研究BIM技術(shù)在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

于海超

【摘要】本文首先闡述了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，論述了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造的難點(diǎn)，接著分析了建筑改造的基本思路，最后對(duì)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用控制策略進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造;BIM技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.042

研究人員應(yīng)在掌握BIM技術(shù)應(yīng)用的工程建設(shè)市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，找到優(yōu)化控制的具體方向，進(jìn)而增加科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。事實(shí)證明，只有這樣，才能控制和管理影響工程建筑改造成果的因素。然而，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的作用并沒有得到充分發(fā)揮。因此，研究人員應(yīng)加大其推廣效果，以提高工業(yè)建筑的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平。

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)改造中的優(yōu)勢(shì)在于三個(gè)主要領(lǐng)域。首先，該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了模型信息的關(guān)聯(lián)與協(xié)作，即通過三維幾何圖形和拓?fù)潢P(guān)系之間的公共關(guān)系實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)和管理信息的完全過程集成。這里的信息包括：材料特性、部件名稱、成本控制、施工項(xiàng)目程序和工程安全;其次，對(duì)模型組件進(jìn)行識(shí)別和更新，BIM技術(shù)主要應(yīng)用于整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期。因?yàn)榭梢詸z測(cè)和更新信息模型的設(shè)計(jì)對(duì)象，所以系統(tǒng)可以通過對(duì)模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來生成相關(guān)的虛擬實(shí)體和文檔繪圖。該技術(shù)的應(yīng)用不僅可以包括同一零件的自動(dòng)模型識(shí)別，還可以包括在不同階段同時(shí)修改和更新零件;最后，整體模型的演化和擴(kuò)展，因?yàn)锽IM技術(shù)監(jiān)督的整體模型包含了建筑生命周期的演化和擴(kuò)展，這意味著設(shè)計(jì)模型對(duì)象的變化會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展到關(guān)聯(lián)的模型組件。這樣就可以實(shí)現(xiàn)三維圖紙、三維形狀甚至四維管理信息的同步演化。

2、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造的難點(diǎn)

由于材料、設(shè)計(jì)、施工和安裝設(shè)備的特點(diǎn)，鋼鐵工業(yè)很難重新設(shè)計(jì)施工過程。1）鄰區(qū)人車多，安全隱患多;交叉作業(yè)項(xiàng)目多，構(gòu)件、設(shè)備、機(jī)電管線安裝復(fù)雜;工程量核算復(fù)雜;施工進(jìn)度高，成本控制嚴(yán)格。。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件理論問題的研究現(xiàn)已成熟，各個(gè)值的穩(wěn)定性有所提高。但是，需要進(jìn)一步研究零部件的局部穩(wěn)定性與全局穩(wěn)定性相匹配的理論和設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。設(shè)計(jì)師必須對(duì)結(jié)構(gòu)造型、新的和修訂的結(jié)構(gòu)造型、新材料和新材料的性能以及結(jié)構(gòu)的載荷進(jìn)行精確計(jì)算和分析，以獲得優(yōu)化結(jié)果，從而使鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)難以重組;2）施工精度高，施工程序復(fù)雜。第一，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房功能故障超過48米，第二，鋼結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件多種多樣，多種多樣，大多是工廠制造和現(xiàn)場(chǎng)裝配的，第三，鋼結(jié)構(gòu)配備焊縫、螺栓、鉚接接頭和低故障要求，第四，先移除一些舊結(jié)構(gòu)，然后安裝新零件。這不僅是一個(gè)復(fù)雜的過程，而且需要很高的施工精度來滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)現(xiàn)預(yù)期的改建效果;3）建筑工程往往設(shè)計(jì)狹窄而困難;附近人多，安全威脅多。鄰區(qū)人車多，安全隱患多;交叉作業(yè)項(xiàng)目多，構(gòu)件、設(shè)備、機(jī)電管線安裝復(fù)雜;工程量核算復(fù)雜;施工進(jìn)度高，成本控制嚴(yán)格。

