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摘要：本文論述了工業建筑三維協同設計平臺的選擇，并基于歐特克三維協同設計平臺，對工業建筑設計中的土建、設備等專業在平臺中的應用特點進行了探究、對三維碰撞檢查、施工模擬以及工程量統計等進行了積極探索，深入研究了bim技術的應用價值。結果表明，鑒于工業建筑大空間、管線復雜的特點，基于BIM技術的三維協同設計可以有效提高工業建筑各專業協同設計效率，三維碰撞檢查和施工模擬有助于解決復雜的管線碰撞問題，提升設計品質，具有廣闊的工程應用前景。
關鍵詞：BIM技術；三維協同設計；工業建筑：碰撞檢查；歐特克
0引言
近年來隨著信息化的不斷發展，BIM技術已逐步在工程建設領域得到廣泛應用。傳統二維設計在技術和流程上的瓶頸逐漸顯露，BIM技術的出現有助于解決傳統二維設計中存在的問題，使三維協同設計成為可能［1－3］。工業建筑往往具有大空間、構造復雜、設備管線復雜等特點，因而生產工藝對采光、暖通、消防等構造措施要求較高，設計過程中涉及的專業眾多，協調困難，很難進行精確的管理，從而導致土建、機電和技經專業之間反復的提資和變更，進而影響了設計的效率，而且容易產生偏差，導致建造過程中出現問題進行返工，影響了工程建設的效率［4，5］?；贐IM技術的三維設計有助于提高模型的精度，解決復雜的管線碰撞問題，而協同設計有助于優化設計流程，提升各設計專業間的配合，減少不必要的返工，從而提高設計效率和質量。本文以歐特克三維設計平臺為例，論述了不同專業在BIM三維協同設計平臺中的應用特點，并探討了基于BIM技術的三維碰撞檢查、施工模擬以及工程量統計的優勢。
1協同平臺的選擇
目前主流的BIM設計平臺有歐特克、Bentley、Tekla以及達索等［6］。歐特克平臺即AutodeskRevit，在國內建筑市場應用最為廣泛，其擁有建筑、結構、給排水、暖通和電氣專業不同的建模模塊，建模的邏輯體系專門為建筑模型而打造，且具有完善的族庫方便調用。國內一些軟件廠商還開發了基于Au－todeskRevit的插件，使得該平臺在建模效率和精度上具有優勢。同時，歐特克旗下的Navisworks軟件對AutodeskRevit模型具有很好的兼容，可以進行三維碰撞檢查和施工進度模擬，滿足BIM設計的需求。Bentley平臺主要運用于基礎設施建設等體量較大的項目，Tekla平臺具有強大的鋼結構設計能力，而達索平臺具有完整的生態系統如建模軟件Catia、項目協同軟件Enovia以及有限元分析軟件Abaqus，目前主要應用于路橋項目，應用案例較少。以某工業建筑的設計為例，該工程的結構形式主要為混凝土框架結構，其內部具有大空間結構，管線布局較為復雜，綜合考慮采用AutodeskRevit三維協同設計平臺，該平臺的協同設計是由共享服務器來實現的，并通過在平臺中創建工作集將任務分配給各專業，從而實現數據共享。其設計流程為建筑、結構、暖通、給排水和電氣專業建模；進行模型的瀏覽、碰撞檢查和施工模擬；進行模型的漫游和動畫制作；繪制施工圖并改進。
2BIM三維協同設計應用
2．1建筑專業三維協同設計
建筑專業的建模是其他專業設計的基礎，主要包含基礎建模和深化建模兩部分。基礎建模主要包含確定軸網，以及柱、墻、樓板以及門窗等構件的布置，各功能房間的設置需要與結構、給排水、暖通以及電氣專業的設計同步進行［7］。在同步設計的過程中會發生管道、電纜橋架等與墻體或樓板碰撞的情況，需要進行開洞處理，在協同設計中各專業可對模型進行標注，其他專業則收到推送，能夠快速定位到問題并解決。借助插件，建筑專業在設計可對防火分區、房間凈高進行檢查，還可對自然光、噪聲影響等進行分析，從而完善建筑設計。在完成基礎建模后可進行深化建模，主要為建筑外立面設計和室內裝修設計，需要明確門窗的樣式、墻面地面的材質等。在Revit平臺中可以在任意空間布置視點，從不同的視角來觀察建筑模型，渲染效果圖，便于模型的展示，并可通過Lumion3D等軟件制作BIM漫游動畫。
2．2結構專業三維協同設計
結構專業的建模主要為梁、板、柱、場地開挖以及基礎，在建模中需要與建筑專業緊密配合。在布置好結構構件后，可進行結構方案的整體計算分析，目前國內主流結構計算軟件盈建科YJK具有與Revit模型互通的結構，因而Revit結構模型可導入盈建科YJK中進行試算，對軸壓比、結構側向剛度等信息進行核對，調整結構構件的尺寸，并得到配筋信息。從而在Revit模型中對構件進行相應的調整，并對混凝土結構進行配筋建模，便于后期工程量統計。本工程中具有網架結構，由于在Revit平臺中直接建立模型較為困難，可在MIDAS有限元分析軟件內進行計算確定材料尺寸和強度后，再通過IFC格式文件導入Revit（圖2），二者間具有良好的兼容性。
