基于BIM技術(shù)的中心教學(xué)樓圖紙數(shù)據(jù)信息庫的建立與應(yīng)用

李媛 高晨珂

【摘 ?要】論文以西安思源學(xué)院中心教學(xué)樓為例，闡述了利用BIM技術(shù)將傳統(tǒng)平面圖紙翻模為三維立體圖紙，整合建筑、安裝、室內(nèi)外環(huán)境等信息，進(jìn)行資源整合和優(yōu)化，建立建筑工程圖紙數(shù)據(jù)信息庫的過程，提高了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的場景并應(yīng)用于實(shí)際中，實(shí)踐證明，BIM數(shù)據(jù)庫在建筑施工、維修、養(yǎng)護(hù)中能發(fā)揮良好的作用。

【Abstract】Taking the central teaching building of Xi'an Siyuan University as an example， this paper expounds the process of using BIM technology to turn traditional plane drawings into three-dimensional drawings， integrate building， installation， indoor and outdoor environment and other information， integrate and optimize resources， and establish a database of architectural engineering drawings data， which improves the application scenarios of the database and is used in practice. Practice has proved that BIM database can play a good role in building construction， repair and maintenance.

【關(guān)鍵詞】BIM;信息庫;土木工程

【Keywords】BIM; information base; civil engineering

【中圖分類號】TU17;G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）10-0190-02

1 引言

2002年，由Autodesk公司率先研發(fā)的BIM技術(shù)，是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑、運(yùn)營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

2 工程圖紙數(shù)據(jù)信息庫的建立

BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。借助這個(gè)包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺。

建筑圖紙和機(jī)電圖紙加起來有上百頁圖紙，無論是保存還是翻閱都很麻煩，共享更是難以實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，利用BIM技術(shù)將原來的紙質(zhì)版平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，建立一個(gè)圖紙信息數(shù)據(jù)庫，不僅可以解決上述問題，用戶查找、翻閱、檢查、優(yōu)化圖紙時(shí)體驗(yàn)也會大大提高。

2.1 建立項(xiàng)目小組

根據(jù)建筑所屬專業(yè)，將建模小組分為結(jié)構(gòu)、機(jī)電和環(huán)境組。各小組項(xiàng)目工作任務(wù)明確，工作量不大，采用直線式管理模式，確定1位總負(fù)責(zé)人，由總負(fù)責(zé)人再安排3位小組負(fù)責(zé)人，分別負(fù)責(zé)土建、安裝、環(huán)境設(shè)計(jì)的建模。土建組安裝小組負(fù)責(zé)教學(xué)樓的土建部分如梁、板、柱、鋼筋的建立，機(jī)電組負(fù)責(zé)水、電、暖、通部分的翻模;環(huán)境設(shè)計(jì)組負(fù)責(zé)教學(xué)樓室內(nèi)外以及教學(xué)樓四周環(huán)境的實(shí)景呈現(xiàn)。

2.2 搜集資料，做好建模前的準(zhǔn)備工作

本階段，主要搜集設(shè)計(jì)圖紙相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集，全方位讀圖、審圖，對整個(gè)建筑物的平立剖面、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和裝飾裝修、室外環(huán)境的全面熟悉并掌握。3個(gè)小組借閱檔案室紙質(zhì)版圖紙，發(fā)現(xiàn)思源學(xué)院圖紙版本較多，加之時(shí)間較長，圖紙和實(shí)際建筑物信息相差較大，因此各小組針對圖紙中的一些缺陷，及時(shí)溝通、討論，并實(shí)地測量，達(dá)成一致，為后期建模作好鋪墊。

