BIM在管線碰撞深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以天津鐵建大廈二期為例

柴小雨 張 亮

（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司，天津 300300）

BIM （Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)是利用信息化模型對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)等生命全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)管理、優(yōu)化的方法與工具[1]。BIM技術(shù)作為我國(guó)建筑施工行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要技術(shù)手段之一，其應(yīng)用與推廣對(duì)行業(yè)的科技進(jìn)步與轉(zhuǎn)型升級(jí)將產(chǎn)生巨大的影響。BIM技術(shù)將大大提高工程項(xiàng)目的集成化交付能力，進(jìn)一步促進(jìn)工程項(xiàng)目的效益和效率的顯著提升。

工程中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況復(fù)雜多變，特別是當(dāng)項(xiàng)目的工程節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、構(gòu)件布置密集交錯(cuò)時(shí)，二維平面圖紙無(wú)法翔實(shí)的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，不能滿足實(shí)際施工的要求。文章通過(guò)BIM技術(shù)這一手段，利用Revit 2016等軟件進(jìn)行三維參數(shù)化建模、將三維BIM模型與二維CAD圖紙進(jìn)行圖紙審核和水電暖設(shè)備模型碰撞檢查等，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)建模，通過(guò)建模生成節(jié)點(diǎn)詳細(xì)做法，利用BIM的三維可視化，依靠BIM參數(shù)化的精確性，將設(shè)計(jì)意圖、施工方案意圖傳遞給現(xiàn)場(chǎng)的施工人員，以期為項(xiàng)目實(shí)施提供了精確的數(shù)據(jù)模型。

1 工程概況

天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心位于天津市空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，具體位置在興航路以東，中環(huán)西路以西，西三道以南，地上部分包括A座辦公 （8層） 、B座倒班宿舍 （9層）及多層裙房 （2層） ，地下部分包括2層的汽車庫(kù)、人防及設(shè)備用房設(shè)施。該項(xiàng)工程由中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司承建，新建地上建筑面積28 879.97 m2，A座建筑面積11 569.04 m2，B座建筑面積9 228.77 m2，多層裙房建筑面積8 082.16 m2，新建地下建筑面積14 901.19 m2，總建筑基底面積為7 535.85 m2。

2 建立BIM參數(shù)化模型

2.1 建模關(guān)鍵參數(shù)分析

在對(duì)天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心項(xiàng)目進(jìn)行BIM建模時(shí)，前提是建成實(shí)用的參數(shù)化構(gòu)件族庫(kù)[2]。在進(jìn)行BIM參數(shù)化建模時(shí)需要逐一對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，下面以通用性較強(qiáng)的梁構(gòu)件為研究對(duì)象 （如圖1所示） ，列出建立模型中必不可少的參數(shù)，為建立BIM參數(shù)化構(gòu)件庫(kù)奠定基礎(chǔ)。梁構(gòu)件幾何參數(shù)主要包括預(yù)制梁寬度b和預(yù)制梁高度h，其中，預(yù)制梁寬度一般不小于300 mm，以300、350 mm寬梁居多。所以在預(yù)制生產(chǎn)的時(shí)候可以大批量生產(chǎn)此參數(shù)規(guī)格的預(yù)制梁。h=梁預(yù)制部分厚度h1+后澆部分厚度h2。其中h=疊合板的總厚度。

圖1 疊合梁和疊合板的組合構(gòu)造

2.2 參數(shù)化構(gòu)件族庫(kù)

從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，構(gòu)件深化過(guò)程中產(chǎn)生的預(yù)制構(gòu)件存在著尺寸不統(tǒng)一、型號(hào)不標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)于復(fù)雜的現(xiàn)象，構(gòu)件往往達(dá)不到市場(chǎng)的實(shí)際需求以及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不利于標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化設(shè)計(jì)，也不利于工業(yè)量產(chǎn)。在參數(shù)化建模過(guò)程中，盡管已經(jīng)按照“少規(guī)格”歸并思想盡可能地減少預(yù)制構(gòu)件的種類，但還是產(chǎn)生了很多節(jié)點(diǎn)繁雜、種類多樣的預(yù)制構(gòu)件。如圖2所示，僅一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層、預(yù)制柱的已經(jīng)達(dá)到了21種。