2．3設備管線三維協同設計
設備管線的設計由給排水、暖通以及電氣專業完成，需要在三維空間中布置管線和設備。本工程為工業建筑，管線布置較為復雜（圖3），對于給排水專業，如具有消防自噴淋系統，在布置管道時需要與其他專業緊密的配合，在消防管道從走廊伸入房間內部時需要繞開柱和梁，避免結構碰撞，同時還需要遮蔽在吊頂的內部，對于暖通專業在布置風管時以及電氣專業在布置電纜橋架時亦是如此。對于設備的建模，Revit平臺本身具有豐富的族庫，各類插件也對原有的族庫進行了拓展，因此常規的設備可以直接在族庫中調用，對于特殊的設備，可以使用Revit內置的族庫編輯器進行建模，亦可借助AutoCAD、SolidWorks等專業軟件進行建模再導入Revit平臺中進行使用。
2．4碰撞檢查和施工模擬
在Revit設計協同平臺中，各專業可以實時觀察到其他專業的模型，可以及時發現問題并解決。三維設計有助于提高模型的精度，解決復雜的管線碰撞問題。碰撞的類別主要為管線和結構構件的碰撞，以及管線之間的碰撞，還可分為硬碰撞和最小間隙檢查，將Revit模型導入Navisworks中即可進行碰撞檢查。通常，走廊上空的管線碰撞問題亟須解決，走廊的凈高往往極大地影響到建筑的舒適度，而走廊上空往往聚集著水管、風管、電纜橋架等各種管線，需要進行精確的空間設計，盡可能地利用有限的空間，建筑專業人員可通過將Revit模型導入Navisworks進行碰撞檢查，可生成檢測報告（圖4），對碰撞結果進行預覽，同時碰撞結果可以反饋到Revit模型中，可進行精確的定位便于相關專業設計人員解決問題。在Navisworks中，還可實現包含時間參數的施工模擬，根據不同專業、不同構件進行任務分解，可以得到施工流程的甘特圖和動畫，了解項目的建造過程，及時發現并解決設計中存在的問題，尤其是大型設備運輸進場的時序問題，從而選擇最優的施工方案，增加施工效率和安全性。
2．5工程量統計
BIM模型是工程數字化的表現形式，其包含著模型各個構件的信息，基于BIM協同平臺的工程量統計主要包括混凝土算量、鋼筋算量、門窗統計、設備統計、管線統計等，設計人員在創建模型的同時記錄下構件的相關屬性，可以提高工程量統計的精度。隨著模型的不斷完善，工程量統計可以貫穿到項目實施的全過程，實現全設計周期內的應用。同時，由于在歐特克協同平臺中構件的信息得到共享，工程量統計中的明細可以對應到具體的構件上，使精度得到保障，而傳統的算量模式是由設計人進行提資，往往會造成較大的誤差，同時后期設計變更也不能及時地反饋到工程算量中去。在理想情況下，基于Revit協同平臺的工程量統計應具有很高的精度，然而由于Revit平臺建模本身的不足，如梁柱節點的鋼筋建模不夠精細，導致鋼筋算量往往存在較大的偏差，同樣由于工程量明細較多，很多細節在建模時往往被忽視，導致工程量偏差，因此基于Revit協同平臺的工程量統計仍需不斷完善。
3結論
本文依托歐特克三維協同設計平臺，結合具體工程，討論了工業建筑三維協同設計平臺的選擇，對主要專業的三維協同設計應用要點進行了歸納總結，并對碰撞檢查、施工模擬以及工程量統計等BIM應用進行了探究。鑒于工業建筑具有大空間、設備管線復雜等特點，選擇歐特克三維協同平臺能很好地滿足設計需求，在Revit平臺中建立共享服務器即可實現協同設計，各專業模型實現了共享，并通過三維模型碰撞檢查優化了管線排布，避免了傳統設計模式中土建和機電等專業之間反復的提資和變更，有效地提升了設計效率和質量?；贐IM三維協同設計平臺的工程量統計，貫穿整個設計過程，具有實時更新的特點，然而在現階段應用過程中仍存在較大的偏差，尚需不斷完善。BIM三維協同設計平臺的發展方向應不僅僅局限于設計階段，更應該貫穿于項目的整個建設過程，建設方、設計方和施工方共建具有全生命周期BIM模型，將進一步提升工程質量和建設效率，因而具有廣闊的應用前景。
〔參考文獻〕
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作者:李仲元 郭躍 孔憲揚 單位:中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司