2.江苏省苏中建设集团股份有限公司 江苏南通 226600
摘要:随着近年来我国超高层建筑逐步增多,复杂结构形式的建筑层出不穷,应用BIM技术进行的三维施工模拟在超高层及复杂结构建筑施工中显得越发重要。从模型预加载、工程量统计、三维碰撞检查等几方面对BIM技术在施工中的应用进行探讨;同时也分析BIM技术在应用过程中存在的问题及不足;结合目前国内外BIM技术应用规模及前景,介绍了BIM技术在工程中的应用。
关键词:BIM技术;超高层;主体结构;应用
1 引言
目前,BIM技术在建筑业中已有大量的推广及使用,但是,就目前的发展状况而言,BIM技术在结构设计这一领域的发展极为缓慢,与给水排水、暖通、电气专业相比,不管是在广度,还是深度上,都没有体现出基于BIM的结构设计在整个建筑行业中的作用。国内设计院企业在应用BIM技术的程度依旧较低,在传统的设计模式下,各专业设计期间出现重复工作现象明显,设计效率低下,缺乏协同的设计模式与管理模式已逐渐不能满足大信息时代的需求,BIM技术在建筑工程结构设计方面的应用还存在诸多问题亟待解决。
2 BIM概念综述
BIM技术的实质实际上是基于信息技术的一种新的“工作模式”,BIM包含了建筑物在项目建设周期中所有相关真实信息,不仅包括几何信息,几何信息是指建筑模型外部和内部空间上的三维几何表示,通常是基于参数化的三维构件模型来表达,如梁的长度、宽度等。同时还包括非几何信息,非几何信息是除了几何信息以外的其他信息总和,通常是指建筑模型中的参数属性,如建筑材料的价格、材料类型、重量、进度等信息。同时还为建筑设计师、结构工程师、设备工程师、地产开发商乃至最终用户等环节工作人员提供模拟和分析的数据基础。从项目规划阶段起,开始建立数据信息库,随着工程的深入,各类数据将会不断丰富和完善。不同专业的设计人员、施工人员以及运营维护管理人员都能一起协同工作,随时从模型中提取需要的信息,并且真正地实现一次建模多次使用,从而有效避免了反复建模工作,提高工作效率。
3 BIM技术在主体结构施工中的应用
3.1 图纸复核
在利用Revit建立土建模型之前,需要CAD版本的二维图纸导入Revit中,这个其实是一个对图纸再复核的过程。建模是一个对精细度要求非常高的工作,它需要考虑到很多细节,这样在建模过程中就可以核查CAD图纸中一些尺寸标注不清晰的地方。另外,设计单位下发图纸一般分为CAD和PDF2个版本,有时可能会出现CAD图纸与PDF图纸部分位置有出入,通过建模也可及时发现类似问题,在施工到该部位之前及时与甲方、设计单位沟通,及时处理避免后期返工,节省了工期、成本及劳动力。对于拥有成百上千张专业图纸的大型、特大型项目,建模过程即是图纸审核后对专业图纸进行查漏补缺的一个重要过程,同时它也可帮助技术人员更加快速准确地熟悉相关专业图纸。
3.2 BIM模型建立过程利用
Revit软件平台建立BIM模型,结构工程师可以有效的利用结构模型进行结构设计和分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前,建筑结构模型一般都是单独在结构分析软件中完成的,这样的结构模型是孤立存在的,并不能与其他设计阶段进行有效的沟通,这样的模型在完成结构计算后,对建筑物全生命周期其他阶段来说,是不能共享结构设计中的信息,基于BIM技术的Revit软件能很好的解决这样的问题。基于BIM的系统实现方法有两种,一种是分类建立各专业模型,然后使用联合数据库技术将各专业的模型整合在一个数据库里,以达到信息交流的目的;另一种是在BIM核心建模软件里建立一个复杂的综合模型,这样的模型里不仅包含建筑模块,还包含结构分析、疏散分析、能耗分析等模块。
3.3 碰撞问题及复杂节点等施工模拟
