BIM 技術(shù)在地下車庫(kù)建設(shè)中的應(yīng)用

沈立森齊興敏劉雅帆程素娜

(1.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系,河北 石家莊 050081;2.河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,河北 石家莊 052165)

0 引言

大型綜合體建筑的不斷涌現(xiàn),使城市空間得到了前所未有的合理化利用,提升了市民的生活品質(zhì).地下車庫(kù)作為大型綜合建筑中的配套設(shè)施,已逐漸成為人們出行臨時(shí)停車的首選場(chǎng)所.但地下車庫(kù)在施工過(guò)程中,涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等多專業(yè)的協(xié)同工作,管線排布復(fù)雜,空間緊湊,返工率高,成本消耗大.因此,尋求一種可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)間有效協(xié)同工作,防止返工,降低工程成本的途徑至關(guān)重要.

建筑信息模型是由Building Information Modeling(以下簡(jiǎn)稱“BIM”)翻譯而來(lái),該技術(shù)的出現(xiàn),為解決地下車庫(kù)中復(fù)雜的管線排布和空間合理利用提供了可能性.利用BIM 技術(shù)不但能在各專業(yè)施工前,通盤(pán)考慮各模型構(gòu)件的空間位置,防止返工,還能作為碰撞檢查、實(shí)時(shí)漫游和凈高分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ).文獻(xiàn)[1]基于BIM 技術(shù)輔助進(jìn)行地下車庫(kù)的管線綜合設(shè)計(jì),直觀、準(zhǔn)確地反映了各管線的信息,解決了管線碰撞困難點(diǎn)的管線布置問(wèn)題.文獻(xiàn)[2]在大型地下車庫(kù)的機(jī)電管線設(shè)計(jì)階段,利用BIM 技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決了管線碰撞、返工次數(shù)過(guò)多的工程問(wèn)題,分析并驗(yàn)證了BIM 技術(shù)在車庫(kù)機(jī)電管線優(yōu)化中的作用.文獻(xiàn)[3]基于BIM 模型的基本應(yīng)用和深入應(yīng)用,從根本上解決了大型共建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程中存在的諸多問(wèn)題,優(yōu)化了建材的管理程序,提升了管理技術(shù),增強(qiáng)了項(xiàng)目參與各方的組織協(xié)調(diào)性.文獻(xiàn)[4]利用BIM 技術(shù)建立了3方協(xié)同平臺(tái),通過(guò)整合各方資源,相互配合創(chuàng)建模型,優(yōu)化了綜合管線的排列和布置方法,提高了樓層凈高,實(shí)現(xiàn)了效益最大化.文獻(xiàn)[5]建立了建筑機(jī)電系統(tǒng)的BIM 模型,進(jìn)行了管線碰撞檢查,減少了在建筑施工階段的損失,降低返工的概率,達(dá)到了合理配置資源的目的.文獻(xiàn)[6]基于Revit軟件,運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行了地下車庫(kù)管線綜合的設(shè)計(jì)校核、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)等工作,避免了二維圖紙中的常見(jiàn)錯(cuò)誤,實(shí)現(xiàn)了圖紙的深度優(yōu)化.由此可見(jiàn),BIM 技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同合作,特別是在地下車庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目中,應(yīng)用效果顯著.本文在研究相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,在皓順壹號(hào)院地下車庫(kù)項(xiàng)目中,利用BIM 技術(shù),綜合了結(jié)構(gòu)、建筑、給排水、暖通和電氣模型,實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)間的有效協(xié)同,以期為同類工程項(xiàng)目提供技術(shù)參考.

1 項(xiàng)目概況及BIM 工作流程

1.1 項(xiàng)目概況

皓順壹號(hào)院為雪絨片區(qū)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目,位于邢臺(tái)市開(kāi)發(fā)區(qū),西至信都路,北至中興大街,南至英華大街,東至靜奄路,地上為住宅區(qū),地下為車庫(kù),板柱抗震墻結(jié)構(gòu),建筑面積約130 000 m2,共有停車位4 672個(gè),防火分類為Ⅰ類.車庫(kù)具有體量大,管線排布復(fù)雜等特征,屬于特大型地下車庫(kù).

