BIM技術(shù)在力功體育館的應(yīng)用

摘要：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，BIM應(yīng)用技術(shù)在大型項目中所突出的優(yōu)勢也越來越明顯。本文以鄭州工商學(xué)院力功體育館為例，重點介紹 BIM 技術(shù)在施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用措施。其中詳細介紹了 BIM 技術(shù)在土建模型、安裝模型深度優(yōu)化、碰撞檢查、BIM審圖等方面的應(yīng)用，為以后同類型項目的設(shè)計提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);三維建模;力功體育館

1項目概況

本工程為鄭州工商學(xué)院學(xué)院力功體育館，建筑層數(shù)為地上四層，總高度為18.05m，總面積為13522.08㎡。結(jié)構(gòu)類型主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，比賽大廳上空采用金屬網(wǎng)架彩色加芯鋼板屋面，結(jié)構(gòu)使用年限50年。項目設(shè)計規(guī)模等級為丙級，體育館觀眾席容量2830座，規(guī)模分類為小型。建筑耐火等級為二級，屋面防水等級二級，抗震設(shè)防烈度七度。建筑使用功能為體育館及附屬用房，辦公管理用房。

該建筑土建工程主要包括建筑與結(jié)構(gòu)兩個部分。其中建筑部分包括墻、地面、屋面、門窗以及裝飾裝修等;結(jié)構(gòu)部分包括地基基礎(chǔ)、梁、柱、樓板以及桁架等。安裝工程主要包括常規(guī)的給排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)、消防配電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)。

2項目難點

屋面和外形的設(shè)計，由于對整體效果和空間設(shè)計要求較高，因此結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，加之當(dāng)前BIM建模軟件功能的限制，所以導(dǎo)致在進行土建工程建模時難度大大增加。由于力功體育館為公共建筑，則必然導(dǎo)致機電安裝工程中消防水系統(tǒng)、消防配電系統(tǒng)、污水系統(tǒng)等各類管線品種繁多，空間位置復(fù)雜。

3BIM技術(shù)在力功體育館中應(yīng)用

3.1 土建建模應(yīng)用

此次運用建筑軟件Revit Architecture進行鄭州工商學(xué)院力功體育館的土建建模。在建模之前，首先要進行的是建立力功體育館橫向軸網(wǎng)（樁號）、縱向軸網(wǎng)（樁號）和高程系統(tǒng)。

力功體育館結(jié)構(gòu)建模：

1）體育館基礎(chǔ)段的建立。通常下部基礎(chǔ)段分段建立，相同的基礎(chǔ)段可以通過復(fù)制或者插入多個族來實現(xiàn)。為了快速提取基礎(chǔ)的尺寸，可以采用插入設(shè)計提供的CAD圖來實現(xiàn)，使用 Revit中的快速拾取功能，可以迅速獲得體育館基礎(chǔ)的尺寸，當(dāng)然前提是保證CAD圖中基礎(chǔ)尺寸的準確性。而力功體育館下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由獨立樁基礎(chǔ)構(gòu)成，雖然數(shù)目眾多，但其實種類很少（只有六種），完全可以通過復(fù)制或插入多個族來快速實現(xiàn)。

2）體育館上部結(jié)構(gòu)的建立。力功體育館上部雖然包括多個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但上部建筑結(jié)構(gòu)的建模是 Revit 的強項。Revit 可以直接調(diào)用軟件中的自帶族，如墻、柱、門、窗、樓板、樓梯、扶手等，而另一些結(jié)構(gòu)，如支撐體育館屋面桁架的牛腿柱、不規(guī)則梁及環(huán)形看臺結(jié)構(gòu)，則通過建立族的方式來解決。

如圖2為力功體育館的三維剖視圖。圖中包括環(huán)形看臺、屋面、桁架。圖中的龍骨裝飾、牛腿柱、不規(guī)則梁、屋面、鋼桁架、看臺、室外階梯等都建立了單獨的族部件，他們在空間結(jié)構(gòu)、外觀形式、建筑結(jié)構(gòu)、空間尺度等方面與民用建筑不同，在力功體育館中還有一些特別元素，如環(huán)形看臺、龍骨架的裝飾裝修，都可以利用軟件中強大的模塊化設(shè)計功能，將其納入標(biāo)準化的專業(yè)族庫中，從而擺脫一些重復(fù)性的基礎(chǔ)工作，并實現(xiàn)實時更新。

