基于BIM的綠色建筑材料加固設計模型構建

梁艷

摘 要：通過在綠色建筑材料加固設計中融入BIM技術，結合外套加固技術原理，基于Revit軟件建設加固設計族庫，通過PACO軟件構建加固計算模型，并以Visual Studio C#語言進行接口插件程序設計，以編程后臺程序讀取并處理數(shù)據(jù)信息，以此促使模型轉換于Revit軟件，實現(xiàn)基于BIM的綠色建筑材料加固設計模型構建，并自動生成圖像，進而為綠色建筑外墻材料的外套加固技術奠定堅實的應用基礎。

關鍵詞：BIM技術;綠色建筑材料;加固設計;模型

中圖分類號：TU17;TU712 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）11-0114-03

Construction of Green Building Material Reinforcement Design Model Based on BIM

Liang Yan

（Shaanxi Institute of International Trade&Commerce， Xianyang 712046， China）

Abstract：By integrating BIM technology into the green building material reinforcement design， combining the principle of coat reinforcement technology， the reinforcement design library based on Revit software， a reinforcement computational model was constructed through PACO software and performed interface plug-in programming in Visual Studio C# to program the daemon to read and process the data information， to transform the model to the Revit software， to realize green building materials based on BIM and automatically generate the images， then lays a solid application foundation for the coat reinforcement technology of green building exterior wall materials.

Key words：BIM technology; green building materials; reinforcement design; model

0 引言

BIM（Building Information Modeling）技術即建筑信息模型，是信息化時代的建筑創(chuàng)新發(fā)展新理念，轉換了傳統(tǒng)建筑設計方式與模式，融合了建筑全生命周期所有信息，實現(xiàn)了各個專業(yè)信息交互與共享，突破了信息孤島現(xiàn)象，已在建筑領域實現(xiàn)了普遍應用。但是基于資源環(huán)境雙重約束，以及施工效率高標準要求，建筑業(yè)正在面臨著綠色高能效技術創(chuàng)新改革，而裝配式建筑主要是以預制構件集成化設計、流程化生產(chǎn)、模塊化組裝，實現(xiàn)快速裝卸與循環(huán)利用的綠色建筑墻體材料。為了確保防震性能良好，外墻板大多設計為可活動狀態(tài)。然而預制纖維化水泥板基于內部反應與水分縮減影響，施工建設之后，在時間推移下會發(fā)生強烈收縮現(xiàn)象，導致伸縮縫不斷擴大;而混凝土外墻板屬于多孔材料，長時間保持水化反應狀態(tài)，難以粘接，會破壞綠色裝配式建筑牢固性。拆除重建需要耗費較多時間與人力，且難以由根源解決此問題。因此，選擇經(jīng)濟有效的加固方案對于裝配式建筑外墻材料加固處理具有十分重要的意義。但加固構造特性與需求不同，需基于BIM技術進行構件庫建構，就實際需求靈活調整設計加固模型，以適應多種類型建筑加固需要[1]。

1 BIM軟件選擇

BIM軟件是確保BIM功能實現(xiàn)的關鍵載體，但當前BIM技術難以依賴于軟件得以實現(xiàn)，需要一系列軟件同時作為支持。BIM技術應用相關的軟件用途具體劃分為工藝設計類、建模類、結構分析類、機電分析類、深化設計類等等。工業(yè)化改造項目需有機結合工藝設計、建筑設計、結構設計、出圖要求等多元化標準選擇合適軟件。

在選擇結構設計軟件時需確保符合兩大主要標準，即符合設計規(guī)范，結構安全是基于規(guī)范為支持，不論何種軟件應用于建筑BIM系統(tǒng)，都需滿足規(guī)范檢驗標準;結構設計數(shù)據(jù)交換問題，確保結構物理模型與分析計算模型具有雙向可交換特性。針對工程結構加固改造設計選用Auto desk Revit平臺建模，Revit模型包括模型圖元、基準圖元、視圖圖元，基于此對接結構設計、軟件接口、Revit結構模型，從而實現(xiàn)三維物理模型與結構分析模型之間的數(shù)據(jù)轉換。工藝設計則以Revit軟件為載體建模并命名所有設備，并將設備基本信息與運營維護信息等添加于BIM模型內，以集成化、一體化管理，結構設計可就BIM模型的設備信息對設計參數(shù)進行適時調整[2]。

