裴巧玲,唐 龙,刘 柱,谭 浩

(西安建筑科技大学华清学院,陕西 西安 710043)

1 工程概况

泾河新城项目位于西安市泾阳县,该项目包括一栋综合办公楼、两栋酒店。其中综合办公楼为框架剪力墙结构,地下1层，地上9层,地下室为设备用房及停车场,1～9层为办公用房,建筑总高度35.8 m,总建筑面积21 297.23 m2,总占地面积2 582.84 m2。见图1。

图1 综合办公楼BIM效果图

2 BIM技术应用的必要性

BIM( Building Information Modeling)技术是将建筑工程项目中各种相关信息进行三维数字化表达的工程数据模型,进而反映工程项目设施实体与功能特性。BIM 技术从项目全生命周期角度出发,通过构建三维数字化信息模型,打破设计、建造、施工和运营之间的传统隔阂,实现项目各参与方之间的信息交流和共享[1]。从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”的问题。这种技术为工程项目的建设提供更多的信息数据支持,能够实现跨领域和跨阶段的数据流动,是多个专业的综合集成体；能够通过数据管理实现建筑的多维可视化,使相关方能从各个方面建立模型和审视模型,从而为项目的最高决策者对项目进行合理的协调、规划、控制服务。

BIM这种集成技术很好地解决了设计和施工过程中的信息冲突,如建筑设计考虑不周全、专业配合不到位、图纸质量参差不齐、施工管理无优化等一系列问题,避免图纸反复变更、工期延误、投资追加等一系列后果,从而提前对设计方案进行修改完善,减少返工和整改,以达到节约成本、节省资源[2]。

为此,项目组利用BIM技术可视化、模拟性、优化性的特点从协同设计、图纸复核、碰撞检查、三维可视化技术交底几个方面阐述 BIM 技术在西安泾河办公楼项目建筑节能中的具体应用。

3 BIM技术在建筑节能的具体应用

3.1 协同设计

绿色建筑节能设计是一个跨学科、跨阶段的综合性设计过程,而BIM的协同设计通过BIM技术共享平台,可以实现建筑设计全过程、全专业的即时沟通交流。项目的甲方、设计方、咨询方等部门都可以在不同阶段对BIM模型插入、提取、更新和修改相关信息数据。在一定程度上实现咨询方对项目的及时跟进、追踪,使项目从设计之初就考虑绿色建筑设计要求,将绿色建筑设计理念、技术手段、新型材料应用等融入到建筑设计当中。

为此,课题组按照图2所示BIM设计流程创建中心文件平台,设计人员将各专业的三维模型,通过工作集把最新设计完成的模型提交到中心文件中,使得其他设计人员可以实时准确掌握最新的设计信息,方便沟通交流、协同设计[3-6]。

图2 BIM设计流程

3.2 图纸复核

《中国商业地产BIM应用研究报告》指出77%的设计单位均存在图纸混乱不清的问题,43%的施工单位因为设计图纸的失误致使项目损失超过100万元,造成资源上极大的浪费。传统工作模式现场工程师需对二维 CAD 图纸上的抽象信息进行识别并将其转化为空间模型后实施。在此过程中,技术人员对设计图纸的理解势必出现偏差,出现大量的“错漏碰缺” 及“设计变更” 的问题,难以保证工程项目高效、节能地进行施工。

为此,课题组前期对设计文件分析整理,确定统一的项目样板、 建模标准、 命名规则。各专业在统一的标准下,将CAD图纸上的图层、线型、线宽、属性等抽象信息转化成三维信息模型。在创建BIM模型中发现节点详图不足、梁尺寸数据不全等明显问题。

通过建立 BIM 模型,将二维图纸信息进行三维立体还原显示,使得各专业图纸间的空间位置关系更加清晰,施工人员能够正确理解设计意图,避免在实际施工中造成大量的返工和资源上的浪费。

3.3 碰撞检查

碰撞检查就是将泾河新城项目办公楼土建建筑、钢筋结构、水暖管线等信息按照设计要求的位置、标高进行集成,然后将模型导入Navisworks Manage,设定碰撞边界条件,进行碰撞检查,通过检查查找出冲突点所在轴网位置与标高,以获得其三维坐标点。通过碰撞检查,可以提前找出二维图纸存在的问题,进行结构综合优化,实现空间位置的合理设计,提高设计净空高度,避免由于位置碰撞出现的返工、误工现象。对于一般碰撞检查可以通过认真审阅模型获得,如项目中框梁KL9与窗LC1洞口之间的冲突问题(图3),是由于设计的低级错误造成,建模阶段可对其予以调整。对于细节部位冲突问题需要模型导入Navisworks Manage进行精确查找位置,并对照图纸查找错误的具体信息,调整设计方案与BIM模型(图4、图5)。

图3 结构梁与窗洞口碰撞

图4 KZ1与休息平台板碰撞

3.4 三维可视化动态技术交底

根据施工时间节点的需求差异,三维交底遵循由整体到局部,由局部到节点,由粗到细、分层次、分阶段有序推进。施工前针对综合楼整体构造进行3D动态漫游交底(图 6),尤其是结构构造复杂的板、梁、柱连接处,复杂的钢筋节点(图7)通过三维技术交底可以加深施工技术人员对图纸的理解,建立形象生动的立体画面,避免施工过程中出错返工。

图5 KL16与KL47间碰撞

图6 3D动态漫游交底

图7 KZ2节点钢筋技术交底

导入Navisworks中进行碰撞检查,从而根据检查结果提出钢筋优化方案和钢筋绑扎顺序。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维模型方案,进行施工交底、施工模拟以提高施工质量,同时也提高了与业主沟通的能力。

4 结 语

以西安泾河办公楼项目为载体,利用Revit和Navisworks等BIM一系列软件,建立项目三维模型,导入Navisworks 软件,进行碰撞检查和三维动态模拟。对项目BIM模型的创建,让我们对项目的设计意图理解更加精准；对图纸的复核,指导我们及时发现图纸问题并纠正；对结构复杂节点,借助Revit三维模型获得精确的结构、尺寸；依据施工图纸,BIM模型中发现的冲突问题,通过整理和分析项目信息,帮助建设方从多个维度掌握项目实施过程中可能存在的问题,并予以提前协调解决。通过BIM技术的实施大大提高了项目实施过程中各参与方之间的沟通协作效率,减少了项目实施中的返工、窝工及材料浪费,进而提高了数据和信息的分析、管理水平,节约了施工成本和缩短工期,其经济效益显著。