鄧 凌

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210031）

1 工業(yè)建筑改造實例

以某煤礦企業(yè)工業(yè)建筑實例作為本次研究對象，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011-2010)附錄A.0.21-2，本區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為 0.05g（第二組）。本工程設(shè)計服務(wù)年限為 50年。本礦井地面工程總的設(shè)計原則為：“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、實用”。主要由提升、通風(fēng)、壓風(fēng)系統(tǒng)及與排矸系統(tǒng)組成。

1）主要的建、構(gòu)筑物主要包括1＃、2＃主斜井聯(lián)合井口房，2#副斜井井口房，矸石翻車機(jī)房，連接各建、構(gòu)筑物之間的皮帶輸送機(jī)棧橋等。主、 副斜井口房、矸石翻車機(jī)房、轉(zhuǎn)載點等均采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)根據(jù)場地情況采用人工挖孔樁或柱下獨立基礎(chǔ)；皮帶輸送機(jī)棧橋主要采用鋼桁架、鋼筋混凝土支架的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)棧橋高度的不同基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)。

2）其它主要包括通風(fēng)機(jī)配電間、壓風(fēng)機(jī)房、瓦斯抽放泵站。壓風(fēng)機(jī)房、瓦斯抽放泵站等采用鋼筋混凝土框架或排架結(jié)構(gòu)，柱下單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)；其余建筑物和構(gòu)筑物一般均為磚混結(jié)構(gòu)，毛石條形基礎(chǔ)。

3）皮帶輸送機(jī)棧橋總長 157m。說明：彩鋼夾芯板為單層彩色壓型鋼板，所有磚墻外墻厚度均為240mm）。

2 建筑改造的基本思路

1）需要對工業(yè)建筑原有的結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行正確的認(rèn)識，通過對既有結(jié)構(gòu)的深入分析，明確原建筑中哪些構(gòu)件是能夠被拆除，哪些構(gòu)件是能夠被保留的，以及哪些構(gòu)件需要做加固處理。以上處理途徑不同的構(gòu)件都需要預(yù)先進(jìn)行分類并做科學(xué)合理的描述。

2）需要著重解決在既有的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，有哪些部分需要新增相應(yīng)的框架梁結(jié)構(gòu)以及柱體結(jié)構(gòu)，同時還需要處理在結(jié)構(gòu)連接方面存在的問題。

3）需要確保在改造方案實施后的建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足抗震設(shè)計規(guī)范方面的相關(guān)要求。為了達(dá)到這一要求，就需要整體進(jìn)行計算，將基友結(jié)構(gòu)與新增結(jié)構(gòu)合并起來進(jìn)行處理，同時對原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力情況進(jìn)行科學(xué)的判定。

4）要選擇合理且科學(xué)的施工方案以及施工流程?？紤]到煤礦企業(yè)工業(yè)建筑的特殊性，在建筑工期方面往往有比較嚴(yán)格的的要求，因此在設(shè)計時需要對施工順序以及施工方案進(jìn)行靈活的考慮與設(shè)置，確保改造方案的可行性。

3 建筑改造流程分析

BⅠM 技術(shù)從實質(zhì)上來說是三維模型技術(shù)的拓展與延伸，在傳統(tǒng)三維模型設(shè)計的基礎(chǔ)之上，BⅠM 技術(shù)實現(xiàn)了多個專業(yè)在同一平臺上的協(xié)同設(shè)計。本案例分析中所使用的BⅠM技術(shù)為Revit所提供的設(shè)計軟件。設(shè)計的第一步在于查詢分析本建筑原有的結(jié)構(gòu)竣工圖，將圖紙中的相關(guān)內(nèi)容納入Revit軟件當(dāng)中（如圖1所示），然后分別納入第一次以及第二次改造后整體結(jié)構(gòu)的三維模型圖。

除這一內(nèi)容以外，BⅠM 軟件設(shè)計期間還需要實現(xiàn)工作集以及可見性方面的特點，這一特點決定了同一項目除了可以由多人完成以外，還可以實現(xiàn)改造期間相關(guān)構(gòu)件的分類需求。在Revit中，劃分好工作集后，就可以建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件了，在哪個工作集下工作，建立的結(jié)構(gòu)構(gòu)件就歸到哪個工作集內(nèi)。然后根據(jù)不同的工作集，設(shè)好可見性，就可以實現(xiàn)不同的圖紙表達(dá)。

