力、機械、物質資源和其他建筑信息;維護信息，如材料的技術安全性能和耐久性;對象之間的邏輯工程關系等模型信息的相關性：信息模型對象是可識別和相互依存的，系統可以計算和分析模型信息，并生成相應的圖表和文檔。如果模型中的某個對象發生更改，則與該對象關聯的所有對象都將更新以保持模型的完整性[1]。

2智能排布技術的技術研發

本文主要內容是基于BIM概念對子結構智能布置技術進行應用研究，即通過BIM模型工程模擬三維子結構塊在計算機上的布局，實現結構墻布局的智能化設計以BIM模型為基礎，主要利用相關三維建模工具和開發平臺研究了子結構智能布置技術的應用。

2.1 需求分析

智能布置軟件的原始要求是利用BIM模型直觀顯示特性和廣聯計算軟件創建的土木工程模型，對子結構塊的布置進行三維仿真。具體功能如下：①與廣聯計算軟件建立數據接口，解決土木工程模型數據業務問題。②根據工程砌體布局的相關規范和設計要求，設置砌體布局計算規則，實現砌塊、圓環梁、施工柱、導向墻、頂磚、門窗洞口和拱廊的空間布局，并計算各種砌塊的數量。③實現計算結果的可視化顯示和輸出。

2.2 界面設計

用戶界面是人與計算機之間的媒介。用于執行此功能的基本界面分為參數輸入區域、布局視圖區域、材質統計信息區域和說明區域。根據數據結構特征并參照現有工程應用程序軟件的組織方式，布局查看區域基于三維BIM模型，該模型為用戶提供了方便的砌體元素對象選擇，并可手動布置基本柱、水平領帶梁、管道洞口和分隔縫參數輸入區提供砌體布局所需的砌塊、高嶺土磚、導墻及其他相關參數;材質統計信息和說明區域是顯示計算結果的區域[2]。

2.3 開發語言及實現路徑

軟件具體實現技術路徑如下：①利用三維圖形學計算二次結構的排布，墻體的扣減以及磚的排布。②實現排磚所涉及的所有算法。③搭建用戶界面，提供可與用戶進行互動操作的接口。④呈現排磚前、過程中、排磚后的顯示結果以及各種標注。⑤實現排磚結果導出成CAD文件。

2.4 功能實現結果

①承接工程算量BIM模型通過建立數據接口，在廣聯達土建算量軟件中將土建算量模型導出特制文件，再將該格式文件通過軟件中的模型導入功能導入到軟件中，完成對BIM算量模型的數據承接工作。②選擇墻體進行參數錄入在軟件中，通過模型構件過濾功能，顯示出所需進行砌體排布的墻體模型，利用鼠標點選選中對象墻體進入排磚界面。在參數輸入區完成砌體磚、塞縫磚、導墻等相關參數的錄入工作，在排布圖展示區完成其他砌體元素的手動排布工作。③成果輸出輸入相關參數后進行自動排布，提供排布圖、砌體需用量統計表、灰縫厚度統計表[3]。

3項目概況

某項目位于天津市河西區郁江道，建筑總高度為107m，分A，B，C3塔，總建筑面積83564.3m2。A塔為地上18層，地下3層，地上部分屋面高度約為89.5m。B塔為地上20層，地下3層，地上部分屋面高度約為99.6m。C塔為地上9層，地下3層。

3.1 項目實施

項目前期已經開展了一些針對施工階段的BIM應用工作，已經利用廣聯達算量GCL軟件完成了其BIM算量模型的創建工作。在二次結構砌體排布實施之前，將已建立的工程BIM算量模型導入軟件中進行砌體自動排布工作，軟件根據輸入的相關參數及手動設置的構件位置，按照砌體相關排布規范進行智能排布同時對砌體排布工作的材料需求進行統計，生成砌體排布示意圖及材料統計表指導現場施工。

3.2 實施總結

①布局圖的快速形成大大減少了砌體布局圖的勞動力。②使用三維BIM模型顯示墻的放置方案，以避免因技術解決方案不明確而造成損失。③指定特定尺寸、布局位置和要預切割的零件數。為施工現場精細管理提供準確的數據支持，基本解決現場建筑材料的浪費問題。④對于每面墻，可以根據數據參數快速創建多個布局方案，以幫助優化布局[4]。

4結束語

如今計算機技術快速發展，諸多BIM技術理念正在不斷得以實現，越來越多的施工企業認識到利用BIM技術改變傳統施工方式，能夠有效地提升工程質量、節約工程成本、深化項目的精細化管理程度，一定程度上解決了二次結構排布過程中存在的材料浪費、損耗現象，值得普及推廣。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑工程設計文件編制深度規定[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[2] 靳家佳.建筑信息模型在建設工程項目中的應用模式研究[J].數字技術與應用，2012（8）：218-220.

[3] 清華大學BIM課題組，互聯立方（isBIM）公司BIM課題組.設計企業BIM實施標準指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2011：72.

[4] 何清華.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究[J].工程管理學報，2012（6）：12-16.