BIM技術(shù)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

章 睿，韓沙桐

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

BIM技術(shù)的應(yīng)用，主要是借助3D空間模型這一基礎(chǔ)條件，對(duì)工程設(shè)計(jì)起到了重要的作用，有效降低了項(xiàng)目的管理風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)整體建筑行業(yè)進(jìn)步。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視此項(xiàng)技術(shù)的使用，考慮設(shè)計(jì)工作的多個(gè)維度，構(gòu)建一個(gè)具體的BIM標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全維護(hù)工作，探尋一種立體化的建筑設(shè)計(jì)效果，提升建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 基于BIM技術(shù)分析目前建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

1.1 可以對(duì)應(yīng)修改圖紙化功能

建筑設(shè)計(jì)是工程合理推進(jìn)的重要前提，在各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作中，圖紙修改的問題比較頻繁，這些不能單純說明設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平不夠，而是設(shè)計(jì)工作中比較正常的現(xiàn)象。將BIM技術(shù)運(yùn)用于工程中，可以防止圖紙重復(fù)修改，主要在于，設(shè)計(jì)圖紙受到BIM技術(shù)的有效驅(qū)動(dòng)，變成了與設(shè)計(jì)信息有關(guān)的數(shù)據(jù)，無論是修改哪一個(gè)圖紙，其他的都會(huì)自動(dòng)修改，不需要再利用人力成本，助力設(shè)計(jì)人員的工作效率上升到新高度，為設(shè)計(jì)工作帶來方便。

1.2 給予了信息化功能

借助BIM模型，可以供應(yīng)大規(guī)模的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員得到大量的參考信息，可以看出的是，BIM模型本身具有信息，并且整體信息屬于安全可靠的狀態(tài)，這樣一來，整體的處理效率明顯提升，信息傳遞高效，可以隨時(shí)服務(wù)于設(shè)計(jì)人員。

1.3 發(fā)揮了一體化、三維化的功能

在BIM技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，涉及到的信息比較完整，在設(shè)計(jì)工作開展期間，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)內(nèi)容，比如，建筑高度、建筑范圍等。BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，屬于一種全三維的技術(shù)形式，增加了建筑工程的效益。結(jié)合目前的情況來分析，觀察效果圖時(shí)，僅僅能夠看到其中的一個(gè)角度，缺乏整體性觀察效果，這樣不利于全面的設(shè)計(jì)工作，選用BIM技術(shù)是處理上述問題的正確選擇，可以看到立體形式的虛擬光環(huán)境，保證設(shè)計(jì)效果覆蓋性更加全面，觀察整體區(qū)域，這樣就能及時(shí)看出不符合的地方，改善了工程設(shè)計(jì)的不良因素，促進(jìn)之后的設(shè)計(jì)施工工作穩(wěn)步推進(jìn)。

2 BIM在設(shè)計(jì)各個(gè)專業(yè)中的應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)專業(yè)分析

2.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工業(yè)建筑中，筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)經(jīng)常應(yīng)用到，它的結(jié)構(gòu)形式比較特別，荷載情況也不一般，整體受撐結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)用Midas軟件，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)質(zhì)量，合理處理質(zhì)心位置帶來的不利影響，提升了計(jì)算的準(zhǔn)確性。通過研究可以明確，設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)，通常應(yīng)用的鋼構(gòu)件為預(yù)制形式，然而會(huì)出現(xiàn)很多不良問題，比如，整體安裝節(jié)點(diǎn)繁瑣等，通過應(yīng)有BIM技術(shù)，借助它的可視化特點(diǎn)，提升了整體展現(xiàn)力，主要體現(xiàn)在桿件、節(jié)點(diǎn)、鉚釘?shù)确矫妗２⑶铱梢暬哪Ｐ徒o人一種清晰直觀的感覺，在BIM技術(shù)的支持下不斷優(yōu)化，保證了準(zhǔn)確安裝效果。要想構(gòu)件順利進(jìn)行，需要材料的編碼達(dá)到準(zhǔn)確的水平，把握好前期工作，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容，整合關(guān)鍵材料、零部件的信息，將其整體輸入到BIM模型中，發(fā)揮碰撞檢查模型的作用，確保設(shè)計(jì)人員再次執(zhí)行檢查工作，保證導(dǎo)出結(jié)果趨于有效性，這樣就可以快速進(jìn)行整改，最后將布置圖導(dǎo)出來，細(xì)化處理加工圖，促進(jìn)安裝鋪設(shè)達(dá)到準(zhǔn)確的狀態(tài)。