对于超高层建筑结构,通常涵盖了土建、钢结构、机电安装等多个专业同时交叉施工的情况,施工过程中,各专业间也会产生一定的冲突,特别是在主体核心筒施工时,结构框架不是简单的钢混结构,通常情况下,在墙体中会有钢板墙等大型钢构件。在深化设计时,平面图纸不能清晰直观地显示各专业间在三维中的立体关系,而利用Revit建模,将各专业模型整合在一起,在三维模型中直接观测到冲突碰撞情况。例如,对于有型钢混凝土结构的剪力墙、巨型柱、钢骨的超高层结构,钢筋与钢构件冲突形式主要可以归类为4种:①钢板墙与暗柱箍筋冲突;②钢梁牛腿与暗柱箍筋及主筋冲突;③钢连梁与暗柱主筋及箍筋冲突;④埋件与暗柱箍筋及剪力墙水平筋冲突。对于以上冲突情况需要在钢骨上焊接接驳器、连接板或者穿孔来保证钢筋的连接。深化设计过程中,钢结构方提供了提资图后,土建技术人员在深化设计时,需要对着配筋图手动测量尺寸确定接驳器或者开孔位置,这样难免会有偏差,而利用Revit进行三维建模,可直接将配筋图导入,在三维模型中检查钢筋与钢骨碰撞情况,从而快速、准确地找出需要连接深化的部位,提高技术人员工作精度与效率。同理,在处理土建与机电管道冲突过程中,也可利用模型准确地找到需要开孔的部位、孔尺寸大小,从而避免二次结构施工以及管道安装时反复开孔,浪费材料、人工。同时,现场技术人员也可结合模型与CAD图纸进行深化设计,编制施工方案,或者利用Navisworks将模型做成动画进行三维动态技术交底来完成某些复杂节点施工的方案与施工模拟。此外,在超高层施工中,塔式起重机运输也是一项重要的技术难题,垂直运输距离长,塔式起重机分布密集、吊次频繁等。利用BIM技术,对塔式起重机进行三维模拟,分析各塔式起重机之间臂展冲突情况,模拟每日吊次情况,合理安排各专业使用塔式起重机次数以及时间。提高塔式起重机使用效率,从而缩短工期、节约成本。
3.4 三维算量
对于超高层特大型项目,土建专业为了满足机电安装的需求,需要在楼板、砌体结构上开设大量洞口;为了保证土建钢筋的连接,需要在钢板墙、钢柱、钢梁上焊接大量接驳器、连接板、开设孔洞,这无疑在原设计基础上增加了很多工程量;同时,剪力墙、巨型柱内也会有钢骨,如果纯人工计算,计算量大、耗时长而且计算精度不准确,不利于工程竣工结算。而利用Revit等软件建模之后,在构件属性栏中会有构件各种属性参数,包括材质、体积等,同时在Revit明细表中,也可根据用户需要列出构件不同的参数,并且此清单可与广联达等算量软件对接,技术人员能快速、准确地统计工程实际工程量,方便竣工结算。另外,技术人员也可根据列表中所列出的体积、剪切长度,x,y,z轴对正方式等参数来检查建模的精确度。
4 结语
BIM技术是对工程信息的数据化表达,目前在我国BIM技术的发展还处于初级阶段,但不能忽视它的巨大潜力及影响力。BIM技术的应用及推广,将人们的技术理念从二维带向三维。然而应用成本过高、应用软件的非本土化、行业标准不健全、缺少有效的技术支持等问题也阻碍了BIM技术在我国的发展。虽然BIM技术的应用推广面对如此多的困难,但与此同时我们也不能忽视BIM技术在建筑节能、绿色施工、科技创效、对成本工期控制等方面所起到的作用。因此,行业内应加大对BIM应用软件的开发,努力克服技术非本土化而造成的一系列困难,推进BIM技术更快更好发展。
参考文献:
[1] 冯洪飞.基于BIM的虚拟施工技术与施工期监测分析在钢结构施工中的应用研究[D].重庆大学,2016.
论文作者:厉鹏1,曹鑫荣2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/30
标签:模型论文; 技术论文; 图纸论文; 结构论文; 建模论文; 冲突论文; 也可论文; 《基层建设》2017年第20期论文;