1.2 BIM 工作流程

工作流程的合理性與建模效率和質(zhì)量密切相關(guān),需要建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、建模技術(shù)、施工單位等人員的密切配合.為使BIM 技術(shù)在該項(xiàng)目施工過(guò)程中起到良好的指導(dǎo)作用,制定了BIM 的工作流程,其流程圖見(jiàn)圖1.

圖1 BIM 工作流程圖

2 BIM 技術(shù)協(xié)同管理和應(yīng)用

BIM 技術(shù)作為項(xiàng)目協(xié)同管理和應(yīng)用的核心,其應(yīng)用點(diǎn)主要包括分專業(yè)模型的建立、全專業(yè)模型的整合、碰撞檢查、管線綜合優(yōu)化、實(shí)時(shí)漫游和凈高分析等6部分.

2.1 分專業(yè)模型的建立

為提高各專業(yè)的協(xié)作效率,提升建模質(zhì)量,將地下車庫(kù)劃分為2類模型和5個(gè)專業(yè)類別,并對(duì)需要?jiǎng)?chuàng)建的構(gòu)件進(jìn)行歸類,具體情況見(jiàn)表1.

表1 地下車庫(kù)構(gòu)件歸類表

根據(jù)表1對(duì)整個(gè)項(xiàng)目中所有專業(yè)類別對(duì)應(yīng)的模型構(gòu)件進(jìn)行歸類.在建模過(guò)程中,各專業(yè)間始終保持溝通與協(xié)作,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向設(shè)計(jì)代表反饋,在施工之前解決圖紙問(wèn)題,以避免返工,從而節(jié)約工程成本和工期成本.

建立模型前,需建立統(tǒng)一的項(xiàng)目樣板文件,其目的在于保證后期全專業(yè)模型整合的準(zhǔn)確性和完整性.土建樣板文件包括標(biāo)高、軸網(wǎng)、項(xiàng)目基點(diǎn)、構(gòu)件族、材質(zhì)庫(kù)、命名規(guī)則等內(nèi)容,機(jī)電樣板包括標(biāo)高、軸網(wǎng)、項(xiàng)目基點(diǎn)、構(gòu)件族、材質(zhì)庫(kù)、命名規(guī)則、管道系統(tǒng)配色、過(guò)濾器等內(nèi)容.特別需要注意的是,兩種項(xiàng)目文件的標(biāo)高、軸網(wǎng)和基點(diǎn)必須保證完全一致,否則后期在模型整合時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位.樣板文件完成后需經(jīng)BIM 技術(shù)負(fù)責(zé)人審核,通過(guò)后,及時(shí)下發(fā)給各專業(yè)的建模工程師,并堅(jiān)持非必要不更改的原則.原因在于樣板文件一旦更改,將導(dǎo)致所有專業(yè)已完成的模型必須進(jìn)行修改,模型完成度越高,修改量就越大,嚴(yán)重影響建模進(jìn)度.

2.1.1 創(chuàng)建BIM 土建模型

BIM 土建模型往往是機(jī)電模型的限制邊界,同時(shí)也是管線綜合優(yōu)化的基礎(chǔ).BIM 土建模型包括結(jié)構(gòu)模型和建筑模型,主要由BIM 土建建模員完成.其方法是先將結(jié)構(gòu)施工圖和建筑施工圖進(jìn)行拆分,再將已拆分好的圖紙分別導(dǎo)入Revit軟件,逐一建立對(duì)應(yīng)的構(gòu)件,建模過(guò)程中應(yīng)保證構(gòu)件的幾何尺寸、標(biāo)高、材質(zhì)、顏色和名稱等信息準(zhǔn)確無(wú)誤,同時(shí)時(shí)刻關(guān)注圖紙問(wèn)題,并做好書(shū)面記錄,及時(shí)向設(shè)計(jì)單位反饋.建立完成的BIM 土建模型截圖見(jiàn)圖2.

