BIM技術(shù)在門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

熊 逸 豐

(華南理工大學(xué)廣州學(xué)院，廣東 廣州 510800)

0 引言

我國建筑行業(yè)快速發(fā)展過程中，工業(yè)建筑也不斷進(jìn)步，建造的工業(yè)廠房數(shù)量大幅度的增加，其中，大量的工程項(xiàng)目建造時(shí)應(yīng)用了門式剛架結(jié)構(gòu)，不僅降低了整體廠房的重量，且廠房外觀的美觀程度也明顯提高。不過，在門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房實(shí)際運(yùn)行期間，偶有發(fā)生廠房倒塌事故，而事故的發(fā)生與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理密切相關(guān)，為避免事故的發(fā)生，有必要在設(shè)計(jì)中應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)及手段，BIM技術(shù)則可充分滿足此種要求，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)廠房使用的安全性。

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

BIM技術(shù)，即建筑信息模型技術(shù)，是指建模過程中數(shù)據(jù)化處理整個(gè)項(xiàng)目，之后再向計(jì)算機(jī)中輸入已經(jīng)分類的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)模型獲得。從概念上看，BIM技術(shù)包含狹義和廣義兩種，在狹義方面，BIM為工程數(shù)據(jù)模型，其建立的基礎(chǔ)為三維數(shù)字技術(shù)，模型有機(jī)的融合了建筑工程項(xiàng)目中的各種信息，同時(shí)，BIM可以數(shù)字化表達(dá)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體及功能特性；在廣義方面，BIM是一種管理方法，項(xiàng)目生命期的項(xiàng)目數(shù)據(jù)、建筑設(shè)計(jì)均融合到管理中，且集合了技術(shù)、過程和政策。無論何種定義，都可以顯現(xiàn)出BIM技術(shù)的三項(xiàng)特征，即完整性、相關(guān)性、協(xié)同一致性。

2 BIM技術(shù)在門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用實(shí)例

本文分析BIM技術(shù)的具體應(yīng)用時(shí)，以某石材儲(chǔ)存?zhèn)}庫為應(yīng)用實(shí)例，倉庫以門式剛架作為結(jié)構(gòu)形式，單層多跨，跨度及寬度分別為157.2 m,68.5 m。倉庫共1層，檐口高度27.35 m，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，持力層為粘土層，共3層，采用C30級(jí)混凝土、Q235B鋼材。

2.2 建立BIM三維模型

三維模型建立過程中，以原有平面設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，利用Tekla Structures軟件進(jìn)行，由此一來，可對(duì)整個(gè)建筑更加直觀的了解。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑來說，節(jié)點(diǎn)連接、確定節(jié)點(diǎn)部位連接部件位置為主要工作，通過三維模型，可對(duì)每個(gè)零件的空間位置準(zhǔn)確的確定，便于模擬工作的開展，且能良好的選取材料用量、確定零件位置[1]。該倉庫BIM模型建立過程中，以實(shí)體構(gòu)件為基礎(chǔ)，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建方式為面向?qū)ο?，以三維模型展示出倉庫所有構(gòu)件的空間關(guān)系、幾何信息、非幾何信息。因倉庫主體部分包含冷彎薄壁型鋼承重框架、輕型圍護(hù)板材及管線設(shè)備，且連接各構(gòu)件時(shí)采用螺栓及標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，所以利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)過程中，可采取模塊化的方法。

2.3 門式剛架倉庫設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

第一，在前期準(zhǔn)備階段。因倉庫最初設(shè)計(jì)時(shí)的CAD圖紙仍然存在，所以以此為基礎(chǔ)進(jìn)行BIM模型的直接建立，建立后通過模型直觀的觀察倉庫結(jié)構(gòu)情況，明確具體的構(gòu)建類型，于BIM模型中導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，實(shí)施相應(yīng)的處理[2]。根據(jù)該倉庫的構(gòu)成，結(jié)合BIM三維模型，其構(gòu)件組單元可分為5個(gè)，即結(jié)構(gòu)體單元、圍護(hù)體單元、裝修體單元、設(shè)備體單元、環(huán)境體單元，每個(gè)單元中包含多個(gè)構(gòu)建組子系統(tǒng)，如結(jié)構(gòu)體單元中包含結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接件。隨后，通過直觀的觀察倉庫的構(gòu)件空間關(guān)系，確定各類構(gòu)件的具體裝配流程分級(jí)，并選擇最佳的裝配地點(diǎn)，例如圍護(hù)體單元，屬于二級(jí)裝配，要在工廠完成組裝。

第二，在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)后，能夠整體化的、可視化的表現(xiàn)出倉庫的所有信息，通過三維模型生動(dòng)形象的展現(xiàn)出倉庫的現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果。以前期準(zhǔn)備階段結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)行BIM模型的構(gòu)建，提取出模型中包含的所有倉庫數(shù)據(jù)信息，參照平面的CAD圖紙、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定等，對(duì)應(yīng)BIM模型中的各個(gè)參數(shù)，最終確定合理化的設(shè)計(jì)方案，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案不恰當(dāng)，要立即變更[3]。三維模型建立后，能夠進(jìn)行操作空間的預(yù)留，便于后續(xù)操作的順利開展，也能避免運(yùn)輸、安裝及使用設(shè)備時(shí)碰撞倉庫的場(chǎng)地或構(gòu)件，提升了施工的安全性。

第三，在施工階段，BIM三維模型輔助下，施工過程能夠直接的模擬出來，對(duì)于需增加或需拆除的倉庫構(gòu)件，添加到模型中，通過直觀的演示，給予施工相應(yīng)的指導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)最大限度的保護(hù)倉庫原有結(jié)構(gòu)。施工完成后，將相應(yīng)的參數(shù)添加到模型中，對(duì)模型做出更新，有利于日后倉庫管理工作的良好開展。另外，在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上，管理者能夠可視化管理整個(gè)倉庫的施工，促進(jìn)項(xiàng)目各部分的協(xié)同能力升高，優(yōu)化整體的倉庫布局，并大幅度的減輕施工管理人員的工作量。

3 結(jié)語

在門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)后，有助于設(shè)計(jì)人員直觀的觀看廠房情況，從而有效的提高各項(xiàng)設(shè)計(jì)的精確性，進(jìn)而提升施工質(zhì)量，增強(qiáng)廠房使用的安全性，避免安全事故的發(fā)生。