BIM技術(shù)在大型工業(yè)廠房工程建設(shè)中的應(yīng)用探討

程國豐

摘? 要：大型工業(yè)廠房工程中鋼結(jié)構(gòu)的建筑施工，可以利用BIM技術(shù)，對廠房內(nèi)部復(fù)雜空間的施工、施工構(gòu)件尺寸精度，以及施工進(jìn)度、資源使用情況進(jìn)行設(shè)計與控制，以保證廠房建設(shè)項目在預(yù)定工期內(nèi)的完工。該文主要將BIM建筑結(jié)構(gòu)、物件導(dǎo)向的建模技術(shù)，應(yīng)用到大型工業(yè)廠房三維模型的建設(shè)中，以提高大型工程建筑施工的信息集成化水平。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)? 大型工業(yè)廠房? 工程建設(shè)? 應(yīng)用

中圖分類號：TU318 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0056-02

隨著我國大型工業(yè)建筑的不斷建設(shè)，工業(yè)廠房在空間布局、建筑物件裝配方面，也開始向大型化、精密化與復(fù)雜化的方向發(fā)展。如何在滿足大型廠房基本施工項目進(jìn)展的情況下，提高工程建筑的裝配協(xié)調(diào)性、精密性與安全性，成為大型工業(yè)廠房混凝土建設(shè)面臨的主要難題。通過三維可視化建筑模型的設(shè)計和交底，能夠推動項目各參與方之間的協(xié)同作業(yè)，并保證工業(yè)廠房施工建設(shè)的質(zhì)量。

1? BIM技術(shù)的內(nèi)容概述及其主要特征

1.1 BIM技術(shù)的主要內(nèi)容概述

BIM技術(shù)最早是由Autodesk公司提出的建筑設(shè)計、施工技術(shù)，其能夠通過建筑三維模型、信息數(shù)據(jù)庫、施工單位及施工流程的設(shè)計與構(gòu)建，來有效提高建筑工程的施工效率、信息集成化程度，降低大型建筑工程的施工成本。現(xiàn)階段我國大型工業(yè)施工中，所使用到的BIM技術(shù)，通常包含revit建筑軟件、bentley工程軟件、ArchiCAD施工流程軟件等，不同軟件分別用于民用建筑、大型工業(yè)建筑、基礎(chǔ)設(shè)施建筑的施工中，且已在全球范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用與認(rèn)可。

1.2 BIM技術(shù)在工業(yè)建筑施工中應(yīng)用的特征

在大型工業(yè)建筑施工中，利用BIM技術(shù)開展工程結(jié)構(gòu)、建筑施工資源、施工流程的組織與設(shè)計，主要具有以下幾方面特征。

（1）建筑結(jié)構(gòu)的可視化。BIM技術(shù)相比于傳統(tǒng)“圖紙化”的建筑設(shè)計，其有著更加立體結(jié)構(gòu)、更加生動真實的構(gòu)件造型，不同建筑構(gòu)件之間的連接也更加自然與真實。同時建筑設(shè)計與施工人員，可以通過鼠標(biāo)或觸屏操作，與三維立體實物建筑展開互動，可視化頁面中能夠顯示整個建筑的具體數(shù)據(jù)信息，以便于項目設(shè)計與施工人員的進(jìn)一步?jīng)Q策。

（2）推動建筑項目設(shè)計與建設(shè)主體的協(xié)調(diào)。工業(yè)項目建設(shè)中不同建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建設(shè)主體之間的協(xié)調(diào)，決定著項目能否在短時間內(nèi)高效率、高質(zhì)量地完工。比如，在工業(yè)廠房內(nèi)墻ALC板安裝、梁體結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝、管道鋪設(shè)等環(huán)節(jié)，由于不同施工人員只是按照自身繪制的施工圖紙，進(jìn)行建筑中不同環(huán)節(jié)的施工建設(shè)，這就有可能帶來管線布置、燈光照明線路走向，與工業(yè)建筑墻體、梁體結(jié)構(gòu)存在沖突的問題。而BIM建筑模型、項目施工規(guī)劃等的應(yīng)用，就能夠妥善解決項目建設(shè)主體、建筑內(nèi)容之間的流程協(xié)調(diào)難題，并保證大型工業(yè)建筑照明、排水、防火防塵等內(nèi)容的布置與協(xié)調(diào)。

（3）對工業(yè)建筑后續(xù)運營維護(hù)的模擬與優(yōu)化。多種BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用，不僅能夠模擬出建筑物的整個架構(gòu)模型，還可以對建筑完工后的光照與節(jié)能、緊急安全疏散等環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬。通過4D模型中建筑物剖面的切割，項目設(shè)計與建筑施工人員，能夠得到建筑物的物理、化學(xué)、構(gòu)建聯(lián)結(jié)規(guī)則等信息，來幫助建筑物施工人員對多種配套設(shè)施做出優(yōu)化。

2? BIM技術(shù)在大型工業(yè)廠房工程建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 Revit軟件在廠房建筑模型碰撞檢查中的應(yīng)用

