趙嘉健

近年來，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，特別是對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作具有較強(qiáng)的實(shí)用性。建筑結(jié)構(gòu)作為工程項(xiàng)目中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)施工圖，確保滿足各方面要求，提高建筑的美觀性和功能性。隨著建筑結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)難度不斷增加，設(shè)計(jì)人員有必要將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提高設(shè)計(jì)的整體性?；诖耍疚闹攸c(diǎn)分析基于BIM 技術(shù)的建筑工程施工圖設(shè)計(jì)[1]。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程領(lǐng)域的新工具，已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。BIM 技術(shù)的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。借助這個(gè)包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)。

2 工程案例

2.1 工程概況

項(xiàng)目坐落在江西省南昌市新建區(qū)長堎鎮(zhèn)紅灣公路南側(cè)，項(xiàng)目總用地面積為39 589 m2，主要包括兩層商業(yè)樓和兩座高度為202 m 的超高層塔樓，地上總建筑面積為144 900 m2，包括酒店、商業(yè)樓和辦公區(qū)域等；地下室共兩層，總建筑面積為6 168 m2，包括設(shè)備空間、酒店空間和辦公空間等。本文通過BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)施工圖。

2.2 設(shè)計(jì)過程

第一，利用Revit 平臺(tái)構(gòu)建建筑模型和結(jié)構(gòu)模型，如圖1 所示。不同專業(yè)分開建模的方式有利于工作人員后期自動(dòng)生產(chǎn)施工圖，但對于復(fù)雜建筑物，不同專業(yè)在相互配合時(shí)的便捷程度不足。

圖1 Revit 結(jié)構(gòu)模型

第二，將結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中實(shí)時(shí)分析結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。對于大型建筑物，這種建模方式對計(jì)算機(jī)性能要求很高，一般情況下很難滿足，且從Revit 平臺(tái)引入的結(jié)構(gòu)模型并不具備標(biāo)準(zhǔn)層概念，在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型荷載控制方面會(huì)產(chǎn)生較大的工作量。因此，工作人員在規(guī)劃施工圖模塊時(shí)要根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整。

第三，將平法施工圖文件上傳至Revit 平臺(tái)中生成BIM 施工圖，如圖2 所示。在結(jié)構(gòu)施工圖生成過程中，雖然能通過人工控制來合理調(diào)整具體計(jì)算結(jié)果和圖紙內(nèi)容，但干預(yù)程度較低，無法滿足施工圖設(shè)計(jì)要求。另外，如果利用平法施工圖進(jìn)行梁配筋，就要提前確定梁的跨數(shù)和布置，而軟件注重體現(xiàn)計(jì)算結(jié)果，無法準(zhǔn)確表達(dá)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)意圖，導(dǎo)致后期需要大量調(diào)整，降低設(shè)計(jì)效率[2]。

圖2 BIM 施工圖

3 基于BIM 技術(shù)在建筑工程施工圖設(shè)計(jì)

3.1 為建筑材料選擇提供數(shù)據(jù)資源

建筑工程結(jié)構(gòu)施工圖是指導(dǎo)工程局部結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的重要手段，而利用BIM 技術(shù)能提前預(yù)測建筑工程結(jié)構(gòu)施工隱患[3]。目前，Revit 結(jié)構(gòu)鋼筋建模主要包括插件建模和手動(dòng)建模2 種方式。鋼筋建模時(shí)可先利用插件方式構(gòu)建整體鋼筋模型，再利用手動(dòng)方式做出局部調(diào)整，該方式不僅能提高鋼筋建模效率，還能確保建模準(zhǔn)確性達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。Revit 結(jié)構(gòu)鋼筋建模如圖3 所示。結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為整個(gè)結(jié)構(gòu)建模的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)過程要根據(jù)實(shí)際需求來建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件族，形成多樣化構(gòu)件族庫[4]。在構(gòu)建實(shí)例過程中要選擇相同類型的構(gòu)件族，確定正確的實(shí)例參數(shù)后再嚴(yán)格按照軸網(wǎng)、標(biāo)高的不同將其分類，從而完成整個(gè)構(gòu)件的實(shí)例構(gòu)建工作。結(jié)構(gòu)主體模型構(gòu)建完成后，再以模型為基礎(chǔ)開展不同類型的項(xiàng)目[5]。

