基于建筑信息模型的碰撞檢查軟件在水運(yùn)工程中的應(yīng)用

唐杰文 盧偉

【摘 要】 為提高建筑信息模型（BIM）重要應(yīng)用點(diǎn)碰撞檢查軟件的精確度，減少碰撞結(jié)果分析的工作量，結(jié)合水運(yùn)工程應(yīng)用的教訓(xùn)，總結(jié)出一套碰撞模型的分類和建模中心文件的結(jié)構(gòu)劃分規(guī)則，得出水運(yùn)工程碰撞檢查的6個(gè)實(shí)施步驟：項(xiàng)目中心文件的結(jié)構(gòu)搭建及模型的建立、模型文件的導(dǎo)出、“粗略”碰撞、“詳細(xì)”碰撞、碰撞問題的分析、碰撞問題的反饋。

【關(guān)鍵詞】 BIM；碰撞檢查；碰撞模型分類；模型中心文件的結(jié)構(gòu)

0 引 言

近年來建筑信息模型（Building Information Model，BIM）在水運(yùn)工程應(yīng)用中得到了較快的發(fā)展，作為BIM重要應(yīng)用點(diǎn)碰撞檢查軟件能夠很好地解決水運(yùn)工程設(shè)計(jì)中的多專業(yè)、多建筑物相交和復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)、漏、碰和缺等問題。BIM的主要建模軟件Revit可以粗略地分析BIM的碰撞問題，碰撞檢查軟件Navisworks可以對BIM進(jìn)行更為細(xì)致詳實(shí)的碰撞檢查。

碰撞檢查軟件從功能上可以分為硬碰撞和軟碰撞（間隙碰撞）。硬碰撞泛指模型之間的相交和重疊，這一類碰撞比較直觀，對設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)要求不高。軟碰撞主要指模型之間的間距小于規(guī)定的最小間距，這類碰撞與設(shè)計(jì)規(guī)范要求和工程的實(shí)際情況等有關(guān)，對設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)要求較高。

還有一類碰撞叫動(dòng)碰撞，指模型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的碰撞，如機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行、船舶的運(yùn)行和預(yù)制構(gòu)件的吊裝等過程中可能產(chǎn)生的碰撞。[1] 在實(shí)際的工程中，動(dòng)碰撞是碰撞檢查中非常重要的關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)槠渫P(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行、船舶的正常通行和預(yù)制構(gòu)件的正常施工等。[2] 碰撞檢查軟件已經(jīng)具備非常完善的功能。

但是，BIM碰撞檢查軟件在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下兩個(gè)主要問題：（1）缺少分類標(biāo)準(zhǔn)，一次性的碰撞會(huì)產(chǎn)生大量的無規(guī)律的碰撞點(diǎn)，不利于碰撞算法的精確和高效修改；（2）建模時(shí)，模型中心文件的鏈接文件和工作集劃分對后期碰撞檢查應(yīng)用考慮不足，導(dǎo)致模型從Revit軟件導(dǎo)入Navisworks軟件工作量較大。為了解決以上兩個(gè)問題，結(jié)合水運(yùn)項(xiàng)目應(yīng)用，總結(jié)出一套BIM碰撞檢查模型的分類和模型中心文件的結(jié)構(gòu)劃分規(guī)則，供類似工程參考。

1 碰撞檢查模型的分類

BIM是通過三維設(shè)計(jì)軟件，采用數(shù)字化信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息的一種模型。[3] 運(yùn)用基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)組可以更高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)，擁有更高效的工作流程，實(shí)時(shí)共享各個(gè)設(shè)計(jì)員、各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)成果。在碰撞檢查實(shí)施的過程中，無規(guī)則的碰撞檢查模型分類降低模型碰撞檢查的精確度，消耗大量的碰撞結(jié)果的分析時(shí)間，嚴(yán)重影響后處理的效率。因此，進(jìn)行碰撞檢查模型的分類在碰撞檢查中至關(guān)重要。

碰撞檢查模型的分類總體原則為不同區(qū)域與不同專業(yè)組合，此分類原則將有效提高碰撞檢查的精確度和降低后處理的工作量。同時(shí)，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇分類標(biāo)準(zhǔn)，過粗的分類會(huì)降低精確度，過細(xì)的分類會(huì)增加工作量。

按區(qū)域從大到小分為項(xiàng)目―單體―分部工程。按不同區(qū)域分為分部工程間的碰撞、單體間的碰撞；按不同專業(yè)分為專業(yè)內(nèi)的碰撞、專業(yè)間的碰撞；另外有特殊要求的模型需要進(jìn)行動(dòng)碰撞檢查，如預(yù)制構(gòu)件的吊裝、機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行和船舶的航行，以及周圍模型的碰撞。碰撞檢查模型的分類見圖1。

2 模型中心文件結(jié)構(gòu)