需要重視的是：在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次改造的過程當(dāng)中，建筑原有結(jié)構(gòu)當(dāng)中的部分構(gòu)件需要被拆除，拆除的方案需要被反映在另一圖紙當(dāng)中并表達(dá)給施工單位。從BⅠM分析的角度上來說，由于已經(jīng)錄入了全部的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，且已經(jīng)按照工作集做好了分類，因此提取這些構(gòu)件并在圖紙上標(biāo)識是非常簡單的。在進(jìn)入可拆除階段后，除了需要進(jìn)行部分構(gòu)件的拆除以外，還需要完成對各個樓層的新建工作，在此期間可以通過設(shè)置二次改造可見性的方式，得到在二次改造前需要完成拆除的內(nèi)容（如圖2所示）。

圖1 ：既有結(jié)構(gòu)三維模型圖

圖2 ：二次改造后結(jié)構(gòu)三維模型圖

在此基礎(chǔ)之上，利用Revit和輔助軟件的互通功能，可以將建好的模型傳入輔助軟件進(jìn)行當(dāng)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。計算結(jié)果顯示，原有混凝土柱配筋不足，須進(jìn)行加固。

4 應(yīng)用“BIM” 技術(shù)進(jìn)行工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)改造項目優(yōu)勢

1）高效性— ——協(xié)調(diào)最優(yōu)改造方案，顯著提升工程改造效率在工業(yè)建筑改造的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計前期方案和初步設(shè)計階段，運用BⅠM技術(shù)可以協(xié)調(diào)建筑師、 結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等各專業(yè)工程師，并在BⅠM模型中進(jìn)行各專業(yè)沖突以及碰撞檢驗， 靈活提供可實現(xiàn)的備選方案。

2）經(jīng)濟(jì)性— ——控制工程造價，擴(kuò)展鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造工程應(yīng)用前景“BⅠM”平臺建立了與成本相關(guān)數(shù)據(jù)的時間、空間、工序的5D維度關(guān)系，優(yōu)化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，統(tǒng)籌完善工業(yè)建筑改造的成本控制，在清晰表達(dá)造價關(guān)系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數(shù)據(jù)得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造成本較高這一實踐短板，擴(kuò)展應(yīng)用前景。

3）便捷性— ——同步更改二維圖紙，降低結(jié)構(gòu)二次設(shè)計難度利用BⅠM模型，三維建筑構(gòu)件及方案的更改都可以在二維設(shè)計圖紙中進(jìn)行同步更新．模型可自動生成同步的各層平面結(jié)構(gòu)圖與剖面圖，快速完善導(dǎo)出2D結(jié)構(gòu)條件圖， 制作鋼結(jié)構(gòu)的裝配節(jié)點詳圖。各視圖下的修改內(nèi)容在關(guān)聯(lián)的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設(shè)計變更以及細(xì)節(jié)更改帶來的結(jié)構(gòu)二次設(shè)計難度。

4）直觀性— ——參數(shù)化搭建裝配，可視化模擬四維模型BⅠM依托三維參數(shù)化軟件CAT ⅠA及相關(guān)二次開發(fā)技術(shù)，可以模擬建立與工程相應(yīng)的節(jié)點系統(tǒng)，自動批量地進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點模型的創(chuàng)建，進(jìn)而將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與節(jié)點模型結(jié)合，搭建完整鋼結(jié)構(gòu)BⅠM模型，實現(xiàn)四維立體可視化。

5 結(jié)束語

BⅠM 技術(shù)實質(zhì)上是一個涵蓋有建筑全生命周期中相關(guān)信息數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)庫，BⅠM 技術(shù)的應(yīng)用為真正意義上的實現(xiàn)建筑工程全生命周期建設(shè)管理提供了非?？煽康募夹g(shù)性支持與保障。本次研究中結(jié)合實際案例，圍繞BⅠM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的操作要點進(jìn)行了分析與探討，希望能夠使BⅠM技術(shù)在建筑改造領(lǐng)域中的應(yīng)用經(jīng)驗得到進(jìn)一步的累積。