大型工業(yè)廠房工程的建筑施工前，可以借助于revit建筑軟件，對整個建筑施工結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行碰撞檢查。碰撞檢查主要圍繞建設(shè)項目的模型、建筑構(gòu)件圖形元素，進(jìn)行墻體、梁體框架、結(jié)構(gòu)柱、欄桿扶手等圖元元素的碰撞檢查。之后通過運行Navisworks軟件的碰撞對象檢測功能，查找碰撞報告中存在的碰撞構(gòu)件ID號，并導(dǎo)出碰撞報告，發(fā)現(xiàn)建筑施工可能存在的真實尺寸構(gòu)件、施工環(huán)節(jié)的差錯問題，然后進(jìn)行施工圖紙的核對與修改處理。

2.2 BIM技術(shù)在廠房鋼結(jié)構(gòu)、內(nèi)墻（ALC板）中的深化應(yīng)用

一般大型工業(yè)廠房的主體構(gòu)架為鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)制鋼構(gòu)件在零件尺寸設(shè)計、零件裝配過程中，存在著安裝節(jié)點復(fù)雜、節(jié)點連接與質(zhì)量控制困難，以及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)有設(shè)計圖紙不匹配的問題，以至于影響工業(yè)廠房建筑的施工精確度。因此利用Tekla structures鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計軟件，構(gòu)建混凝土梁柱、其他桿件節(jié)點互相連接的三維模型，對建筑中不同構(gòu)件的尺寸精度、安裝位置、安裝定位坐標(biāo)進(jìn)行測量與控制，可以有效解決鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)、安裝的規(guī)范設(shè)計及定位問題。

同時在工廠廠房內(nèi)墻施工中，通常采用ALC板墻體材料進(jìn)行墻內(nèi)照明通風(fēng)、給排水、電器、消防等管線的設(shè)計，然后將鋼結(jié)構(gòu)柱體預(yù)制進(jìn)ALC板，來保證ALC板材的標(biāo)準(zhǔn)高度、平整度與安裝精度。之后針對廠房建筑內(nèi)多種管線、門窗建筑模型，運用BIM技術(shù)展開ALC板材的參數(shù)化建模與留孔，包括門窗留孔、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件留孔、機電留孔等，盡可能保證ALC板留孔與設(shè)計圖紙的一致性。特別對于ALC板導(dǎo)入鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機電模型的情況，要根據(jù)機電管線排布，進(jìn)行ALC板三維模型的剪切與孔洞預(yù)留，并利用BIM技術(shù)的可視化模型，對鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)向角進(jìn)行精度調(diào)整、安裝與焊接，從而提高大型工業(yè)廠房建筑施工的安裝精度、工作效率。

2.3 BIM技術(shù)在工業(yè)廠房工程建筑施工中的應(yīng)用

在完成廠房建筑三維結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)件的設(shè)計后，需要依托BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案的交底，包括施工流程交底、技術(shù)交底等。大型工業(yè)廠房項目設(shè)計部門，可以將施工流程制作成網(wǎng)頁，由施工人員使用手機掃描二維碼，來查看施工建筑的三維結(jié)構(gòu)視頻，指導(dǎo)施工人員開展廠房中各功能區(qū)的布置。之后利用無人機+BIM技術(shù)的方式，對廠房傾斜程度、場地平面布置情況做出測量與安排，對施工加工棚、塔吊等器械設(shè)備進(jìn)行合理規(guī)劃，選擇恰當(dāng)施工工藝、土石方堆場方式，來完成施工用地的緊湊安排與布置，以實現(xiàn)施工流程平穩(wěn)有序、施工質(zhì)量滿足招標(biāo)要求。

2.4 BIM技術(shù)在工業(yè)廠房建筑運營維護(hù)中的應(yīng)用

大型工業(yè)廠房建筑建設(shè)中的運營、維護(hù)，主要包括建筑構(gòu)件檢查、修復(fù)，以及廠房建筑使用環(huán)境的模擬仿真。通過利用revit建筑軟件、bentley工程軟件等，可以完成工業(yè)施工整個生命周期的仿真模擬，包括建筑主體結(jié)構(gòu)、部分零件在使用過程中，隨著時間而不斷出現(xiàn)損耗、腐蝕等變化情況，并提出較為全面客觀的建筑構(gòu)件維護(hù)、管理方案。而對于工業(yè)廠房建筑質(zhì)量安全的模擬，則使用Pathfinder應(yīng)急疏散仿真工程軟件、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，進(jìn)行大型工業(yè)廠房環(huán)境的全景搭建，對建筑出現(xiàn)施工故障、倒塌等緊急狀況，做出力學(xué)模擬與逃生規(guī)劃，設(shè)置正確與合理的生命安全逃生路線，來減少后期建筑使用、維護(hù)所帶來的安全問題。

3? 結(jié)語

BIM技術(shù)在大型工業(yè)廠房建筑施工中的應(yīng)用，主要通過三維建筑模型搭建，以及工程構(gòu)件連接、施工流程的模擬，對傳統(tǒng)單一化“圖紙”建筑施工模式進(jìn)行改革。利用revit、bentley及ArchiCAD建筑施工軟件，可以搭建起可視化的三維立體建筑模型，對廠房建筑的多種施工構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)與優(yōu)化，并強化建筑項目設(shè)計部門、建設(shè)主體之間的溝通與銜接，以實現(xiàn)廠房施工中不同工序更加合理、工程建設(shè)的精度更高。

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