裴巧玲,唐 龍,劉 柱,譚 浩

(西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院,陜西 西安 710043)

1 工程概況

涇河新城項(xiàng)目位于西安市涇陽(yáng)縣,該項(xiàng)目包括一棟綜合辦公樓、兩棟酒店。其中綜合辦公樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu),地下1層，地上9層,地下室為設(shè)備用房及停車(chē)場(chǎng),1～9層為辦公用房,建筑總高度35.8 m,總建筑面積21 297.23 m2,總占地面積2 582.84 m2。見(jiàn)圖1。

圖1 綜合辦公樓BIM效果圖

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的必要性

BIM( Building Information Modeling)技術(shù)是將建筑工程項(xiàng)目中各種相關(guān)信息進(jìn)行三維數(shù)字化表達(dá)的工程數(shù)據(jù)模型,進(jìn)而反映工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性。BIM 技術(shù)從項(xiàng)目全生命周期角度出發(fā),通過(guò)構(gòu)建三維數(shù)字化信息模型,打破設(shè)計(jì)、建造、施工和運(yùn)營(yíng)之間的傳統(tǒng)隔閡,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方之間的信息交流和共享[1]。從根本上解決項(xiàng)目各參與方基于紙介質(zhì)方式進(jìn)行信息交流形成的“信息斷層”和應(yīng)用系統(tǒng)之間“信息孤島”的問(wèn)題。這種技術(shù)為工程項(xiàng)目的建設(shè)提供更多的信息數(shù)據(jù)支持,能夠?qū)崿F(xiàn)跨領(lǐng)域和跨階段的數(shù)據(jù)流動(dòng),是多個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合集成體；能夠通過(guò)數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)建筑的多維可視化,使相關(guān)方能從各個(gè)方面建立模型和審視模型,從而為項(xiàng)目的最高決策者對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)、規(guī)劃、控制服務(wù)。

BIM這種集成技術(shù)很好地解決了設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的信息沖突,如建筑設(shè)計(jì)考慮不周全、專(zhuān)業(yè)配合不到位、圖紙質(zhì)量參差不齊、施工管理無(wú)優(yōu)化等一系列問(wèn)題,避免圖紙反復(fù)變更、工期延誤、投資追加等一系列后果,從而提前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改完善,減少返工和整改,以達(dá)到節(jié)約成本、節(jié)省資源[2]。

為此,項(xiàng)目組利用BIM技術(shù)可視化、模擬性、優(yōu)化性的特點(diǎn)從協(xié)同設(shè)計(jì)、圖紙復(fù)核、碰撞檢查、三維可視化技術(shù)交底幾個(gè)方面闡述 BIM 技術(shù)在西安涇河辦公樓項(xiàng)目建筑節(jié)能中的具體應(yīng)用。

3 BIM技術(shù)在建筑節(jié)能的具體應(yīng)用

3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)跨學(xué)科、跨階段的綜合性設(shè)計(jì)過(guò)程,而B(niǎo)IM的協(xié)同設(shè)計(jì)通過(guò)BIM技術(shù)共享平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程、全專(zhuān)業(yè)的即時(shí)溝通交流。項(xiàng)目的甲方、設(shè)計(jì)方、咨詢(xún)方等部門(mén)都可以在不同階段對(duì)BIM模型插入、提取、更新和修改相關(guān)信息數(shù)據(jù)。在一定程度上實(shí)現(xiàn)咨詢(xún)方對(duì)項(xiàng)目的及時(shí)跟進(jìn)、追蹤,使項(xiàng)目從設(shè)計(jì)之初就考慮綠色建筑設(shè)計(jì)要求,將綠色建筑設(shè)計(jì)理念、技術(shù)手段、新型材料應(yīng)用等融入到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。

為此,課題組按照?qǐng)D2所示BIM設(shè)計(jì)流程創(chuàng)建中心文件平臺(tái),設(shè)計(jì)人員將各專(zhuān)業(yè)的三維模型,通過(guò)工作集把最新設(shè)計(jì)完成的模型提交到中心文件中,使得其他設(shè)計(jì)人員可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握最新的設(shè)計(jì)信息,方便溝通交流、協(xié)同設(shè)計(jì)[3-6]。

圖2 BIM設(shè)計(jì)流程

3.2 圖紙復(fù)核

《中國(guó)商業(yè)地產(chǎn)BIM應(yīng)用研究報(bào)告》指出77%的設(shè)計(jì)單位均存在圖紙混亂不清的問(wèn)題,43%的施工單位因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙的失誤致使項(xiàng)目損失超過(guò)100萬(wàn)元,造成資源上極大的浪費(fèi)。傳統(tǒng)工作模式現(xiàn)場(chǎng)工程師需對(duì)二維 CAD 圖紙上的抽象信息進(jìn)行識(shí)別并將其轉(zhuǎn)化為空間模型后實(shí)施。在此過(guò)程中,技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的理解勢(shì)必出現(xiàn)偏差,出現(xiàn)大量的“錯(cuò)漏碰缺” 及“設(shè)計(jì)變更” 的問(wèn)題,難以保證工程項(xiàng)目高效、節(jié)能地進(jìn)行施工。