2.3 開展建模工作

2.3.1 開始新項(xiàng)目

進(jìn)行建模之前，需進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)定工作，其中分成設(shè)置項(xiàng)目及建立敷地平面兩項(xiàng)工作，在設(shè)置項(xiàng)目時(shí)，其過程為：①建立項(xiàng)目：使用CAD/BIM管理員提供的項(xiàng)目樣板或預(yù)設(shè)樣板。由于3個(gè)小組后期需要將模型整合，因此建立項(xiàng)目使用的模板非常重要，根據(jù)不同專業(yè)的不同要求，項(xiàng)目小組分別針對不同專業(yè)的信息確定的項(xiàng)目原點(diǎn)位置，以利于后期模型整合。②指定項(xiàng)目信息：輸入客戶、項(xiàng)目名稱、編號和地址。③指定地理位置：透過指定街道地址、緯度和經(jīng)度或最近的城市來指示建筑的所在位置。④建立營造階段：依預(yù)設(shè)，Revit會定義一個(gè)「現(xiàn)有」階段和一個(gè)「新」階段。它也會指出現(xiàn)有營造的拆除階段。若需要其他的項(xiàng)目階段，請予以建立。在建立敷地平面中要提供建筑模型的上下鏈接信息，其內(nèi)容有：

定義敷地設(shè)定：為地形元素定義等高線間隔、選取剖面切割材料，以及指定開挖深度。

建立地形表面：在敷地平面或3D視圖中，可透過點(diǎn)選點(diǎn)、匯入3D數(shù)據(jù)或是匯入點(diǎn)檔案來建立地形表面。

將專案旋轉(zhuǎn)到正北：若要為相對于建筑用地的建筑提供適當(dāng)?shù)纳舷挛?，請指定相對于?xiàng)目北的正北。

指定地界線：繪制地界線，或使用測量數(shù)據(jù)建立地界線。

加入敷地建板：在敷地平面中，將敷地建板加入地形表面。然后修改建筑地坪的結(jié)構(gòu)和深度。

整地地形表面：整地敷地建板的地形表面，指出現(xiàn)有等高線的變更。建立時(shí)光流水廣場、周邊道路、園林、停車場、使用地形表面附屬區(qū)域定義現(xiàn)有道路和其他敷地元素。加入停車場、道路的占位符等。

入敷地組件：若要保留現(xiàn)有的樹或其他敷地組件，可將其加入敷地設(shè)計(jì)。

2.3.2 建立模型

①設(shè)計(jì)初期配置：以量體設(shè)定或現(xiàn)有設(shè)計(jì)，以及定義樓層和網(wǎng)格，開始著手建立較大的建筑模型元素。②加入基本建筑元素：在建筑模型中放置一般元素可協(xié)助規(guī)劃配置。稍后在進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)，可以指定特定的元素類型。③檢視模型：建立不同的建筑模型視圖，如剖面、立面和3D視圖。如果在一個(gè)視圖中變更建筑模型，Revit會將這些變更擴(kuò)展到整個(gè)項(xiàng)目。④加入更多元素到模型：建立初期配置后，加入更多細(xì)部項(xiàng)目到建筑模型，包括結(jié)構(gòu)（structure）及系統(tǒng)（MEP）組件，以供后續(xù)開發(fā)設(shè)計(jì)。⑤精細(xì)化模型并渲染實(shí)景呈現(xiàn)。

建模完成后3組合并進(jìn)行綜合模型的優(yōu)化。解決基點(diǎn)不同視圖可見性等導(dǎo)致無法合圖的問題，之后小組內(nèi)檢查管道碰撞，最后將3個(gè)大組的建筑、機(jī)電以及環(huán)境部分合圖，保存相應(yīng)族庫，初步建立起西安思源學(xué)院教學(xué)樓信息數(shù)據(jù)庫，便于基建處、教師等相關(guān)人員查看教學(xué)樓構(gòu)件詳細(xì)信息。

