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BIM技術(shù)在工業(yè)建筑設(shè)計中的應用探索

王文俊
（洛陽有色金屬加工設(shè)計研究院，河南洛陽471039）

摘要：從BIM的概念和特性出發(fā)，分析了BIM技術(shù)與工業(yè)建筑設(shè)計結(jié)合的價值，通過某鋁合金加工材板帶循環(huán)水泵站項目中BIM技術(shù)的應用，探索出了一套應用流程，總結(jié)和分析了應用中出現(xiàn)的問題，并將流程應用到了其它工業(yè)建筑類型，應用結(jié)果表明BIM技術(shù)有利于促進建筑信息的共享，提高各專業(yè)間的協(xié)同水平，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：BIM；工業(yè)建筑設(shè)計；應用流程

0　引 言

建筑信息模型 Building Information Modeling （BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可以為設(shè)計和施工提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致的、可進行運算的信息。BIM的核心內(nèi)容就是建筑信息，主要體現(xiàn)在參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改上。參數(shù)化圖元以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，如墻體、門窗等，這些構(gòu)件是通過一系列參數(shù)定義的，而參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息；參數(shù)化修改就是如果修改了構(gòu)件的參數(shù)，那么平面、立面、剖面以及模型也會隨之發(fā)生改變。

與傳統(tǒng)的二維技術(shù)相比，BIM技術(shù)所帶來的設(shè)計信息是自動關(guān)聯(lián)的，而不是分離的、不完整的，BIM技術(shù)還為多個專業(yè)的協(xié)同工作提供了統(tǒng)一的信息平臺，如建筑專業(yè)的模型信息，可以通過服務器上傳到中心文件中，與結(jié)構(gòu)、電氣、水道、暖通等其他專業(yè)共享，從而實現(xiàn)多個專業(yè)的協(xié)同操作。而建筑專業(yè)則通過這個共享平臺，隨時鏈接其他專業(yè)的模型信息，從而形成一個集成了各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。

工業(yè)建筑主要為生產(chǎn)服務的，規(guī)模和投資都較大，各種設(shè)備和管線也較復雜，設(shè)計和施工中稍有不慎就會有碰撞，甚至會給業(yè)主帶來不小的損失。BIM技術(shù)的特性正好滿足工業(yè)建筑的設(shè)計特點，兩者的結(jié)合不僅解決了專業(yè)之間的協(xié)同、管線互碰、設(shè)計周期等問題，而且為后期的維護及管理提供了數(shù)據(jù)信息。

1　BIM技術(shù)在工業(yè)建筑設(shè)計中的應用

1.1工程概況

某特大高精度鋁及鋁合金加工材項目——板帶循環(huán)水泵站，是一個以水道為主體專業(yè)的輔助站房項目。這個項目由兩部分組成：一部分為建筑物，室內(nèi)為水處理間、加藥及維修間、泵房、低壓配電室、值班室和油浸變壓器室多個功能房間；另一部分為構(gòu)筑物，主要是室外的凈循環(huán)冷水池和凈循環(huán)熱水池。建筑物結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，總長115.02 m，總進深9.96 m，局部進深18 m。整個項目包含了水道專業(yè)、建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、暖通專業(yè)、電氣專業(yè)以及熱工專業(yè)共6個專業(yè)，非常適合BIM技術(shù)的應用。

在項目開始之前，首先打開計算機服務器的使用權(quán)限，由管理員在計算機服務器上建立項目名稱文件夾，并在文件夾下建立各個專業(yè)的中心文件，如建筑中心文件、結(jié)構(gòu)中心文件、水道中心文件等，由此建立了各個專業(yè)的數(shù)據(jù)模型共享平臺，方便實現(xiàn)BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計。

1.2BIM技術(shù)應用流程

該項目的BIM技術(shù)應用流程，主要利用Autodesk公司開發(fā)的Revit Architecture軟件實現(xiàn)。整個流程共分為5個步驟，現(xiàn)詳述如下。