建立模型中心文件是為了讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作人員能夠協(xié)同共享地開展工作。項(xiàng)目總體中心文件的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮工作的便利，能提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，而采用鏈接中心文件或項(xiàng)目文件的方式，能夠讓當(dāng)前建模的文件容量不太大，模型運(yùn)行流暢；后期Revit軟件的文件需要導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，無規(guī)則的模型中心文件結(jié)構(gòu)將增加模型導(dǎo)出的工作量。因此，符合后續(xù)碰撞檢查要求的模型中心文件結(jié)構(gòu)十分重要。

項(xiàng)目中心文件的結(jié)構(gòu)分為五級(jí)目錄，目錄劃分原則與碰撞檢查分類對應(yīng)，考慮按區(qū)域和按專業(yè)的劃分原則。按區(qū)域建立項(xiàng)目總體、單體和分部工程的中心文件，中心文件采用鏈接的方式聯(lián)系。分布工程后考慮專業(yè)劃分，專業(yè)采用鏈接項(xiàng)目文件的方式聯(lián)系。各個(gè)專業(yè)由構(gòu)件組成，構(gòu)件為建模的基本元素，并在各專業(yè)項(xiàng)目文件中建立，具體劃分見圖2。

3 碰撞檢查的實(shí)施

根據(jù)項(xiàng)目中心文件的結(jié)構(gòu)劃分和碰撞檢查模型的分類，可以總結(jié)出水運(yùn)工程碰撞檢查的實(shí)施主要分為以下6個(gè)步驟。

（1）項(xiàng)目中心文件的結(jié)構(gòu)搭建及模型的建立。碰撞檢查的準(zhǔn)備階段是基礎(chǔ)階段。模型中心文件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與碰撞檢查分類擬合度不高，會(huì)增加模型的導(dǎo)入導(dǎo)出的工作量。因此，做好基礎(chǔ)，建好模型，后續(xù)的碰撞檢查將會(huì)更加順暢，大大提高效率和準(zhǔn)確度。

（2）模型文件的導(dǎo)出。按碰撞檢查模型的分類，將各分類模型從Revit軟件中導(dǎo)出，并導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查。

（3）“粗略”碰撞。“粗略”碰撞并不是不詳細(xì)的碰撞，它是指項(xiàng)目的單體與單體之間、分部工程與分部工程之間的碰撞，主要任務(wù)是剔除粗大的單體間和分部工程間的碰撞問題。單體間和分部工程間的“粗略”碰撞矩陣分別見表1、表2。

（4）“詳細(xì)”碰撞。“詳細(xì)”碰撞是指項(xiàng)目分部工程的專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)的碰撞，同時(shí)也包含特殊要求的模型在動(dòng)態(tài)下的碰撞，其主要任務(wù)為檢查各分部工程下的專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間和特殊要求模型的動(dòng)碰撞問題。分部工程間的“詳細(xì)”碰撞矩陣分別見表3、表4。

（5）碰撞問題的分析。碰撞結(jié)果文件輸出后，雖然已進(jìn)行了碰撞檢查模型的分類，但輸出結(jié)果文件中仍然會(huì)有無效碰撞點(diǎn)。無效碰撞點(diǎn)是指不影響設(shè)計(jì)和施工的碰撞點(diǎn)，對實(shí)際工程影響非常微小，可以忽略。因此，在分析碰撞結(jié)果時(shí)可剔除無效碰撞點(diǎn)。

（6）碰撞問題的反饋。通過上述過程，校審人員對碰撞結(jié)果中不同的有效碰撞點(diǎn)提出修改意見，并反饋給相應(yīng)的模型設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改，完善BIM設(shè)計(jì)模型。

以上6個(gè)步驟是一個(gè)循環(huán)的過程，若在進(jìn)行多次碰撞檢查后，不再發(fā)現(xiàn)有效的碰撞點(diǎn)，可以認(rèn)為模型的碰撞檢查完成。

4 結(jié) 語

（1）按區(qū)域和專業(yè)劃分碰撞檢查模型能節(jié)約碰撞結(jié)果的分析時(shí)間，提高碰撞結(jié)果的處理效率和精確度。

（2）模型中心文件結(jié)構(gòu)與碰撞檢查模型的分類對應(yīng)，能快速方便地導(dǎo)出適應(yīng)碰撞檢查的模型文件，提高模型的導(dǎo)出效率。

（3）碰撞檢查實(shí)施采用先“粗”后“細(xì)”的碰撞步驟，能有效防止漏碰，同時(shí)能快速對碰撞問題作出分析，區(qū)分有效和無效碰撞點(diǎn)，提高碰撞檢查效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾東海，周文瓊.基于BIM技術(shù)的碰撞檢查軟件的研究與設(shè)計(jì)[J].江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（3）：312-317.

[2] 李廣輝，鄧恩華，顧晨光，等.裝配式建筑結(jié)構(gòu)BIM碰撞檢查與優(yōu)化[J].建筑技術(shù)，2016（7）：645-647.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)住建部.建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 51212―2016）[S].2001.