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(wèn)題所構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑信息模型（即Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM），使得整個(gè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、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(yíng)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(chǎng)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(cè)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(cè)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(guò)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(guò)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(guò)程，是今后預(yù)算和管理的重要依據(jù)。以國(guó)美倉(cāng)儲(chǔ)有限公司項(xiàng)目一號(hào)中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)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(guò)三維模型的建立，經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)程中施工材料的大量堆放以及施工周期考慮不周的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行漫游模擬，對(duì)施工過(guò)程中人、材、物、信息流動(dòng)過(guò)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(yíng)、維護(hù)管理

工程竣工后，模型中已經(jīng)包含了建設(shè)過(guò)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(yíng)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(guò)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(yíng)、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(yíng)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(yíng)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(cè)管理等方面進(jìn)行應(yīng)用，最終達(dá)到提高后期運(yùn)營(yíng)管理水平的目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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.

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［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.