圖3 Revit 結(jié)構(gòu)鋼筋建模

3.2 優(yōu)化碰撞檢查效果

建筑碰撞檢查是建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)，有利于工作人員綜合評估不同類型的設(shè)計(jì)方案，并在第一時(shí)間找到管線碰撞位置，以合理調(diào)整設(shè)計(jì)方案。通過利用BIM 可視化技術(shù)能讓設(shè)計(jì)人員在建設(shè)前檢測管線、工藝設(shè)備的基本情況，不僅能夠有效解決日常碰撞問題，還能優(yōu)化工程設(shè)計(jì)圖紙，降低施工中人工因素帶來的損失，將返工概率控制在合理范圍內(nèi)。同時(shí)，施工人員可利用優(yōu)化后的三維管線進(jìn)行后期施工模擬和施工交底工作（圖4），有效提升工程施工質(zhì)量。

圖4 建筑碰撞檢查

另外，通過使用輕量化模型技術(shù)還能將不同專業(yè)的三維模型數(shù)據(jù)完整呈現(xiàn)并全部儲(chǔ)存在三維模型中，再利用標(biāo)識簽標(biāo)注碰撞點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)碰撞問題時(shí)工作人員能通過標(biāo)注及時(shí)找到碰撞位置[6]。

3.3 指導(dǎo)施工過程

首先，在正式施工前，技術(shù)人員要將BIM 模型呈現(xiàn)在施工人員面前，使其能夠全面掌握施工圖中的具體內(nèi)容以及施工中需要注意的事項(xiàng)，從而降低傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)趥鬟_(dá)施工內(nèi)容時(shí)存在的問題，有效提升施工效率。

其次，要實(shí)現(xiàn)多部門協(xié)調(diào)管理。不同部門間的協(xié)調(diào)性不僅能保證建筑工程順利進(jìn)行，還能確保工程在預(yù)期時(shí)間內(nèi)竣工。目前，在工程施工中由于受到各種外在因素影響，如技術(shù)差異、專業(yè)協(xié)調(diào)以及施工環(huán)境等，導(dǎo)致各部門間相互協(xié)調(diào)性較差，從而出現(xiàn)各種問題。而通過BIM 技術(shù)能準(zhǔn)確預(yù)留預(yù)埋、模擬施工過程以及檢查建筑凈高等，從而提前發(fā)現(xiàn)施工中隱藏的問題，避免嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。同時(shí)，通過解決協(xié)調(diào)問題能減少返工概率，合理控制工程建設(shè)成本，為建筑企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

最后，BIM 技術(shù)能優(yōu)化現(xiàn)場布置，為平面布置工作提供豐富的數(shù)據(jù)資源。通過構(gòu)建建筑模型和場地模型整合工程項(xiàng)目所有資源，并采用數(shù)據(jù)信息的方式將其引入到模型中（圖5），真實(shí)模擬場地平面布置并提前設(shè)置工程進(jìn)度計(jì)劃，真實(shí)模擬整個(gè)工程不同階段的基本情況，合理控制工程工期[7]。

圖5 建筑模型

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)在建筑施工圖設(shè)計(jì)中逐漸普及，并取得不錯(cuò)的效果。雖然BIM 技術(shù)具有便捷性、高效性等優(yōu)點(diǎn)，但在建筑設(shè)計(jì)階段仍存在很多問題。導(dǎo)致出現(xiàn)該問題的原因很多，如設(shè)計(jì)企業(yè)目光短淺、設(shè)計(jì)師思維發(fā)散能力不足以及建筑行業(yè)制度不健全等。

因此，建筑企業(yè)要提高對BIM 技術(shù)的重視程度，將其應(yīng)用到日常工程建設(shè)環(huán)節(jié)中，這樣不僅能保證建筑工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還能提升施工圖紙的規(guī)范性，推動(dòng)整個(gè)工程施工順利進(jìn)行。