鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院， 230051)

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用

薛 彪

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院， 230051)

針對(duì)目前BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的缺陷問題，文章分析了BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐的優(yōu)勢(shì)與局限，并提出了具體問題優(yōu)化控制的方法策略，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的作用效果發(fā)揮，需通過完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及視圖轉(zhuǎn)換，來強(qiáng)化工程項(xiàng)目三維模擬的準(zhǔn)確性。

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造；BIM技術(shù)；Revit軟件；工程模擬

0 .引言;

工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)以其特有的作用優(yōu)勢(shì)，使得市場(chǎng)環(huán)境呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。然而，其在實(shí)際作用過程中，會(huì)受工業(yè)建筑改造造價(jià)成本、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工精度等問題的影響，而降低改造優(yōu)勢(shì)?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)充分重視起來，即通過采用BIM技術(shù)，來降低與原有建筑結(jié)構(gòu)形式差異所帶來的影響。即可采用BIM技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的改造目標(biāo)。這是提高工業(yè)進(jìn)行現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的重要課題內(nèi)容，研究人員應(yīng)在明確其技術(shù)應(yīng)用局限的情況下，找出優(yōu)化控制的方法策略，從而作用于實(shí)踐。

1 .鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

研究表明，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的作用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，該技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了模型信息的關(guān)聯(lián)協(xié)同，即通過三維幾何建構(gòu)與拓?fù)潢P(guān)系的協(xié)同關(guān)聯(lián)，來進(jìn)行設(shè)計(jì)信息、施工信息以及管理信息的全程整合。這里的信息包括：材料特性、構(gòu)件名稱、成本控制情況、施工項(xiàng)目工序以及工程安全。其次，模型構(gòu)件識(shí)別更新，BIM技術(shù)主要作用于設(shè)計(jì)全生命周期。由于信息模型的構(gòu)建對(duì)象是能夠識(shí)別更新的，因此，系統(tǒng)可通過對(duì)模型構(gòu)件信息的統(tǒng)計(jì)分析，來生成相關(guān)的虛擬形體與文檔圖形。此技術(shù)應(yīng)用不僅能夠服務(wù)于同一構(gòu)件的模型自動(dòng)識(shí)別，還能對(duì)不同階段的構(gòu)件進(jìn)行修改同步整體更新。最后，整體模型的演化拓展，由于BIM技術(shù)監(jiān)理的整體模型包含了演化拓展的建筑全壽命周期，這就意味著設(shè)計(jì)模型對(duì)象的變更會(huì)自動(dòng)拓展到與之關(guān)聯(lián)的模型構(gòu)件中。這樣一來，就實(shí)現(xiàn)三維圖紙與三維形體，甚至是四維管理信息的同步演化[1]。

2 .BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的應(yīng)用局限

BIM技術(shù)應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造環(huán)境存在諸多局限，其中影響最大的問題因素主要體現(xiàn)在三方面，即造價(jià)成本、設(shè)計(jì)難度與施工精度。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造的造成成本方面，由于改造帶來的功能變化，使得原有的設(shè)計(jì)理論方法與目標(biāo)功能存在較大差異，即空間使用要求、結(jié)構(gòu)要求以及規(guī)范強(qiáng)制性條文均存在差異。因此，與新建鋼結(jié)構(gòu)工程建筑不同，建筑改造的設(shè)計(jì)初期還要對(duì)原建筑的建造設(shè)計(jì)方案與建筑物使用現(xiàn)狀進(jìn)行充分了解，以實(shí)現(xiàn)改造的作用效果。然而，此過程，采用的鋼材量大且價(jià)高，這就使得改造工程需要耗費(fèi)掉大量的人力物力，從而影響了造價(jià)成本的控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)[2]。

在設(shè)計(jì)難度方面，由于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度大，結(jié)構(gòu)造型具有復(fù)雜且成本較高特點(diǎn)，因此，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑情況，從多種鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架形式中找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。此外，還要充分考慮設(shè)計(jì)使用材料的受力性能和結(jié)構(gòu)荷載分析計(jì)算，這就增加了設(shè)計(jì)施工與維護(hù)工作開展的難度。

在施工進(jìn)度方面，雖然工業(yè)建筑建設(shè)使用的空間較為開闊且結(jié)構(gòu)跨度相對(duì)較大，但其外表皮的圍護(hù)結(jié)構(gòu)卻因未受重視而處于較為脆弱狀態(tài)。為此，改造技術(shù)應(yīng)用人員需將外表皮的處理作為工作重點(diǎn)，而只有施工精度保證了，才能達(dá)到設(shè)計(jì)賦予的新功能目標(biāo)。否則，就會(huì)破壞原有鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的整體風(fēng)貌。

BIM技術(shù)在上述改造局限環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用，為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，將現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)充分作用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工使用中，從而加快鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑行業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)程[3]。