步驟1：創(chuàng)建建筑原點文件

1）在建筑模板下建立新的項目。

2）建立標高：±0.000標高、室外標高、結(jié)構(gòu)板頂（含地下部分）標高（文字敘述房屋凈高）以及不同高差的標高。

3）建立軸網(wǎng)前，打開項目基點（系統(tǒng)默認是項目基點、測量點、原點三點合一），以項目基點作為縱橫軸的左下角交點，該基點用于各專業(yè)的鏈接時原點對原點及碰撞檢查，建立軸網(wǎng)后再關(guān)閉項目基點。

4）建立工作集：

（1）利用協(xié)作——工作集工具為項目新建工作集，然后另存為項目到網(wǎng)絡(luò)服務器的建筑中心文件中，文件名稱為建筑***（***為姓名）。

（2）再次打開“工作集”對話框，將允許其他人編輯的工作集的“可編輯”屬性設(shè)置為“否”（即當前用戶將不再允許編輯該工作集的圖元），利用協(xié)作——與中心文件同步——立即同步，將權(quán)限修改保存到中心文件。

（3）在“工作集”對話框中將自己要編輯的工作集的“可編輯”屬性設(shè)置為“是”或新建新的工作集，單擊“確定”按鈕，退出“工作集”對話框，將文件另存為本地文件。至此工作集配置完成，當用戶保存文件時，Revit Architecture會自動更新本地和中心文件。

步驟2：創(chuàng)建建筑模型文件

1）墻：厚度、高度、材質(zhì)的編輯。

2）門、窗：寬度、高度的編輯，樣式的選型，窗臺的高度。

3）玻璃幕墻：寬度、高度的編輯，網(wǎng)格的定義。

4）柱、梁、屋面板：不建立，在碰撞檢查后直接鏈接結(jié)構(gòu)的梁板柱構(gòu)件。

5）樓板：除±0.000地坪樓板要建立外，其余層高樓板不建立，在碰撞檢查后直接鏈接結(jié)構(gòu)的梁板柱構(gòu)件。

6）樓梯：樓梯高度、寬度、梯井寬度、平臺寬度、踏步高度及寬度的編輯。

7）雨篷、坡道、散水：用放樣命令建立或者插入族。

8）地下部分：不建立，在碰撞檢查后直接鏈接結(jié)構(gòu)的地下部分。

9）墻體開洞：寬度≥500 mm的設(shè)備留洞在墻體上留出。

10）在模型創(chuàng)建過程中要采取至少半天的時間間隔與服務器上的中心文件立即同步，在完成工作并關(guān)閉項目時，將彈出工作集權(quán)限對話框，選擇“保留對所有圖元和工作集的所用權(quán)”選項，防止關(guān)閉文件后被其他用戶修改。

步驟3：創(chuàng)建建筑平、立、剖面文件

1）建筑平面圖：軸網(wǎng)尺寸、門窗定位、房間名稱、高程點、衛(wèi)生器具的擺設(shè)、剖切線的設(shè)立、指北針的設(shè)立。

2）建筑立面圖：門、窗、墻、室外高程點、雨篷高度及寬度。

3）建筑剖面圖：軸線尺寸、門窗定位尺寸、房間名稱、高程點。

步驟4：創(chuàng)建建筑碰撞檢查文件

1）做碰撞檢查之前，在建筑平、立、剖面文件的基礎(chǔ)上，刪除±0.000地坪樓板，另存為一個碰撞檢查文件，然后用REVIT應用程序菜單－導出－NWC，形成碰撞檢查文件，另存到網(wǎng)絡(luò)服務器的建筑中心文件中。

2）碰撞檢查后對建筑模型信息的修改要慎重，若必須修改，要告知其他專業(yè)人員。

步驟5：創(chuàng)建建筑施工圖文件

1）建筑平面圖：鏈接結(jié)構(gòu)的梁板柱模型，在此基礎(chǔ)上對視圖范圍進行調(diào)整，符合建筑的表現(xiàn)模式、門窗標注調(diào)整及編號、外墻厚度、構(gòu)件的做法索引、坡道和臺階的定位及尺寸、屋面檢修鋼梯的設(shè)立、圖名設(shè)立。