2.1.2 設(shè)計(jì)格構(gòu)柱趨于參數(shù)化

如果遇到格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)問題，就需要借助Revit軟件，其中，會(huì)包含著幾何、物理尺寸，對(duì)于參數(shù)化的信息，主要的載體為型鋼，可以對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的管理。應(yīng)用BIM技術(shù)，可以改變傳統(tǒng)建筑業(yè)，保證信息處于共享開放的形式，促進(jìn)信息得到有效傳遞，從而為工程設(shè)計(jì)節(jié)約了大量的成本。

2.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

要想完善工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，需要明確部分細(xì)節(jié)方面的問題，比如，基于混凝土設(shè)計(jì)而來的框架結(jié)構(gòu)，再比如利用不同構(gòu)件，展開關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)工作等。關(guān)于前者，屬于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容。在執(zhí)行BIM建模之前，應(yīng)該預(yù)先從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分析混凝土，控制好截面的大小，這樣才能保證框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，嚴(yán)格依照規(guī)定的取值范圍，控制好柱和梁的線剛度，二者之間的比值應(yīng)超過1，保證符合強(qiáng)柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)定，讓梁柱節(jié)點(diǎn)擁有良好的抗震效果。除此之外，依據(jù)框架梁、框架柱的特點(diǎn)，保證配筋設(shè)計(jì)合理，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容，擇取配筋設(shè)計(jì)的最大或者最小形式。應(yīng)有參數(shù)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)開展仿真模擬處理。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮整體性能，基于BIM技術(shù)，整體分析抗震性能等條件，得到分析的結(jié)果，從而明確施工應(yīng)用材料，掌握具體的荷載系數(shù)。在構(gòu)件中實(shí)行關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)，需要利用BIM技術(shù)，保證建筑結(jié)構(gòu)得到模擬，這樣可以準(zhǔn)確地展現(xiàn)施工各個(gè)環(huán)節(jié)中的關(guān)系。

值得注意的是，構(gòu)建模型需要圍繞標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，便于促進(jìn)各專業(yè)協(xié)同進(jìn)行，起初創(chuàng)建施工圖時(shí)，查看制圖的標(biāo)準(zhǔn)，與原始的二維圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如果二者之間存在沖突，就需要第一時(shí)間制定三維形式的制圖標(biāo)準(zhǔn)，保證出圖與實(shí)際需要符合。另外，對(duì)有關(guān)專業(yè)實(shí)行碰撞檢查時(shí)，如果遇到的碰撞點(diǎn)比較多，然而個(gè)別碰撞屬于允許范圍里的，就需要制定關(guān)于碰撞的準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，全面檢查細(xì)節(jié)部分，查出方案中缺乏合理性的內(nèi)容，防止后期需要做出更多的設(shè)計(jì)變更?；贐IM技術(shù)構(gòu)建符合建筑需要的模型，應(yīng)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案整合處理，組織其中的各個(gè)參數(shù)，形成強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后實(shí)行仿真模擬處理，全面檢查具有隱蔽性質(zhì)的項(xiàng)目，理智判斷應(yīng)用的技術(shù)、材料，保證符合工程設(shè)計(jì)需要。

2.2 建筑專業(yè)

要想保證ALC板得到順利施工，需要借助具有可視化特點(diǎn)的BIM模型，圍繞著參數(shù)化施工圖，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。以下為內(nèi)墻參數(shù)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

2.2.1 深化設(shè)計(jì)安裝節(jié)點(diǎn)

無論是鋼柱的平面安排，還是角鋼的安裝導(dǎo)向等，其中會(huì)應(yīng)用到信息的一體化作業(yè)，這些需要深入設(shè)計(jì)才能確定下來，借助建筑信息，從設(shè)計(jì)模型的角度出發(fā)，優(yōu)化分析板材的分配原則，深化考慮角鋼的焊接方式。對(duì)于之前靠近在鋼柱翼緣的板材，需要進(jìn)行移動(dòng)處理，找到梁柱的位置，保證它和板材是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的有效連接，從而不斷增加穩(wěn)定性，做好板材的安裝質(zhì)量工作。

2.2.2 深化設(shè)計(jì)預(yù)留洞口

前期需要利用模型，將機(jī)電模型預(yù)先導(dǎo)入，借助管線切割的形式，基于機(jī)電管線，產(chǎn)生預(yù)留模型；利用已經(jīng)具備的門窗，對(duì)ALC板進(jìn)行切割，形成預(yù)留洞口形式，最后在ALC板中找到預(yù)留洞口，進(jìn)行不斷調(diào)整，合理緩解碰撞的問題。