基于Revit平臺實現(xiàn)結構加固改造與工藝改造協(xié)同的方式主要有工作集與模型鏈接兩種，其中工作集同時支持多人、多專業(yè)建模，且可實時交互共享信息，但是對于復雜模型，容易出現(xiàn)軟件不穩(wěn)定與運行速度過慢等現(xiàn)象;模型鏈接的穩(wěn)定性與運行速度良好，但是模型信息難以實時交互與更新。此兩種方式都可基于Revit模型中實現(xiàn)工藝設計與結構設計的信息共享。

2 綠色建筑材料外套加固技術

以外套加固技術進行綠色建筑材料加固實用性更高，即基于既有建筑結構兩側，增加預制墻板體系，進行陽臺構筑，并加固既有砌體結構，以提高建筑抗側與抗震能力。由構成角度可知，預制墻板體系主要包含外墻墻片、外加橫墻、外貼縱墻、加固陽臺板等。在加固時，既有砌體結構負責承接縱向承壓力，而預制墻板體系安裝在砌體結構雙側，以外貼縱墻與外加橫墻共同負責承擔側向拉力，外貼縱墻則安設在既有砌體結構的外側墻體縱向，而外加橫墻則安裝在墻體橫向，各層與既有樓板齊平位置分別添加固定的陽臺板，以此加固。在預制墻板體系外側可添加預制外墻墻板，以增加外墻厚度，形成新陽臺。此外套加固技術原理[3]具體如圖1所示。

此裝配式建筑外套加固技術選擇預制構件方式，施工方法簡單，對于環(huán)境的影響相對較小，并且通過擴大新陽臺，可增加建筑使用面積，整體的適用性更為突出。

3 基于BIM的綠色建筑材料加固設計模型構建

3.1 Revit加固設計族庫

所謂族即同類型建筑工程構件的集合，基于加固設計族庫構建，可充分合理利用不同建筑區(qū)域?；贐IM的Revit軟件包含系統(tǒng)族、內建族和可載入族3種，其中可載入族庫通過族樣板，在項目外構建獨立RFA文件，其顯著特性即自定性較高，因此通過可載入族庫進行加固設計族庫研發(fā)，由項目外導入，自定義參數(shù)，為加固設計模型構建奠定堅實基礎。根據(jù)外套加固技術，基于預制墻板體系構成，加固設計族庫具體包含兩大部分[4]。

3.1.1 外掛墻板族庫構建

綠色裝配式建筑外掛墻板與陽臺板可劃分為南北兩個方向，以S、N區(qū)分族庫，如果不是南北向布局，可適度調節(jié)此標識。在族庫構建時，可先打開Auto desk Revit，根據(jù)族選擇項、新建族、族樣板文件、公制常規(guī)模型流程進行操作，打開族庫設計界面，基于參照面拉伸實體，鎖定參照平面、有機關聯(lián)墻體與參照面，以便于構建加固設計模型時，可以直接調節(jié)參照面具體位置，轉變墻體相關參數(shù)。

3.1.2 外加橫墻與外貼縱墻板族庫構建

外加橫墻構造比較簡單，而族模板存在邊側與中部外加橫墻兩種類型，外貼縱墻板就裝配式建筑的具體布設方向可劃分為南北側兩種類型，可以S、N進行族庫劃分，二者都可就族選擇項、新建族、族樣板文件、公制結構加強板流程，于加載到項目中所采用兩點間自動生成構件模式，可以根據(jù)族參數(shù)公式加以設定，基于構件尺寸進行連接件調節(jié)，自定義數(shù)量與間距，以提高加固設計模型構建效率與水平[5]。

3.2 PACO加固計算模型

在建筑加固設計中，結構分析與計算十分重要，Revit軟件在信息化建模方法上存在結構分析與計算等相關問題。因此，以PACO軟件構建模型，并進行計算分析，以此獲取與既有建筑結構響應的加固構件體系，導出模型數(shù)據(jù)信息，從而生成Revit加固設計圖紙?；赑ACO軟件進行加固計算模型構建時，需要提前做好相關設定工作[6]，具體如表1所示。