2）建筑立面圖：標高線隱藏、軸線選擇性隱藏，外墻輪廓線加粗、外墻飾面做法、門窗編號、圖名設(shè)立、雨水管設(shè)立。

3）建筑剖面圖：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實體填充、節(jié)點索引、構(gòu)件做法索引、屋面坡度及保溫層看線，不需要表現(xiàn)的鏈接結(jié)構(gòu)構(gòu)件用線處理工具修改。

4）建筑大樣詳圖：

方式1：生成大樣，利用視圖－詳圖索引工具直接索引顯示視圖中的模型圖元，例如在平面圖、立面圖中框選所要生成的衛(wèi)生間大樣、樓梯大樣和幕墻大樣圖，然后在大樣圖中進行尺寸標注，高程點標注和做法標注。

方式2：繪制大樣，利用視圖－詳圖索引－新繪制視圖工具可導入DWG的方式應用原有的DWG詳圖、大樣資源，加快施工圖階段設(shè)計進程。

5）建筑門窗分格詳圖：利用視圖－圖例工具創(chuàng)建項目中任意族類型的圖例樣例。例如在項目瀏覽器中依次展開“族－窗－雙層三列平開組合窗”，按住并拖動至視圖中的空白位置并單擊，放置該構(gòu)件圖例，再使用尺寸標注工具標注該窗的立面詳細尺寸。

6）首頁說明及目錄在AUTOCAD中進行或在Revit Architecture下自行創(chuàng)建完成。

7）插入圖框，形成圖紙做成PDF文件，打印出圖。

1.3BIM技術(shù)應用效果

板帶循環(huán)水泵站項目是一個項目級BIM項目，各專業(yè)順利地完成了協(xié)同，進行了碰撞檢查，縮短了設(shè)計周期。施工方反饋的信息是無設(shè)計錯誤，減少了設(shè)計變更，但是在流程的應用過程中也出現(xiàn)了一些問題。

1）主體專業(yè)及輔助專業(yè)所提條件的不完整以及不確定性，會影響原點文件的建立及整個項目的進度，因此建筑專業(yè)一定要落實好主體專業(yè)及輔助專業(yè)所提的條件，并與結(jié)構(gòu)專業(yè)一起制定柱網(wǎng)尺寸及脫縫的數(shù)量，再建立原點文件，并反饋給主體專業(yè)，確定無誤后再上傳到服務器。

2）在創(chuàng)建模型文件時，模型的創(chuàng)建深度需要制定一個標準，有利于各專業(yè)之間協(xié)同設(shè)計。

3）在創(chuàng)建施工圖文件時，一些制圖標準與原有二維圖的標準發(fā)生了沖突，需要盡快制定三維制圖標準，以滿足出圖的需要。

4）在碰撞檢查中，出現(xiàn)碰撞點過多，但有些碰撞又是允許發(fā)生的，這需要碰撞規(guī)則上制定一個標準。

該項目最終形成的模型及部分施工圖見圖1～圖3。

圖1 泵站模型Fig.1 The model of pump station

圖2 泵站平面施工圖Fig.2 The plane construction drawing of pump station

圖3 泵站立面施工圖Fig.3 The facade construction drawing of pump station

2　BIM技術(shù)在工業(yè)建筑設(shè)計中的應用探討

2.1 BIM技術(shù)在工業(yè)廠房設(shè)計中的應用

某公司年產(chǎn)20萬t超大規(guī)格高性能特種鋁合金材料生產(chǎn)線－中厚板車間也是一個協(xié)同項目，流程基本上與前述項目相同，在此基礎(chǔ)上對其它專業(yè)的鏈接管理上有個更加方便快捷的方式，可以充分利用軟件中的視圖可見性工具對其它專業(yè)的模型進行管理，例如不顯示結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，可以利用視圖－可見性－Revit鏈接（自定義）－模型（自定義）－不勾選結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；對結(jié)構(gòu)柱進行填充，仍然可以利用視圖－可見性－Revit鏈接（自定義）－模型（自定義）－找到結(jié)構(gòu)柱－截面中線設(shè)為黑色，填充圖案為“實體填充”。

在廠房的建模過程中，廠房的屋面要為拉伸屋面。這樣做的好處是在屋面上可以放置基于面的族（如通風器），也便于在屋面上編輯采光帶。天溝構(gòu)件采用輪廓族，載入到模型中，只需設(shè)定它的路徑即可，這樣做的好處是有了參數(shù)化信息，也適用于任何項目。