2.2.3 一體化鋼柱加工圖的生成

在前期工作中，需要將鋼結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入進(jìn)去，發(fā)揮BIM軟件的可視化作用，再一次檢驗(yàn)角鋼模型，保證角鋼與板塊安裝相匹配。整合復(fù)核數(shù)據(jù)，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行反饋，微量變動(dòng)原來的設(shè)計(jì)內(nèi)容，清晰標(biāo)記焊點(diǎn)位置，形成一體化的加工圖，取出設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比較，保證一切正確之后，下發(fā)鋼結(jié)構(gòu)到廠家，實(shí)行焊接處理，確保施工效率達(dá)到較高的水平。

從外墻優(yōu)化設(shè)計(jì)來分析：

（1）合理布置平面鋼柱。要想合理安置柱子，需要應(yīng)用到BIM模型，這樣可以正確安裝門窗，同時(shí)也能順利安裝其他構(gòu)件，帶動(dòng)安裝效率得到提升。

（2）改善立面排版。以工業(yè)廠房為例，執(zhí)行設(shè)計(jì)工作期間，由于上部屋面整體布置比較復(fù)雜，下部涉及到鋼梁，還包含一些復(fù)雜的周邊布置，值得注意的是，安裝ALC板時(shí)，需要放置在距離屋面1～2 m的位置處，并且需要填充一定量的防火磚，在各個(gè)板材之間，很容易與鋼構(gòu)件進(jìn)行碰撞，所以，需要確定好板材的安裝問題。若利用BIM軟件，可以良好地展現(xiàn)三維空間情況，體現(xiàn)清晰的排布關(guān)系，在短時(shí)間里確定出標(biāo)高。最后，借助模型信息，產(chǎn)生預(yù)留孔洞，導(dǎo)出ALC的信息，包括幾何尺寸、開口方位等，然后就可以明確出排布圖。對(duì)ALC板進(jìn)行編碼時(shí)，需要利用到編碼體系，這樣才能保證模型材料與供應(yīng)材料符合，對(duì)于每一板塊，都應(yīng)該實(shí)行編碼工作。此時(shí)利用BIM技術(shù)，執(zhí)行編碼、安裝工作，省去了現(xiàn)場(chǎng)的剪切工作，只需要結(jié)合BIM模型，就可以達(dá)到可視化交底的效果，完成對(duì)應(yīng)的吊裝處理，同時(shí)也可直觀看到施工的難點(diǎn)，為可控化提供條件。

2.3 水暖電專業(yè)

一般情況下，機(jī)電安裝內(nèi)容非常關(guān)鍵，需要精細(xì)化設(shè)計(jì)安排，利用BIM技術(shù)，需要預(yù)先決策施工、設(shè)計(jì)內(nèi)容，不僅要進(jìn)行碰撞檢測(cè)，還要展現(xiàn)出電力負(fù)荷等，這些與BIM有著密切的聯(lián)系。在暖通專業(yè)內(nèi)部，由于與電氣專業(yè)在設(shè)計(jì)工作中溝通不足，影響了暖通風(fēng)管，導(dǎo)致它與電纜橋架出現(xiàn)碰撞的情況，此時(shí)利用BIM平臺(tái)，可以清晰地看到這一碰撞結(jié)果。出現(xiàn)這一碰撞之后，需要在專業(yè)中進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，整體性考慮安排要求，進(jìn)行優(yōu)良布置安排。

2.4 綜合管網(wǎng)專業(yè)

借助BIM技術(shù)，整體性改善綜合管網(wǎng)排布情況，保證建筑的應(yīng)用空間大大提升，增強(qiáng)管線的可行性。借助軟件作用，可以深層優(yōu)化處理管線，保證在之后的施工工作中降低風(fēng)險(xiǎn)問題，為施工減少應(yīng)用成本。通過利用BIM技術(shù)，可以對(duì)管道進(jìn)行直接指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制生產(chǎn)形式，主要體現(xiàn)在下料處理、切割處理、焊接處理等，可以將其轉(zhuǎn)接到工廠實(shí)現(xiàn)加工，通過BIM將信息導(dǎo)出，可以精準(zhǔn)實(shí)行管道預(yù)測(cè)，得到幾何、數(shù)量信息，當(dāng)生產(chǎn)完成之后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝組合處理，這樣就可以直接完成連接、焊接工作。整理施工有關(guān)的管道參數(shù)，將其輸入到BIM模型當(dāng)中，基于可視化的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，有效處理管道碰撞的問題，保證安裝正確，然后導(dǎo)出完整的預(yù)制加工圖，里面應(yīng)該涵蓋管道應(yīng)用材料、規(guī)格等信息，交給工廠執(zhí)行預(yù)制生產(chǎn)，有效改進(jìn)施工條件，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)人力成本的合理化。

