黑龙江建筑职业技术学院
摘要：本文就BIM技术进行了介绍，并以某装配式钢结构住宅中BIM技术的应用为例，解说了该技术在住宅中应用的方法。
关键词：BIM技术；装配式钢结构住宅；应用
引言
建筑工业化是实现建筑产品节能环保、质量可靠、生产高效、全生命周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。在这种全新理念支配下，装配式钢结构已成为建筑工业化的主力军。然而，装配式钢结构往往工程规模巨大、构件种类繁多、结构体系复杂，这给装配式钢结构工程的设计、施工、管理带来诸多挑战。BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目全生命周期各种相关信息的工程数据模型，它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。通过构建建筑信息模型，方便了装配式钢结构的设计、施工、管理及运营维护，具有巨大应用前景。
1BIM概述
BIM是以三维数字技术为基础，集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化技术。国际标准组织设施信息委员会给出比较准确的定义：BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目全寿命周期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。BIM技术是继CAD技术之后建筑业的又一项新技术，它的应用也必将给建筑业带来革命性的变化。和CAD技术相比较，BIM技术具有以下特点：
（1）BIM是一个由计算机三维模型形成的数据库，该数据库储存了建筑物从设计、施工到建成后运营的全过程信息；
（2）建筑物全过程的信息之间相互关联，对三维模型数据库中信息的任何更改，都会引起与该信息相关联的其他信息的更改；
（3）BIM支持协同工作。BIM技术基于开放的数据标准——IFC标准，有效地支持建筑行业各个应用系统之间的数据交换和建筑物全过程的数据管理。
2应用案例
2.1工程概况
某装配式钢结构住宅是集研发、试验、示范、教培、生产、采购、展销、物业等为一体的技术集成型、产业集约型的研发与产业化基地。本工程是该中心的一栋试验楼，试验楼以闵行区浦江镇05～02地块预制装配式高层住宅楼为原型，采用预制装配式框架结构体系，建筑面积1000m2，建筑高度14.1m，地上3层（即实际住宅楼的首层、标准层和顶层部分），梁柱节点现浇及楼板是预制现浇叠合，其他构件工厂预制，预制率达到70%以上。
2.2BIM模型的建立
建立BIM模型先要确定建模软件，最终经过比较选择了Revit和Tekla这两个系列软件。住宅楼的建筑模型和水电模型通过Revit Architecture和Revit MEP建立，结构模型采用Tekla Structures建立。之所以不用Revit Structures，是因为它不能满足预制混凝土深化设计的要求，而Tekla Structures具有预制混凝土专项的模块，比较适合预制装配式住宅，同时它包含参数化节点，方便建模。在建模过程考虑将相关的构件做成参数化的构件，形成标准化的构件库。
2.3深化设计
住宅楼共有预制构件371个，其中外墙板59块，柱78根，主、次梁共计142根，楼板（预制现浇叠合板，含阳台板）86块，预制楼梯6块，由于Tekla Structures中自带的参数化节点无法满足住宅楼的深化设计要求，所有构件独立配筋，人工修改的工作量很大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为提高工作效率，对Tekla进行二次开发，除一些现浇构件外，把标准的预制构件都做成参数化的形式。通过参数化建模极大地提高了工作效率，典型的如外墙板，在不考虑相关预埋件的情况下配筋分两种情况，即标准平版配筋和开口配筋，其中开口分为开口平版和开口L形版片两种，开口平版的窗口又有3种类型，女儿墙也有L形版片和标准版片两种，若干组合起来进行手动配筋相当繁琐，经过对比考虑将外墙板做成3种参数化构件，分别对应标准平版、开口墙板和女儿墙，这样就能满足所有墙板的配筋要求。经过实践统计，如果手动配筋，所有墙板修改完成最快也需要两个人一周的时间，而通过参数化的方式，住宅楼整体结构模型搭建起来也只需一个人2d的时间。
2.4碰撞检测
模型建好后，在Tekla Structures 3D模型中实时漫游，即能宏观观察模型加深对建筑的理解，也可微观检讨结构的某一构件或节点，能够精细到钢筋级别。预制构件的内部钢筋不会发生碰撞，主要是预制结构的连接区域，如梁柱节点，节点区域是现浇的，预制梁和预制柱的钢筋密集交错，一旦发生碰撞，将给现场的吊装带来很大困难，不管是返回到工厂调整还是在现场修改都将延误工期，造成人工及材料的浪费。住宅楼通过Tekla Structures自带碰撞校核管理器来检查钢筋，打开后选定所需校核的构件或模型，直接点击校核即可。碰撞检查完成后，管理器对话框会将所有碰撞的位置全部列出来，包括碰撞对象的名称、碰撞的类型、构件及对象的ID等。
2.5自动生成图纸和汇总工程量
Tekla可精确统计模型的工程量（包括混凝土、钢筋），并可根据需要定制输出各种形式的统计报表。清单的输出内容包括截面尺寸、编号、材质、混凝土的用量，钢筋的编号及数量，钢筋的用量等信息。根据模型对全楼的构件数量及材料用量分类汇总，即可对某个构件进行详细的工程量统计，也可以获得定制的整体工程量清单。由于预制构件多，住宅楼深化设计的出图量接近400张，采用传统方法手工出图工作量相当大，而且发生错误修改图纸也不可避免。Tekla Structures具有强大的智能出图和自动更新功能，对图纸的模板做相应定制后就能自动生成需要的深化设计图纸，整个出图过程无需人工干预，而且有别于传统CAD创建的数据孤立的二维图纸，Tekla自动生成的图纸和模型动态链接，一旦模型数据发生修改，与其关联的所有图纸都将自动更新。图纸能精确表达构件相关钢筋的构造布置，各种钢筋弯起的做法、钢筋的用量等可直接用于预制构件的生产。
2.64D施工管理
通过Tekla Structures还实现了住宅楼的工程进度管理。软件可与MSProject无缝链接，实现施工计划的导入和导出。通过对Tekla中展示工程状态对话框进行相关设置，确定范围开始的时间、结束时间及时间歩长，在目标表示中选择需要导入的施工计划，通过前进或后退按钮实现预制建筑建造过程的正向或反向模拟，也可以在时间表上直接选择日期，观察其工程进度状态。
结束语
将BIM技术应用于装配式钢结构，将建筑信息化与建筑工业化有机融合，有助于对装配式钢结构的各个过程进行全寿命周期的信息集成和项目管理，为建筑、土木、机电等不同专业搭建通用平台，便于设计变更与信息交互。通过可视化模型的构建，有助于一线工程人员对于结构体系的理解，结合Navisworks软件进行4D施工进程模拟，实现施工计划的实时调整与施工方案的优化。将建筑信息化模型融入到建筑工业化中，具有巨大应用前景。
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论文作者:贲珊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/25
标签：模型论文; 构件论文; 建筑论文; 住宅楼论文; 技术论文; 钢筋论文; 钢结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;