建模過程完成后，可以得到一系列的成果：任意截面的剖面圖、任意角度的三維圖、相關(guān)材料的明細表、渲染圖紙，以及通過族部件查詢體積、個數(shù)，列出明細表。Revit中明細表的功能可以統(tǒng)計材料的名稱、數(shù)量、體積、長度等等，如圖2中的體育館中的桁架、屋面部分，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，通常用量計算比較麻煩，但Revit可以將其整體用族來表達，并賦予材料名稱，即通過明細表中提取出這部分特殊結(jié)構(gòu)的體積，并且會隨著方案的變化而自動更新數(shù)值。圖3中通過三維視圖對體育館周邊的設(shè)計規(guī)劃，很清楚地表達了體育館周圍的區(qū)域規(guī)劃意圖，并且更加直觀立體。應(yīng)用 Revit 的渲染功能，可以得到圖3中左側(cè)的體育館三維設(shè)計渲染圖，通過對比體育館的現(xiàn)場照片，其效果基本一致，這說明采用三維建模，成果豐富，用電腦幾乎模擬出了整個力功體育館。

然而在對力功體育館的建模過程中發(fā)現(xiàn)，Revit只能建立簡單的建筑地坪，不能對地形進行復(fù)雜的開挖處理，且坐標(biāo)點不是很明確，相互建筑物坐標(biāo)位置的放入與CAD相比不準確，只能劃分不同的子區(qū)域來對應(yīng)不同的建筑物。

3.2 安裝模型的應(yīng)用

3.2.1在安裝模型中運用BIM技術(shù)的關(guān)鍵點

在安裝工程當(dāng)中運用BIM 時的關(guān)鍵點主要有以下幾個方面，首先是建立各專業(yè)安裝模型，然后是對各專業(yè)模型的碰撞檢測，其次是通過碰撞檢測對模型進行初步修改以及對于管線的綜合設(shè)計，再者是對圖形的優(yōu)化和出圖，最后是將這些圖形進行三維可視化的處理，同時運用這種處理成果來幫助指導(dǎo)施工。在安裝工程中，實際施工最主要的就是針對結(jié)構(gòu)之間的碰撞進行一定的檢測，其中需要進行檢測的部位包括各專業(yè)管線交叉點、管線與結(jié)構(gòu)物的交叉點，以及管線和設(shè)備之間也要進行一定的檢測。在檢測當(dāng)中利用BIM技術(shù)，運用三維方式將管線的安裝空間顯示出來，這樣在調(diào)整的過程當(dāng)中對于空間的布局將會有一個直觀判斷，最終將管線安排在最合理的位置。

3.2.2 Magicad軟件可視化設(shè)計驗證

根據(jù)二維設(shè)計圖紙，應(yīng)用 Magicad軟件建立整個項目的安裝模型。由于本項目體量較大，為了保證軟件運行流暢，故將圖紙分為若干區(qū)域，分別建模，基于相同的標(biāo)高和軸網(wǎng)，可保證模型相對位置的準確性。

在力功體育館機電安裝建模過程中，附著原二維平面圖，通過對比二維視圖與三維視圖，能較好的布置管道和衛(wèi)生器具，并且在三維視口下能直觀地看出管道和衛(wèi)生器具的空間占位，可提前發(fā)現(xiàn)實際布置時將會遇到的布置不合理狀況，以便提前找到解決方案，避免施工出錯。圖4為力功體育館一樓衛(wèi)生間局部三維模型圖。

3.2.3運用Magicad軟件進行碰撞檢測

安裝模型搭建完成之后，利用Magicad軟件進行初步碰撞檢測。圖5為力功體育館一層給排水專業(yè)碰撞檢測結(jié)果。

3.3BIM審圖力功體育館的應(yīng)用

首先導(dǎo)入體育館模型：將不同建模軟件建立的各專業(yè)模型文件導(dǎo)入BIM審圖，檢測如空間有沒有交叉重疊、構(gòu)件之間有沒有相互沖突、空間有沒有封閉等等，進行位置調(diào)整，實現(xiàn)多專業(yè)模型綜合。 碰撞檢測要求根據(jù)土建、安裝模型，通過BIM審圖進行模型碰撞檢查，并出具體碰撞報告，優(yōu)化模型，提交模型工程成果文件、模型優(yōu)化報告、模型優(yōu)化圖片展示。圖6、7、8分別 為BIM審圖在力功體育館的優(yōu)化展示。

4結(jié)論

通過此次BIM技術(shù)在力功體育館中的實踐應(yīng)用，得出以下結(jié)論：Revit軟件對于力功體育館建筑三維建模是可行的。能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)二維設(shè)計圖紙的標(biāo)準，統(tǒng)計工程量，通過軟件自帶渲染功能高度模擬力功體育館的真實模型。同時此次應(yīng)用還為我們提供了整體三維建模經(jīng)驗及其他專業(yè)融合的輸出方式，為以后的工作、學(xué)習(xí)提供了豐富的經(jīng)驗。

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作者簡介：尚亞瓊，女，漢族，河南鞏義人，畢業(yè)于華北水利水電大學(xué)，現(xiàn)任教于鄭州工商學(xué)院（原河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院），主要致力于結(jié)構(gòu)工程方向的研究。