2.5 專業(yè)協(xié)作方面的應(yīng)用

正是由于BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為工程專業(yè)提供了一個(gè)信息互通的平臺(tái)模式，保證可以隨時(shí)得到全面的建筑信息，合理探究建筑模型，執(zhí)行碰撞檢查工作，這樣可以有效節(jié)約設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)間，防止在建筑后期出現(xiàn)問題。在BIM技術(shù)作用下的平臺(tái)中，有關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員不需要顧慮格式的問題，以為BIM平臺(tái)都會(huì)降低不良問題出現(xiàn)的可能，有關(guān)專業(yè)的建筑信息無障礙連接，信息傳輸錯(cuò)誤基本不會(huì)出現(xiàn)。在整體項(xiàng)目中，應(yīng)該保證各個(gè)階段的工作獲取到一致的信息，防止工作內(nèi)容重復(fù)進(jìn)行，展現(xiàn)BIM技術(shù)的最大應(yīng)用價(jià)值。比如，設(shè)計(jì)階段中，采取BIM技術(shù)作為技術(shù)支持，可以繪制出三維模型，從而得到符合專業(yè)特點(diǎn)的施工圖。對(duì)于工程人員，可以借助BIM技術(shù)，將資源計(jì)劃量合理導(dǎo)出，有助于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的合理調(diào)配，為資源管理帶來一定的支持，創(chuàng)建出各種資源分布圖。應(yīng)用BIM軟件，可以在短時(shí)間里快速建立模型，保證施工前期就可以了解資源工作，合理優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)的資源，分配安排臨時(shí)用水用電，保證建筑道路處于通順的狀態(tài)，提升管理的可視化效果。

2.6 碰撞檢測(cè)應(yīng)用

碰撞檢測(cè)，需要在檢查規(guī)則下，根據(jù)具體的社交內(nèi)容，比如，布置對(duì)象、管線、消防等，執(zhí)行可能的碰撞檢查工作，從而改進(jìn)其中的問題。針對(duì)于建筑、水暖電等專業(yè)，等到BIM模型建立完成之后，需要先結(jié)合本專業(yè)情況，進(jìn)行碰撞檢測(cè)，改進(jìn)其中的碰撞失誤，然后針對(duì)于構(gòu)件實(shí)行碰撞檢測(cè)工作，第一時(shí)間察覺碰撞部分，調(diào)整不正常的問題，將沖突點(diǎn)合理導(dǎo)出，匯總整體情況制定為報(bào)告，設(shè)計(jì)人員可以深入分析報(bào)告內(nèi)容，與相應(yīng)的專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，尋求最為有效的處理辦法，控制工程成本的投入。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以處理完善圖紙不合理的問題，避免后續(xù)出現(xiàn)返工的問題，檢查出不容易發(fā)現(xiàn)的問題。

2.7 設(shè)計(jì)圖出圖

借助BIM技術(shù)的優(yōu)良特點(diǎn)，可以依據(jù)3D模型，產(chǎn)生不同種類的圖紙文件，并且圖紙不是獨(dú)立存在的，與模型的邏輯有著較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，如果建筑模型出現(xiàn)變化時(shí)，會(huì)自行更新圖紙內(nèi)容，從前應(yīng)用CAD制度時(shí)，各個(gè)圖紙的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，從而引發(fā)了后期的多次修改，引進(jìn)BIM技術(shù)之后，可以解決根本性問題，應(yīng)用自動(dòng)關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的效果，設(shè)計(jì)人員可以利用模型，將其投入到服務(wù)器中，形成互相連通的狀態(tài)，連接起各個(gè)專業(yè)的構(gòu)件圖元，發(fā)揮聯(lián)動(dòng)效果，直接減輕了修改的任務(wù)量，還可以與其他專業(yè)模型信息直接連接，形成大型的數(shù)據(jù)模型。

3 結(jié)論

工業(yè)建筑中引用BIM技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)工作發(fā)揮了重要的效果，在整體工程周期中，實(shí)現(xiàn)了信息化管理，通過其強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可以保證工程設(shè)計(jì)、施工工作等集中、高效進(jìn)行，工業(yè)建筑設(shè)計(jì)工作離不開BIM的支持，它有助于實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確分析，同時(shí)借助可視化等優(yōu)良特點(diǎn)，保證設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)出合理的水平。