圖2 BIM 土建模型截圖

2.1.2 創(chuàng)建BIM 機(jī)電模型

為提高建模效率,在建立BIM 土建模型的同時(shí),BIM 機(jī)電工程師可根據(jù)暖通、電氣、給排水等施工平面圖,在標(biāo)準(zhǔn)樣板文件的基礎(chǔ)上同步建立BIM機(jī)電模型.建模過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)不同功能的管道嚴(yán)格區(qū)分管道系統(tǒng)、材質(zhì)和顏色,防止混淆;同時(shí)為保證碰撞檢查的準(zhǔn)確性,還應(yīng)放置閥門(mén)、設(shè)備等構(gòu)件.建立完成的BIM 機(jī)電模型截圖見(jiàn)圖3.

圖3 BIM 機(jī)電模型截圖

2.2 全專業(yè)BIM 模型的整合

分專業(yè)模型建立完成后,需要通過(guò)模型鏈接和解綁功能進(jìn)行整合,其目的是綜合檢查各專業(yè)構(gòu)件間的錯(cuò)誤、遺漏、碰撞和缺陷等問(wèn)題,進(jìn)而向設(shè)計(jì)單位提出修改圖紙的合理性建議.經(jīng)核查后,再進(jìn)行設(shè)計(jì)變更,保證工程項(xiàng)目順利施工.模型整合過(guò)程中,應(yīng)確保所有的分專業(yè)模型有統(tǒng)一的標(biāo)高、軸網(wǎng)和項(xiàng)目基點(diǎn),防止整合模型時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)亂.全專業(yè)整合模型截圖見(jiàn)圖4.

圖4 全專業(yè)整合模型截圖

2.3 碰撞檢查

BIM 模型整合完成后,通過(guò)Revit軟件的“協(xié)作-碰撞檢查”功能,對(duì)全專業(yè)整合模型進(jìn)行碰撞檢查.因工程體量較大,在進(jìn)行碰撞檢查時(shí),應(yīng)盡量選擇高配置計(jì)算機(jī),防止卡頓.檢查后,導(dǎo)出碰撞報(bào)告,共計(jì)發(fā)現(xiàn)硬碰撞800余處,碰撞報(bào)告的部分問(wèn)題截圖見(jiàn)圖5.碰撞報(bào)告列出了碰撞圖像、名稱、位置、項(xiàng)目ID 和項(xiàng)目名稱等重要信息,既方便對(duì)碰撞點(diǎn)和碰撞構(gòu)件進(jìn)行定位,也為管線綜合優(yōu)化提供了便利條件.

圖5 碰撞報(bào)告部分問(wèn)題截圖

2.4 管線綜合優(yōu)化

對(duì)于大型地下車庫(kù)復(fù)雜管線綜合優(yōu)化而言,涉及給排水管、采暖管、消防管、噴淋管、風(fēng)管、橋架、機(jī)械設(shè)備等,各專業(yè)間的交叉工作面廣,共同作業(yè)點(diǎn)多,而可供施工的空間區(qū)域卻不足,安裝作業(yè)往往受限,這就給項(xiàng)目的順利施工帶來(lái)了一定的難度.因此將深化設(shè)計(jì)工作提前至施工前是非常必要的,尤其是在土建工程施工時(shí),更需要在管線所經(jīng)路徑的構(gòu)件中預(yù)留大量孔洞,以方便管線施工.結(jié)合BIM 技術(shù),根據(jù)施工規(guī)范設(shè)計(jì)要求,利用已按照?qǐng)D紙繪制好的分專業(yè)模型和整合完成的全專業(yè)模型,可以提前發(fā)現(xiàn)管線是否碰撞,孔洞預(yù)留的尺寸和位置是否準(zhǔn)確,凈高是否滿足通行要求等問(wèn)題.對(duì)不符合要求的管線排布提前優(yōu)化,為后續(xù)管道的順利安裝及美觀創(chuàng)造條件;同時(shí)可有效地避免因管線排布不當(dāng)造成返工,節(jié)約工程成本.

通常情況下,當(dāng)發(fā)現(xiàn)管線碰撞時(shí),不能隨意調(diào)整,必須遵循一定的避讓原則.目前普遍公認(rèn)的原則有:小直徑管道讓大直徑管道,有壓力管道讓無(wú)壓力管道,臨時(shí)性管道讓永久性管道,常溫管道讓非常溫管道,有坡度管道讓無(wú)坡度管道等,但是各項(xiàng)避讓原則之間有時(shí)也會(huì)相互沖突,比如有壓力的大直徑管道與無(wú)壓力的小直徑管道間的碰撞問(wèn)題,因此不能機(jī)械套用優(yōu)化原則,應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況綜合考慮.根據(jù)上述原則,綜合考慮調(diào)整后的局部位置管線排布截圖見(jiàn)圖6.

