基于BIM技術(shù)的二次結(jié)構(gòu)智能排布技術(shù)的應(yīng)用研究

張雪飛 王鵬 吳燁森 陳良

摘 要 BIM是一種基于三維數(shù)字技術(shù)的工程數(shù)據(jù)模型，它融合了各類相關(guān)的建設(shè)項(xiàng)目信息。BIM是工程項(xiàng)目對象和功能特性的數(shù)字表達(dá)。一個(gè)理想的信息模型，可以在建筑項(xiàng)目生命周期的不同階段連接數(shù)據(jù)、過程和資源，它是項(xiàng)目項(xiàng)目的完整描述，可以被建筑項(xiàng)目的所有參與者廣泛使用。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);二次結(jié)構(gòu);智能排布技術(shù);應(yīng)用研究

1BIM技術(shù)分析

Bim通常具有以下特征：模型信息的完整性，例如三維幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述，以及技術(shù)信息的完整描述，例如對象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能和其他設(shè)計(jì)信息。建筑過程、時(shí)間表、成本、質(zhì)量、勞動(dòng)力、機(jī)械、物質(zhì)資源和其他建筑信息;維護(hù)信息，如材料的技術(shù)安全性能和耐久性;對象之間的邏輯工程關(guān)系等模型信息的相關(guān)性：信息模型對象是可識別和相互依存的，系統(tǒng)可以計(jì)算和分析模型信息，并生成相應(yīng)的圖表和文檔。如果模型中的某個(gè)對象發(fā)生更改，則與該對象關(guān)聯(lián)的所有對象都將更新以保持模型的完整性[1]。

2智能排布技術(shù)的技術(shù)研發(fā)

本文主要內(nèi)容是基于BIM概念對子結(jié)構(gòu)智能布置技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究，即通過BIM模型工程模擬三維子結(jié)構(gòu)塊在計(jì)算機(jī)上的布局，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)墻布局的智能化設(shè)計(jì)以BIM模型為基礎(chǔ)，主要利用相關(guān)三維建模工具和開發(fā)平臺研究了子結(jié)構(gòu)智能布置技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 需求分析

智能布置軟件的原始要求是利用BIM模型直觀顯示特性和廣聯(lián)計(jì)算軟件創(chuàng)建的土木工程模型，對子結(jié)構(gòu)塊的布置進(jìn)行三維仿真。具體功能如下：①與廣聯(lián)計(jì)算軟件建立數(shù)據(jù)接口，解決土木工程模型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題。②根據(jù)工程砌體布局的相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，設(shè)置砌體布局計(jì)算規(guī)則，實(shí)現(xiàn)砌塊、圓環(huán)梁、施工柱、導(dǎo)向墻、頂磚、門窗洞口和拱廊的空間布局，并計(jì)算各種砌塊的數(shù)量。③實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的可視化顯示和輸出。

2.2 界面設(shè)計(jì)

用戶界面是人與計(jì)算機(jī)之間的媒介。用于執(zhí)行此功能的基本界面分為參數(shù)輸入?yún)^(qū)域、布局視圖區(qū)域、材質(zhì)統(tǒng)計(jì)信息區(qū)域和說明區(qū)域。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征并參照現(xiàn)有工程應(yīng)用程序軟件的組織方式，布局查看區(qū)域基于三維BIM模型，該模型為用戶提供了方便的砌體元素對象選擇，并可手動(dòng)布置基本柱、水平領(lǐng)帶梁、管道洞口和分隔縫參數(shù)輸入?yún)^(qū)提供砌體布局所需的砌塊、高嶺土磚、導(dǎo)墻及其他相關(guān)參數(shù);材質(zhì)統(tǒng)計(jì)信息和說明區(qū)域是顯示計(jì)算結(jié)果的區(qū)域[2]。