3 .優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用控制策略

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)作用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑效果，需從設(shè)計(jì)角度入手，即將需改造的建筑結(jié)構(gòu)輸入到Revit軟件中。而后，分批次輸入改造內(nèi)容。此過程，BIM技術(shù)的作用方式是實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的核心工作。具體來說，BIM技術(shù)與CAD性質(zhì)不同，其系統(tǒng)中每個(gè)構(gòu)件均是獨(dú)立存在的。而且，CAD中的構(gòu)件大多為簡(jiǎn)單的線條或是塊，構(gòu)件與構(gòu)件并沒有關(guān)聯(lián)性。即使是較為先進(jìn)的CAD軟件也很難作用于更為具體的信息數(shù)據(jù)。而BIM技術(shù)以其可見性與工作集，將各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行分類，以準(zhǔn)確劃分設(shè)計(jì)責(zé)任歸屬。在Revit軟件中完成工作集分配后，就可建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件?？梢娦怨δ芫腕w現(xiàn)在這一方面，即從設(shè)計(jì)圖紙上可以看出來。當(dāng)將所有改造結(jié)構(gòu)輸入到BIM軟件中后，工作集形成，若想表達(dá)部件，只需對(duì)拆除部位進(jìn)行可見性設(shè)計(jì)，以獲得改造前的圖紙拆卸內(nèi)容。而后，就可進(jìn)行原鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的拆除，以進(jìn)行相關(guān)樓層的新建操作。最后，對(duì)最后形態(tài)設(shè)置可見性，以得到最終完成的改造效果示意圖[4]。

3.2 視圖轉(zhuǎn)換

首先，將設(shè)計(jì)完成的視圖內(nèi)容轉(zhuǎn)存為DWFx文件，以供施工單位隨時(shí)利用Design Review軟件進(jìn)行三維效果查看。這樣一來，就能以直觀的方式獲取鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造的意圖。此外，由于Revit軟件與盈建科軟件是相互貫通的關(guān)系，因此，BIM技術(shù)應(yīng)用人員可將模型轉(zhuǎn)入盈建科軟件來進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。如果計(jì)算的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則需進(jìn)行加固處理。例如，構(gòu)件的連接處，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)，即鋼梁與鋼柱的連接，來進(jìn)行加固方式的計(jì)算。此過程，當(dāng)模型傳入時(shí)，盈建科構(gòu)件與Revit族的截面要進(jìn)行有效匹配。

目前，可供選擇的既能實(shí)現(xiàn)加固連接，又能滿足構(gòu)件與族的截面匹配要求的方法有兩種。其一，原有結(jié)構(gòu)柱截面不動(dòng)，直接將結(jié)構(gòu)柱匹配成盈建科相同的截面。其二，將原有結(jié)構(gòu)柱匹配成盈建科四角鋼格構(gòu)式組合截面。要想保證BIM技術(shù)的應(yīng)用控制效果，技術(shù)人員要結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況，選擇其中一種。即銅鼓比較計(jì)算，來確定加固連接方案。以得出第一種匹配方法為例，該方法的應(yīng)用不僅能夠解決原建筑結(jié)構(gòu)柱的加固局限，還解決了柱子與鋼架的連接問題。在建立模型的過程中，主要是在Revit平臺(tái)完成的，其他專業(yè)人員也要協(xié)同參與設(shè)計(jì)方案的確定，以提高設(shè)計(jì)應(yīng)用的科學(xué)合理性。當(dāng)設(shè)計(jì)完成后，相關(guān)人員要對(duì)三維立體管道進(jìn)行檢查，即通過對(duì)施工期間可能遇到的問題進(jìn)行工程模擬，以提高其應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的技術(shù)處理水平[5]。

4 .結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)工程建筑改造中BIM技術(shù)是控制改造造價(jià)成本、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量以及保證施工精度的有效手段，為此，研究人員應(yīng)在掌握BIM技術(shù)應(yīng)用所處工程建設(shè)市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，找出優(yōu)化控制的具體方向，進(jìn)而加大科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用力度。事實(shí)證明，只有這樣，才能將影響工程建筑改造成果的因素進(jìn)行控制管理。然而，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的作用效果并未充分發(fā)揮出來，所以，研究人員應(yīng)加大其作用效果的普及，以提高工業(yè)建筑的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平。

[1]龍從林. 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究[J]. 建筑安全,2017,(04):52-54.

[2]吳曉燕. 基于BIM技術(shù)的既有建筑改造應(yīng)用研究[J]. 建設(shè)科技,2016,(12):57-59.

[3]王潤(rùn)生,王泉,徐靜. BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的應(yīng)用[J]. 青島理工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,(05):33-36+41.

[4]石越,青木信夫,徐蘇斌,吳蔥. BIM技術(shù)在歷史建筑信息采集中的應(yīng)用——以黃?；瘜W(xué)工業(yè)研究社為例[J]. 建筑與文化,2014,(07):79-81.

[5]曹毅然. 模擬技術(shù)在工業(yè)建筑節(jié)能改造方案中的應(yīng)用研究[J]. 工業(yè)建筑,2013,(01):28-31.

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