再次，上吊車的鋼梯也可以考慮采用族的參數(shù)化信息，添加到模型中，使得廠房內(nèi)部空間更加豐富。

最終形成的模型及二維施工圖見圖4～圖8。

圖4 廠房模型Fig.4 The model of workshop

圖5 廠房平面施工圖Fig.5 The plane construction drawing of workshop

圖6 廠房立面施工圖Fig.6 The facade construction drawing of workshop

圖7 熱工管線模型圖Fig.7 The model of thermal pipeline

2.2BIM技術(shù)在工業(yè)廠房內(nèi)部設(shè)施中的應用

廠房內(nèi)部設(shè)施很大一部分是電控室及變壓器室，一般采用輕鋼結(jié)構(gòu)，配以巖棉夾芯板墻體維護，平面尺寸及層高都較固定，基于這些特點可以建立一個電控室及變壓器室樣板，可以大大提高工作效率。

電控室及變壓器室一般是在廠房內(nèi)部，因此要與廠房結(jié)構(gòu)以及設(shè)備發(fā)生關(guān)系，如電控室內(nèi)的小鋼柱要躲開廠房柱，電纜溝不要碰柱子基礎(chǔ)等，建筑專業(yè)隨時鏈接結(jié)構(gòu)專業(yè)、電氣專業(yè)、通風專業(yè)件到建筑模型中，可以檢查柱、梁、板、控制柜、空調(diào)是否與建筑的一些構(gòu)件相沖突，大大減少了碰撞的幾率，大大減少了施工圖紙變更。

其施工圖平面及模型圖見圖9。

圖9 平面及模型圖Fig.9 The layout and model

3　結(jié) 語

目前BIM技術(shù)在工業(yè)建筑中的應用僅限于施工圖的設(shè)計，模型也只是用于碰撞檢查，在以后的工程實踐中可以在能耗分析、綠色建筑分析、日照分析、風環(huán)境分析、工程量統(tǒng)計等方面推廣應用。

當前的應用成果主要表現(xiàn)在BIM技術(shù)手段的提升和局部價值的展現(xiàn)上，并未從根本上體現(xiàn)出BIM為工業(yè)設(shè)計帶來的整體價值和變革性作用，從項目型BIM應用向企業(yè)級BIM應用的發(fā)展將是未來BIM應用的一個重要發(fā)展目標，它不僅涉及BIM相關(guān)技術(shù)，還涉及與企業(yè)BIM實施相關(guān)的資源管理、業(yè)務組織、流程再造等，其目的是構(gòu)建企業(yè)的信心共享、業(yè)務協(xié)同平臺，實現(xiàn)企業(yè)的知識管理和系統(tǒng)優(yōu)化，提升企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻：

［1］清華大學BIM課題組，互聯(lián)立方（isBIM）公司BIM課題組.設(shè)計企業(yè)BIM實施標準指南［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］王君峰廖小烽.Revit Architecture 2010建筑設(shè)計火星課堂［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

［3］北京民用建筑信息模型設(shè)計標準編制組.北京市地方標準DB 11／T 1069－2014《民用建筑信息模型設(shè)計標準》導讀［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

中圖分類號：TU2

文獻標識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）03－0032－07

收稿日期：2015－05－05.

作者簡介：王文?。?979－），女，湖北人，工學碩士，工程師.主要研究方向：建筑設(shè)計及其理論. E－mail：aimeesheep＠163.com.

Application and Discussion of BIM in Industrial Building Design

WANG Wen－jun
（Luoyang Engineering and Research Institute for Nonferrous Metals Processing，Luoyang 471039，China）

Abstract：The concept and features of BIM are explained.The value of BIM technology in industrial building design was analyzed.Through the application of BIM in an aluminum alloy processing plate and strip with circulating water pump station project，a set of application process was developed.Problems existing in the application were analyzed and summarized.And this process was also used in other industrial buildings.The results show that BIM promotes the sharing of building information and improves the collaboration of all majors and the work efficiency.

Key words：building information modeling（BIM）；industrial building design；application process