為此,課題組前期對(duì)設(shè)計(jì)文件分析整理,確定統(tǒng)一的項(xiàng)目樣板、 建模標(biāo)準(zhǔn)、 命名規(guī)則。各專(zhuān)業(yè)在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下,將CAD圖紙上的圖層、線型、線寬、屬性等抽象信息轉(zhuǎn)化成三維信息模型。在創(chuàng)建BIM模型中發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)詳圖不足、梁尺寸數(shù)據(jù)不全等明顯問(wèn)題。

通過(guò)建立 BIM 模型,將二維圖紙信息進(jìn)行三維立體還原顯示,使得各專(zhuān)業(yè)圖紙間的空間位置關(guān)系更加清晰,施工人員能夠正確理解設(shè)計(jì)意圖,避免在實(shí)際施工中造成大量的返工和資源上的浪費(fèi)。

3.3 碰撞檢查

碰撞檢查就是將涇河新城項(xiàng)目辦公樓土建建筑、鋼筋結(jié)構(gòu)、水暖管線等信息按照設(shè)計(jì)要求的位置、標(biāo)高進(jìn)行集成,然后將模型導(dǎo)入Navisworks Manage,設(shè)定碰撞邊界條件,進(jìn)行碰撞檢查,通過(guò)檢查查找出沖突點(diǎn)所在軸網(wǎng)位置與標(biāo)高,以獲得其三維坐標(biāo)點(diǎn)。通過(guò)碰撞檢查,可以提前找出二維圖紙存在的問(wèn)題,進(jìn)行結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)空間位置的合理設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)凈空高度,避免由于位置碰撞出現(xiàn)的返工、誤工現(xiàn)象。對(duì)于一般碰撞檢查可以通過(guò)認(rèn)真審閱模型獲得,如項(xiàng)目中框梁KL9與窗LC1洞口之間的沖突問(wèn)題(圖3),是由于設(shè)計(jì)的低級(jí)錯(cuò)誤造成,建模階段可對(duì)其予以調(diào)整。對(duì)于細(xì)節(jié)部位沖突問(wèn)題需要模型導(dǎo)入Navisworks Manage進(jìn)行精確查找位置,并對(duì)照?qǐng)D紙查找錯(cuò)誤的具體信息,調(diào)整設(shè)計(jì)方案與BIM模型(圖4、圖5)。

圖3 結(jié)構(gòu)梁與窗洞口碰撞

圖4 KZ1與休息平臺(tái)板碰撞

3.4 三維可視化動(dòng)態(tài)技術(shù)交底

根據(jù)施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)的需求差異,三維交底遵循由整體到局部,由局部到節(jié)點(diǎn),由粗到細(xì)、分層次、分階段有序推進(jìn)。施工前針對(duì)綜合樓整體構(gòu)造進(jìn)行3D動(dòng)態(tài)漫游交底(圖 6),尤其是結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜的板、梁、柱連接處,復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)(圖7)通過(guò)三維技術(shù)交底可以加深施工技術(shù)人員對(duì)圖紙的理解,建立形象生動(dòng)的立體畫(huà)面,避免施工過(guò)程中出錯(cuò)返工。

圖5 KL16與KL47間碰撞

圖6 3D動(dòng)態(tài)漫游交底

圖7 KZ2節(jié)點(diǎn)鋼筋技術(shù)交底

導(dǎo)入Navisworks中進(jìn)行碰撞檢查,從而根據(jù)檢查結(jié)果提出鋼筋優(yōu)化方案和鋼筋綁扎順序。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的三維模型方案,進(jìn)行施工交底、施工模擬以提高施工質(zhì)量,同時(shí)也提高了與業(yè)主溝通的能力。

4 結(jié) 語(yǔ)

以西安涇河辦公樓項(xiàng)目為載體,利用Revit和Navisworks等BIM一系列軟件,建立項(xiàng)目三維模型,導(dǎo)入Navisworks 軟件,進(jìn)行碰撞檢查和三維動(dòng)態(tài)模擬。對(duì)項(xiàng)目BIM模型的創(chuàng)建,讓我們對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)意圖理解更加精準(zhǔn)；對(duì)圖紙的復(fù)核,指導(dǎo)我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題并糾正；對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn),借助Revit三維模型獲得精確的結(jié)構(gòu)、尺寸；依據(jù)施工圖紙,BIM模型中發(fā)現(xiàn)的沖突問(wèn)題,通過(guò)整理和分析項(xiàng)目信息,幫助建設(shè)方從多個(gè)維度掌握項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能存在的問(wèn)題,并予以提前協(xié)調(diào)解決。通過(guò)BIM技術(shù)的實(shí)施大大提高了項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各參與方之間的溝通協(xié)作效率,減少了項(xiàng)目實(shí)施中的返工、窩工及材料浪費(fèi),進(jìn)而提高了數(shù)據(jù)和信息的分析、管理水平,節(jié)約了施工成本和縮短工期,其經(jīng)濟(jì)效益顯著。