BIM技术在门式刚架轻钢结构厂房设计中的应用探讨

2018-03-26熊逸丰

山西建筑 2018年24期

熊逸丰

(华南理工大学广州学院，广东广州 510800)

0 引言

我国建筑行业快速发展过程中，工业建筑也不断进步，建造的工业厂房数量大幅度的增加，其中，大量的工程项目建造时应用了门式刚架结构，不仅降低了整体厂房的重量，且厂房外观的美观程度也明显提高。不过，在门式刚架轻钢结构厂房实际运行期间，偶有发生厂房倒塌事故，而事故的发生与结构设计不合理密切相关，为避免事故的发生，有必要在设计中应用先进的技术及手段，BIM技术则可充分满足此种要求，提高设计质量，增强厂房使用的安全性。

1 BIM技术简介

BIM技术，即建筑信息模型技术，是指建模过程中数据化处理整个项目，之后再向计算机中输入已经分类的数据，将数据模型获得。从概念上看，BIM技术包含狭义和广义两种，在狭义方面，BIM为工程数据模型，其建立的基础为三维数字技术，模型有机的融合了建筑工程项目中的各种信息，同时，BIM可以数字化表达工程项目设施实体及功能特性；在广义方面，BIM是一种管理方法，项目生命期的项目数据、建筑设计均融合到管理中，且集合了技术、过程和政策。无论何种定义，都可以显现出BIM技术的三项特征，即完整性、相关性、协同一致性。

2 BIM技术在门式刚架轻钢结构厂房设计中的应用

2.1 应用实例

本文分析BIM技术的具体应用时，以某石材储存仓库为应用实例，仓库以门式刚架作为结构形式，单层多跨，跨度及宽度分别为157.2 m,68.5 m。仓库共1层，檐口高度27.35 m，柱下独立基础，持力层为粘土层，共3层，采用C30级混凝土、Q235B钢材。

2.2 建立BIM三维模型

三维模型建立过程中，以原有平面设计图纸为基础，利用Tekla Structures软件进行，由此一来，可对整个建筑更加直观的了解。对于钢结构建筑来说，节点连接、确定节点部位连接部件位置为主要工作，通过三维模型，可对每个零件的空间位置准确的确定，便于模拟工作的开展，且能良好的选取材料用量、确定零件位置[1]。该仓库BIM模型建立过程中，以实体构件为基础，确定相应的设计及标准，构建方式为面向对象，以三维模型展示出仓库所有构件的空间关系、几何信息、非几何信息。因仓库主体部分包含冷弯薄壁型钢承重框架、轻型围护板材及管线设备，且连接各构件时采用螺栓及标准化构件，所以利用BIM技术设计过程中，可采取模块化的方法。

2.3 门式刚架仓库设计中BIM技术的具体应用

第一，在前期准备阶段。因仓库最初设计时的CAD图纸仍然存在，所以以此为基础进行BIM模型的直接建立，建立后通过模型直观的观察仓库结构情况，明确具体的构建类型，于BIM模型中导入相应的数据，实施相应的处理[2]。根据该仓库的构成，结合BIM三维模型，其构件组单元可分为5个，即结构体单元、围护体单元、装修体单元、设备体单元、环境体单元，每个单元中包含多个构建组子系统，如结构体单元中包含结构构件和连接件。随后，通过直观的观察仓库的构件空间关系，确定各类构件的具体装配流程分级，并选择最佳的装配地点，例如围护体单元，属于二级装配，要在工厂完成组装。

第二，在设计阶段，利用BIM技术后，能够整体化的、可视化的表现出仓库的所有信息，通过三维模型生动形象的展现出仓库的现场勘查结果。以前期准备阶段结果为依据，进行BIM模型的构建，提取出模型中包含的所有仓库数据信息，参照平面的CAD图纸、相应的标准及规定等，对应BIM模型中的各个参数，最终确定合理化的设计方案，如果发现设计方案不恰当，要立即变更[3]。三维模型建立后，能够进行操作空间的预留，便于后续操作的顺利开展，也能避免运输、安装及使用设备时碰撞仓库的场地或构件，提升了施工的安全性。

第三，在施工阶段，BIM三维模型辅助下，施工过程能够直接的模拟出来，对于需增加或需拆除的仓库构件，添加到模型中，通过直观的演示，给予施工相应的指导，从而实现最大限度的保护仓库原有结构。施工完成后，将相应的参数添加到模型中，对模型做出更新，有利于日后仓库管理工作的良好开展。另外，在BIM技术基础上，管理者能够可视化管理整个仓库的施工，促进项目各部分的协同能力升高，优化整体的仓库布局，并大幅度的减轻施工管理人员的工作量。