為使模型呈現(xiàn)出較好的效果，后期加上渲染以及漫游，更加直觀清晰地展現(xiàn)西安思源學(xué)院教學(xué)風(fēng)貌。

2.3.3 建立圖紙數(shù)據(jù)信息庫

①建立模型的圖面：若要與建筑商和工程師共享設(shè)計(jì)信息，可以從建筑模型產(chǎn)生詳圖，或是建立展示特定細(xì)節(jié)的草圖。②批注圖面：加入標(biāo)注、文字和卷標(biāo)以提供詳細(xì)信息。③建立明細(xì)表：建立明細(xì)表以決定數(shù)量并預(yù)估成本。④加入詳圖：從詳圖資源庫加入細(xì)部線和詳圖組件。加入關(guān)鍵注記以識別所需的設(shè)備和材料。⑤精細(xì)化圖紙：以圖紙建立圖面之后，精細(xì)化圖紙的外觀。⑥追蹤修訂：輸入修訂信息、使用修訂云形標(biāo)記變更，以及指定要在每張圖紙上顯示的修訂。

3 中心教學(xué)樓圖紙數(shù)據(jù)信息庫的應(yīng)用

西安思源學(xué)院建設(shè)之時(shí)，施工現(xiàn)場根據(jù)現(xiàn)場技術(shù)員讀取圖紙指導(dǎo)施工，完工之后紙質(zhì)圖紙交由學(xué)院檔案室保存。但學(xué)院建筑眾多，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等圖紙數(shù)量眾多，圖紙幅面較大，讀取不易，容易損壞。BIM技術(shù)是現(xiàn)階段建筑類信息化的熱點(diǎn)研究方向，采用BIM技術(shù)將二維的紙質(zhì)圖紙轉(zhuǎn)化成三維立體可視圖紙，能夠直觀、方便、長久地保存。

信息共享BIM的核心在于對原來分工造成的信息孤島及碎片高效地整合在一起，其運(yùn)作主要利用建筑物構(gòu)件以特定的信息標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)，利用此標(biāo)準(zhǔn)可讓各專業(yè)人員在進(jìn)行自己負(fù)責(zé)的作業(yè)時(shí)，了解別人的作業(yè)內(nèi)容，從而進(jìn)行溝通探討，因而可避免因重復(fù)勞作而浪費(fèi)的時(shí)間與成本。

本項(xiàng)目主要采用Revit軟件進(jìn)行建模，每個(gè)構(gòu)件信息具有其相應(yīng)的屬性，如梁的長度、高度、寬度、混凝土強(qiáng)度、高程等信息均可通過點(diǎn)選構(gòu)件得到，這是因?yàn)樵诮Ｖ校Ｈ藛T根據(jù)圖紙信息輸入進(jìn)去的，屬性信息也可根據(jù)需要進(jìn)行刪減，這為后續(xù)中心樓維修改造提供了永久性的數(shù)據(jù)，避免紙質(zhì)圖紙損傷缺失所造成維修的不便。

4 問題與建議

由于本項(xiàng)目以西安思源學(xué)院教學(xué)樓為對象進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建立，針對的使用對象僅限于以使用本教學(xué)樓信息為目的的工作，如基建處進(jìn)行維修、養(yǎng)護(hù)、檢查，或者本校相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)房屋建筑學(xué)方面內(nèi)容，或者以教學(xué)樓為對象進(jìn)行的BIM教學(xué)，使用范圍較為有限。為解決相關(guān)問題，該項(xiàng)目可繼續(xù)拓展建模范圍，實(shí)現(xiàn)整個(gè)校園的BIM信息數(shù)據(jù)庫，為整個(gè)校園提供一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫信息，另外，也可以引進(jìn)協(xié)同作業(yè)及5D相關(guān)內(nèi)容，豐富數(shù)據(jù)庫，為更好地服務(wù)基建土木作好信息化的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】穆磊.基于BIM的建筑消防自動(dòng)審圖研究[D].北京：北京建筑大學(xué)，2020.

【2】費(fèi)楠.BIM技術(shù)在建筑工程造價(jià)管理中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019（31）：117.