施工階段建筑信息模型有效構(gòu)建路徑探索

周趙玉，張秋虎

（中交四航局第二工程有限公司 廣州510230）

0 前言

2017年10月，住建部公布了建筑行業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)。其中有2項(xiàng)直接提到BIM技術(shù)，另外3項(xiàng)間接與BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。近年來，BIM技術(shù)應(yīng)用逐漸走進(jìn)建設(shè)行業(yè)從業(yè)人員的視野，越來越多的工程項(xiàng)目要求使用BIM技術(shù)［1］。理論上，BIM技術(shù)可以涵蓋整個(gè)項(xiàng)目的生命周期。以南沙區(qū)某地下空間工程為例，BIM技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用包括管線綜合布置出圖［2］、工藝模擬、施工進(jìn)度模擬、場地VR漫游、3D打印及基坑疏散模擬等［3］。在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段越來越多的人把主要精力集中在“應(yīng)用”方面，卻忽視了BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)——模型的構(gòu)建［4］。結(jié)合項(xiàng)目部實(shí)際情況，摸索出了一套合理的模型的構(gòu)建路徑，縮短了模型構(gòu)建周期，減少了后期調(diào)模工程量，在一定程度上提高了工作效率。

1 工程簡介

南沙區(qū)某地下空間工程為地下1層，局部地下3層的公共商業(yè)廣場?？偨ㄖ娣e約3.2萬m2。本工程涉及專業(yè)眾多，包括基坑工程，建筑工程，結(jié)構(gòu)工程，給排水工程，電氣工程，暖通空調(diào)工程，人防工程。由于該工程專業(yè)復(fù)雜，各專業(yè)工程設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，圖紙之間的結(jié)構(gòu)，管線交叉節(jié)點(diǎn)極多，碰撞問題不可避免［5］。為此，在項(xiàng)目實(shí)施中，利用BIM管線綜合布置出圖功能和解決前期管線碰撞問題為切入點(diǎn)，對BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探索［6］。地下空間內(nèi)部管線局部效果圖如圖1所示。

圖1 地下空間內(nèi)部管管線局部效果圖Fig.1 Local Effect Diagram of Internal Pipeline in Underground Space

2 建筑信息模型的構(gòu)建內(nèi)容

建筑信息模型的構(gòu)建按建模人數(shù)多少，可以分為單人建模和團(tuán)隊(duì)建模。單人承擔(dān)整個(gè)工程的建模工作要求建模時(shí)間充裕，結(jié)構(gòu)管線較簡單；多人建模則適用于結(jié)構(gòu)管線復(fù)雜，建模工程量大，建模時(shí)間緊湊的項(xiàng)目［7］。

本工程整體模型分為土建模型和機(jī)電模型。其中，土建模型劃分為建筑模型和結(jié)構(gòu)模型；機(jī)電模型劃分為橋架模型、風(fēng)管模型、給排水管模型、空調(diào)水管模型、消防水管模型、噴淋水管模型［8］，如圖2所示。

圖2 地下空間模型專業(yè)劃分Fig.2 Professional Division of Underground Space Model

3 模型構(gòu)建路徑對比分析

3.1 V1.0模型構(gòu)建過程

地下空間V1.0模型由4名建模工程師協(xié)同構(gòu)建而成。模型的協(xié)同構(gòu)建采用共享文件夾的方式進(jìn)行。將其中1名建模師的電腦工作盤設(shè)置為主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤，以局域網(wǎng)共享文件夾的方式允許其他成員訪問該主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤［3］。

按照專業(yè)分類，土建模型按軸網(wǎng)劃分為4段區(qū)域，各建模人員負(fù)責(zé)相應(yīng)區(qū)域的土建模型創(chuàng)建；機(jī)電管線模型則以專業(yè)劃分，各建模人員完成相應(yīng)專業(yè)模型創(chuàng)建。建模路徑如圖3a所示。

3.2 V2.0模型構(gòu)建過程

施工過程中，根據(jù)地下空間頂板整體抬高變更圖紙，進(jìn)行了V2.0模型的創(chuàng)建。該版模型的構(gòu)建以1名建模工程師為主，其他建模工師為輔的工作形式對模型進(jìn)行構(gòu)建。在建筑結(jié)構(gòu)模型建完成后，由1名專業(yè)的機(jī)電建模工程師對地下空間各類機(jī)電管線模型進(jìn)行排布優(yōu)化［9］。建模路徑如圖3b所示。