圖6 調(diào)整后的局部位置管線排布截圖

2.5 實(shí)時(shí)漫游

利用BIM 技術(shù)建立地下車庫(kù)的分專業(yè)模型并進(jìn)行整合,將整合后的模型導(dǎo)入三維漫游設(shè)計(jì)軟件,可實(shí)現(xiàn)人們對(duì)地下車庫(kù)中復(fù)雜管線的各個(gè)細(xì)節(jié)和部位的沉浸式體驗(yàn).Revit軟件自帶的漫游效果精細(xì)化程度不足,且操作步驟相對(duì)繁瑣,使用不便.目前,常用的三維漫游設(shè)計(jì)軟件有Fuzor,Lumion,Navisworks等.本項(xiàng)目采用Fuzor軟件,其優(yōu)勢(shì)在于Fuzor的漫游場(chǎng)景不但能提供2D 地圖導(dǎo)航,方便人物的位置識(shí)別和點(diǎn)選瞬間的移動(dòng),而且可將文件打包為*.exe的可執(zhí)行文件,即使審查人員的客戶端未安裝Fuzor軟件,也能進(jìn)行瀏覽和標(biāo)記,極大地增強(qiáng)了漫游文件的兼容性和靈活性.Fuzor實(shí)時(shí)漫游場(chǎng)景圖見(jiàn)圖7.

圖7 Fuzor實(shí)時(shí)漫游場(chǎng)景截圖

2.6 凈高分析

凈高分析的價(jià)值主要體現(xiàn)在可以提前預(yù)估管線排布后的凈高是否滿足規(guī)范要求,避免因凈高不足引起“行車難、取車難”的問(wèn)題.車庫(kù)項(xiàng)目往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,常有變截面或者斜板等構(gòu)件,無(wú)法在傳統(tǒng)平面圖內(nèi)進(jìn)行有效檢查并發(fā)現(xiàn)凈高問(wèn)題[7].《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 100—2015)第4.2.5 條規(guī)定,小型車輛出入口及坡道的最小凈高為2.20 m;第4.3.6條規(guī)定,停車區(qū)域凈高不應(yīng)小于第4.2.5條規(guī)定的出入口及坡道凈高[8].由此可知,停車區(qū)域的最小凈高為2.20 m.利用BIM 技術(shù),將全專業(yè)模型整合后,通過(guò)Fuzor漫游設(shè)計(jì)軟件,利用測(cè)量工具可對(duì)存在凈高不足的區(qū)域,特別是管線排布復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè).當(dāng)發(fā)現(xiàn)凈高低于2.20 m 時(shí),應(yīng)重新進(jìn)行管線排布,直至滿足要求.通過(guò)凈高分析,發(fā)現(xiàn)凈高不足區(qū)域有10余處,最低凈高約1.85 m,經(jīng)重新排布后,滿足了規(guī)范要求.

3 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)為復(fù)雜管線綜合優(yōu)化項(xiàng)目的智能化建造提供了有利條件.本文基于邢臺(tái)市開(kāi)發(fā)區(qū)雪絨片區(qū)棚戶區(qū)皓順壹號(hào)院地下車庫(kù)工程,通過(guò)BIM 技術(shù)創(chuàng)建了分專業(yè)模型,整合了全專業(yè)模型,并在全專業(yè)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了碰撞檢查、模型優(yōu)化、實(shí)時(shí)漫游和凈高分析等工作,避免了因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問(wèn)題造成的返工,節(jié)約了工程造價(jià)和工期成本.由此可見(jiàn),在地下車庫(kù)項(xiàng)目中,BIM 技術(shù)的應(yīng)用將呈現(xiàn)出從設(shè)計(jì)階段向施工深化應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變,從技術(shù)應(yīng)用向項(xiàng)目管理轉(zhuǎn)變的趨勢(shì).