4 基于Revit軟件的加固計算模型轉換

為了進一步導入PACO加固計算模型于Revit軟件，通過API編程接口調取后臺程序，讀取并處理信息，轉變?yōu)橹虚g格式類型文件，基于后臺程序調用API（Application Program Interface）構建模型，即由PACO加固計算模型導出MIDAS-Gen文件，讀取其中Mgt文件的結構模型數(shù)據(jù)，以此生成Revit模型，從而實現(xiàn)基于BIM的綠色建筑材料加固設計模型構建。在進行模型轉換的時候，以Visual Studio作為開發(fā)平臺，以Revit軟件作為開發(fā)環(huán)境，以Revit SDK二次開發(fā)程序文件為載體，設計接口插件程序，具體流程[7]如圖2所示。

基于Create Model編寫可調出窗體的相關代碼，以讀取Mgt文件，并轉變?yōu)橹虚g格式文件，從而為加固模型構建奠定數(shù)據(jù)基礎。在窗體界面選擇原裝建筑構件選項，以生成原裝建筑結構BIM模型，然后選擇加固構件選項，以生成加固模型。局部代碼[8]具體如圖3所示。

5 基于BIM的綠色建筑材料加固模型圖生成

基于Revit二次開發(fā)軟件，以接口插件可以把PACO加固模型轉換于Revit軟件內，便可實現(xiàn)基于BIM的綠色建筑材料加固設計模型構建。建筑結構三維模型雖然能夠生動直觀呈現(xiàn)加固設計，但是交付施工時依舊需要以平面圖為主要標準。因此，可通過Revit軟件繪圖工具的詳圖線、填充區(qū)域、文字注釋等功能進行二維圖紙繪制，并就BIM加固設計模型，與模型適時有機關聯(lián)，以此更新圖紙。然后點擊導出選項的圖像與動畫，選擇圖像項，在彈出的對話框內就加固設計模型相關參數(shù)進行具體設定，并點擊確定，便可導出二維圖紙?；蛘呖梢杂赏獠繉胛募苯永?，以后期加工方式生成加固設計模型平面圖紙[9]。

6 結語

綜上所述，裝配式建筑屬于綠色建筑材料的重要構成部分，是基于墻板、梁柱、樓板等構件所開展的預制化生產(chǎn)，在現(xiàn)場拼裝施工建設而成，但是由于明確的防震需要，預制構件拼接中墻體為可活動狀態(tài)，極易造成拼縫問題。通過加固設計改造，裝配式建筑材料全生命周期工作流程與模式還未形成固定信息化模型，未形成可供參考加固設計模型，嚴重阻礙了綠色建筑材料實際應用發(fā)展。

所以，本文以基于BIM的Revit軟件為載體，根據(jù)其結構化分析問題，引進PACO軟件構建加固計算模型，且由二次開發(fā)，促使模型導入Revit軟件，據(jù)此完成加固設計模型構建，其可自動生成圖像，從而為綠色建筑外墻材料的外套加固技術奠定堅實的應用基礎。

參考文獻

[1]楊 濤，趙 浩，李燕偉，等. 歷史建筑砌體結構無損加固技術及抗震性能試驗研究[J]. 施工技術，2020，49（10）：59-62.

[2]王 斐. 網(wǎng)狀片材泥漿材料加固土坯砌體受力性能試驗研究[D]. 烏魯木齊：新疆大學，2017.

[3]趙良科. 聚酯纖維FRP加固RC梁的抗彎性能研究[D]. 長沙：湖南大學，2017.

[4]王宏光. 亞麻纖維復合材料及其加固鋼筋混凝土梁的抗剪性能研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2016.

[5]郭燕沫，李 畫. 古建筑結構加固防滲改造材料篩選研究[J]. 科技通報，2017，33（10）：183-187.

[6]李志才. 復合材料在建筑加固工程中的應用研究[J]. 粘接，2020，43（7）：74-77+81.

[7]吳 佳. 墻體修復綠色建筑材料粘接加固性能成本控制[J]. 粘接，2020，41（1）：120-124.

[8]錢 爽. 基于GFRP加固的鋼筋混凝土梁抗連續(xù)性倒塌性能研究[D]. 蘇州：蘇州科技大學，2018.

[9]謝新法. 對某建筑主體結構檢測評估及其加固措施的研究[D]. 青島：青島理工大學，2017.