圖3 模型建模路徑Fig.3 Model Modeling Path

3.3 建模方式對比分析

3.3.1 建模效率

V1.0土建模型由4名建模工程師共同完成，相比V2.0土建模型的單人構(gòu)建方式，由于土建模型總工程量一定，且不需要由建模工程師進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在建模周期上，團(tuán)隊(duì)合作建模明顯優(yōu)于單人建模。

V1.0機(jī)電管線模型構(gòu)建過程中，4名建模工程師建模進(jìn)度不一致，在地下空間整體土建模型尚未完成情況下，較早完成土建模型構(gòu)建工作的建模師率先開始了給排水管及暖通風(fēng)管模型的創(chuàng)建，其他建模師在完成各自負(fù)責(zé)的土建模型構(gòu)建工作后，也陸續(xù)進(jìn)行已分配好的專業(yè)機(jī)電模型的創(chuàng)建任務(wù)。土建模型與機(jī)電模型合并后，出現(xiàn)管線位于頂板外，底板內(nèi)及懸于半空等標(biāo)高混亂情況，直接導(dǎo)致管線碰撞問題多達(dá)1 445個(gè)，后期管線標(biāo)高調(diào)整工作量巨大，嚴(yán)重影響管線深化設(shè)計(jì)進(jìn)度。V1.0機(jī)電管線模型碰撞測試結(jié)果如圖4a所示。

V2.0機(jī)電模型構(gòu)建，主要由1名專業(yè)機(jī)電建模工程師負(fù)責(zé)。由于暖通專業(yè)是以區(qū)域劃分，系統(tǒng)性不強(qiáng)，考慮重新建模的意義不大，因此直接使用V1.0暖通模型，導(dǎo)入建筑結(jié)構(gòu)模型中，進(jìn)行標(biāo)高及平面位置的調(diào)節(jié)。其他專業(yè)模型，基于建筑結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行系統(tǒng)性重建。由于機(jī)電管線模型全是由同一人進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化，模型碰撞結(jié)果明顯減少至229個(gè)。V2.0機(jī)電管線模型碰撞測試結(jié)果如圖4b所示。

圖4 機(jī)電管線模型碰撞測試結(jié)果Fig.4 Collision Test Results of Electromechanical Pipeline Model

3.3.2 建模質(zhì)量

由于建筑信息模型的質(zhì)量主要體現(xiàn)在模型的準(zhǔn)確度及精度上［10］，在地下空間實(shí)際建模過程中，具體的建模路徑表現(xiàn)為：

⑴ 建模工程師的識(shí)圖能力及建模功底存在高低和深淺之分；

⑵ 設(shè)計(jì)單位未提供準(zhǔn)確的機(jī)電管線安裝標(biāo)高。

因此，本文中的建模質(zhì)量主要比較機(jī)電管線模型的在上述不同路徑下的建模精度。

V1.0機(jī)電管線模型構(gòu)建過程中各建模師獨(dú)立進(jìn)行建模工作，整合后的機(jī)電管線模型在空間排布上存在碰撞問題多，管道間距大小不一，橋架、管道、風(fēng)道的空間排布邏輯混亂情況，整體模型粗糙，精度低。V1.0機(jī)電管線模型典型剖面圖如圖5a所示。

V2.0機(jī)電管線模型則由單人完成，前期建模工程量大，但后期模型調(diào)整工作量遠(yuǎn)少于V1.0模型調(diào)整工作量。各類橋架、管道及風(fēng)管在空間上的邏輯排布順序合理，管線間距相對均勻，模型精度較高。V2.0機(jī)電管線模型典型剖面如圖5b所示。

圖5 機(jī)電管線模型典型剖面Fig.5 Typical Section of Electromechanical Pipeline Model

4 有效建模路徑

綜合對比2種建模路徑，地下空間工程建筑信息模型的有效構(gòu)建路徑如圖6所示。

5 結(jié)語

根據(jù)地下空間2種不同路徑的建模方式，總結(jié)出以下建模經(jīng)驗(yàn)：

圖6 地下空間模型有效構(gòu)建路徑Fig.6 Effective Construction Path of Underground Space Model

⑴ 做好建模實(shí)施計(jì)劃。擬定詳細(xì)的進(jìn)度計(jì)劃表，合理設(shè)定模型完成節(jié)點(diǎn)，控制建模周期；

⑵ 統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)。在開始建模前，制定所有專業(yè)模型的標(biāo)準(zhǔn)庫，保證整體模型標(biāo)準(zhǔn)一致。

⑶ 建模人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，預(yù)留合理管線間距，最大限度與后期施工相匹配。

因此，各項(xiàng)目在構(gòu)建BIM應(yīng)用模型時(shí)，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，選取有效的建模路徑，為后期BIM技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。