圖2 參數(shù)化建模的預(yù)制柱

2.3 構(gòu)件族庫(kù)的優(yōu)化

BIM模型從BIM構(gòu)件庫(kù)中調(diào)用了合適的預(yù)制構(gòu)件，可以滿足安全性的要求，即確定了結(jié)構(gòu)方案，由BIM構(gòu)件庫(kù)已有預(yù)制構(gòu)件組合而成的BIM模型稱為BIM構(gòu)件庫(kù)模型。完成了以上工作，還可以通過(guò)碰撞檢查的方法對(duì)BIM構(gòu)件庫(kù)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員可以直觀地觀察待拼裝的預(yù)制部件之間的配合，并且可以利用BIM技術(shù)的碰撞檢測(cè)功能來(lái)詳細(xì)分析預(yù)制部件節(jié)點(diǎn)的連接可靠性，并消除預(yù)制部件之間的裝配沖突，返工將大大減少。分析不符合要求的重新檢查需要從BIM構(gòu)件庫(kù)中重新檢索更換，這是一個(gè)周期性的過(guò)程，最終形成一個(gè)合理的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案[3]。BIM構(gòu)件庫(kù)模型的碰撞檢查如圖3所示。

圖3 BIM構(gòu)件庫(kù)模型的碰撞檢查

參數(shù)化族庫(kù)的建立在天津鐵建大廈二期工程科技研發(fā)中心項(xiàng)目中發(fā)揮了很好的作用。制定出標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)，收入尺寸、材質(zhì)、密度、造價(jià)等參數(shù)化數(shù)據(jù)，同時(shí)，開(kāi)發(fā)了關(guān)于本項(xiàng)目的專項(xiàng)族庫(kù)，包含系統(tǒng)族、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件族、內(nèi)建族[4]。在本項(xiàng)目中應(yīng)用參數(shù)化族庫(kù)，接下來(lái)查詢、修改等工作可以直接調(diào)取組庫(kù)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，能夠大幅提升工作效率。參數(shù)化模型如圖4所示。

圖4 天津鐵建大廈BIM全專業(yè)模型

3 管綜深化設(shè)計(jì)

3.1 管線與土建結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碰撞排查

管綜深化設(shè)計(jì)是成熟且重要的BIM應(yīng)用點(diǎn)之一，針對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了全項(xiàng)目的管綜深化設(shè)計(jì)，查找出了大量的圖紙碰撞問(wèn)題，其中，管線與土建結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碰撞如圖5所示。

圖5 管線與土建結(jié)構(gòu)梁、柱的碰撞調(diào)整

3.2 機(jī)電專業(yè)自身碰撞排查

針對(duì)CAD圖紙進(jìn)行三維BIM模型的建立，亦可以發(fā)現(xiàn)有很多水暖電專業(yè)自身間的交叉重合問(wèn)題，將問(wèn)題提前排查出來(lái)，對(duì)后期的施工至關(guān)重要，可以明顯提高效率，節(jié)約成本，如圖6所示。

圖6 管線之間碰撞調(diào)整

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的管線排布密集，限于空間有限，許多2D平面圖紙問(wèn)題采用傳統(tǒng)的人工方式審核是不容易發(fā)現(xiàn)的，通過(guò)BIM模型，發(fā)現(xiàn)機(jī)電安裝吊架及吊頂?shù)跫芏鄶?shù)地方無(wú)法協(xié)調(diào)開(kāi)，在綜合管線優(yōu)化調(diào)整、凈高檢查、預(yù)留洞口定位等方面發(fā)揮重要作用，節(jié)約了人力、物力。