3、建筑改造的基本思路

（1）為了正確理解工業(yè)建筑的原始結(jié)構(gòu)形狀，可以通過深入分析現(xiàn)有建筑來確定哪些部分可以拆除，哪些部分可以保留，哪些部分需要加固。各種加工方式的組成部分需要預(yù)先分類和科學(xué)論證;（2）要重點(diǎn)解決現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)哪些部位需要增設(shè)相應(yīng)的框架梁結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)，同時(shí)要處理結(jié)構(gòu)連接存在的問題;（3）確保結(jié)構(gòu)調(diào)整后的建筑結(jié)構(gòu)符合建筑抗震規(guī)范的要求。為了滿足這一要求，需要進(jìn)行整體計(jì)算，將基線構(gòu)造與新結(jié)構(gòu)相結(jié)合，科學(xué)地確定原始結(jié)構(gòu)圖元的承載力。（4）選擇邏輯、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)過程?？紤]到采礦業(yè)的特殊情況，往往對(duì)建筑業(yè)提出嚴(yán)格要求。因此，應(yīng)靈活考慮和設(shè)置設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)順序和施工計(jì)劃，以確保改建方案的可行性。

4、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

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要發(fā)揮BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的作用，必須從設(shè)計(jì)角度將Revit軟件導(dǎo)入到要轉(zhuǎn)換的建筑結(jié)構(gòu)中。然后分批輸入翻譯。BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)的核心任務(wù)。特別是BIM技術(shù)與CAD有本質(zhì)區(qū)別，因?yàn)橄到y(tǒng)中的每個(gè)部件都是獨(dú)立的。此外，CAD模型中有許多簡(jiǎn)單的線或圖塊，但元件之間沒有關(guān)聯(lián)。即使是現(xiàn)代CAD軟件也難以使用特定數(shù)據(jù)。BIM技術(shù)根據(jù)可見性和工作集對(duì)所有設(shè)計(jì)詳細(xì)信息進(jìn)行分類，以便精確地劃分設(shè)計(jì)任務(wù)。在Revit軟件中指定工作集后，可以創(chuàng)建結(jié)構(gòu)構(gòu)件?？梢娦栽谠O(shè)計(jì)圖紙的此區(qū)域中可見。將所有重建的結(jié)構(gòu)導(dǎo)入BIM軟件后，它們將構(gòu)成工作集。若要表示元件，只需設(shè)計(jì)已拆除零件的可見性，以在重組之前保留平面的拆除狀態(tài)。以前的結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑可以拆除并用于創(chuàng)建新的指定層。

4.2視圖轉(zhuǎn)換

首先，將設(shè)計(jì)視圖的內(nèi)容傳輸?shù)紻WFx文件中，供建筑公司使用設(shè)計(jì)審查軟件隨時(shí)查看3D效果。這樣就可以直觀的得出鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造的意圖。由于Revit軟件和盈建科軟件是相通的，BIM技術(shù)應(yīng)用人員可以將模型轉(zhuǎn)移到盈建科軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。如果結(jié)構(gòu)的計(jì)算強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求，則需要強(qiáng)度。比如鋼結(jié)構(gòu)，也就是鋼梁和鋼柱的連接，加固方法的計(jì)算都要用到。在此過程中，導(dǎo)入模型時(shí)，應(yīng)有效匹配英建科構(gòu)件和Revit族的截面。

現(xiàn)在有兩種方法可讓在鋼筋接合與元素和族群相符要求之間進(jìn)行選擇。第一，原始柱剖面是固定的，且結(jié)構(gòu)柱與英文剖面直接相符;第二，將原始結(jié)構(gòu)柱插入到建筑行業(yè)的四邊形結(jié)構(gòu)剖面中。為了確保BIM技術(shù)的應(yīng)用，工程師應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)過程的實(shí)際情況選擇一個(gè)選項(xiàng)。即銅鼓對(duì)比計(jì)算，確定鋼筋連接方案。以第一種匹配方法為例，不僅解決了原始結(jié)構(gòu)柱的鋼筋限制，還解決了柱與鋼框架的連接問題。建模過程主要在Revit平臺(tái)上執(zhí)行，其他專業(yè)人員需要參與設(shè)計(jì)方案的確定，以提高設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序的科學(xué)合理性。設(shè)計(jì)完成后，相關(guān)人員應(yīng)檢查三維管道，設(shè)計(jì)模擬過程中可能出現(xiàn)的問題，以改進(jìn)發(fā)生事件時(shí)的技術(shù)處理。

結(jié)語(yǔ)：

結(jié)合工業(yè)改造項(xiàng)目，基于Revit的二次開發(fā)接口平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，建立過程模型和結(jié)構(gòu)模型，通過模型的集成，很好的解決了過程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，特別是對(duì)于改造項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案的制定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的調(diào)整，很好的實(shí)現(xiàn)了過程方案。同時(shí)，也為進(jìn)一步的建設(shè)、管理、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)提供了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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