2.3 開發(fā)語言及實(shí)現(xiàn)路徑

軟件具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)路徑如下：①利用三維圖形學(xué)計(jì)算二次結(jié)構(gòu)的排布，墻體的扣減以及磚的排布。②實(shí)現(xiàn)排磚所涉及的所有算法。③搭建用戶界面，提供可與用戶進(jìn)行互動(dòng)操作的接口。④呈現(xiàn)排磚前、過程中、排磚后的顯示結(jié)果以及各種標(biāo)注。⑤實(shí)現(xiàn)排磚結(jié)果導(dǎo)出成CAD文件。

2.4 功能實(shí)現(xiàn)結(jié)果

①承接工程算量BIM模型通過建立數(shù)據(jù)接口，在廣聯(lián)達(dá)土建算量軟件中將土建算量模型導(dǎo)出特制文件，再將該格式文件通過軟件中的模型導(dǎo)入功能導(dǎo)入到軟件中，完成對BIM算量模型的數(shù)據(jù)承接工作。②選擇墻體進(jìn)行參數(shù)錄入在軟件中，通過模型構(gòu)件過濾功能，顯示出所需進(jìn)行砌體排布的墻體模型，利用鼠標(biāo)點(diǎn)選選中對象墻體進(jìn)入排磚界面。在參數(shù)輸入?yún)^(qū)完成砌體磚、塞縫磚、導(dǎo)墻等相關(guān)參數(shù)的錄入工作，在排布圖展示區(qū)完成其他砌體元素的手動(dòng)排布工作。③成果輸出輸入相關(guān)參數(shù)后進(jìn)行自動(dòng)排布，提供排布圖、砌體需用量統(tǒng)計(jì)表、灰縫厚度統(tǒng)計(jì)表[3]。

3項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目位于天津市河西區(qū)郁江道，建筑總高度為107m，分A，B，C3塔，總建筑面積83564.3m2。A塔為地上18層，地下3層，地上部分屋面高度約為89.5m。B塔為地上20層，地下3層，地上部分屋面高度約為99.6m。C塔為地上9層，地下3層。

3.1 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目前期已經(jīng)開展了一些針對施工階段的BIM應(yīng)用工作，已經(jīng)利用廣聯(lián)達(dá)算量GCL軟件完成了其BIM算量模型的創(chuàng)建工作。在二次結(jié)構(gòu)砌體排布實(shí)施之前，將已建立的工程BIM算量模型導(dǎo)入軟件中進(jìn)行砌體自動(dòng)排布工作，軟件根據(jù)輸入的相關(guān)參數(shù)及手動(dòng)設(shè)置的構(gòu)件位置，按照砌體相關(guān)排布規(guī)范進(jìn)行智能排布同時(shí)對砌體排布工作的材料需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成砌體排布示意圖及材料統(tǒng)計(jì)表指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3.2 實(shí)施總結(jié)

①布局圖的快速形成大大減少了砌體布局圖的勞動(dòng)力。②使用三維BIM模型顯示墻的放置方案，以避免因技術(shù)解決方案不明確而造成損失。③指定特定尺寸、布局位置和要預(yù)切割的零件數(shù)。為施工現(xiàn)場精細(xì)管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，基本解決現(xiàn)場建筑材料的浪費(fèi)問題。④對于每面墻，可以根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)快速創(chuàng)建多個(gè)布局方案，以幫助優(yōu)化布局[4]。

4結(jié)束語

如今計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，諸多BIM技術(shù)理念正在不斷得以實(shí)現(xiàn)，越來越多的施工企業(yè)認(rèn)識到利用BIM技術(shù)改變傳統(tǒng)施工方式，能夠有效地提升工程質(zhì)量、節(jié)約工程成本、深化項(xiàng)目的精細(xì)化管理程度，一定程度上解決了二次結(jié)構(gòu)排布過程中存在的材料浪費(fèi)、損耗現(xiàn)象，值得普及推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

[2] 靳家佳.建筑信息模型在建設(shè)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用模式研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（8）：218-220.

[3] 清華大學(xué)BIM課題組，互聯(lián)立方（isBIM）公司BIM課題組.設(shè)計(jì)企業(yè)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：72.

[4] 何清華.BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012（6）：12-16.