BIM技术在钢结构厂房中的实践应用

闫 勇，卜祥英

（天津二十冶建设有限公司，天津 300301）

BIM概念作为一种全新的理念，正逐步为建筑行业所熟知。所谓BIM是指基于先进三维数字设计方案为解决问题所构建的可视化数字建筑信息模型（即Building Information Modeling，简称BIM），使得整个工程项目在设计、施工、运营、维护等各个阶段都能有效节约成本、降低污染和提高资源利用率。BIM技术正在推动着建筑工程设计、建造、运营管理等多方面的变革。该文结合某钢结构厂房项目，运用Bentley、Tekla等软件，在协同平台上面开展了钢结构深化设计及信息化模型的建立操作。该文着重论述了三维设计在项目施工期、运行期等方面的应用现状。

1 钢结构厂房Tekla详图转换模型的建立

1.1 利用Tekla软件进行钢结构详图设计

通过建立三维模型自动生成钢结构详图和报表，为钢结构加工提供数据。首先，厂房所有的杆件、节点连接、螺栓焊缝等所有信息通过三维实体建模得到最终的整体模型，该三维实体模型与施工完成以后所建造的实际建筑完全相同。由于图纸与报表均以模型为准，而在三维模型中建模者很容易发现构建连接有无错误，保证了钢结构详图深化设计中构建连接的准确性。同时，可以点取某节点后填写好其中参数，就可以随时查询所有制造及安装的相关信息，能随时校核选中的几个部件是否发生了碰撞。当设计中出现变更时，只需要修改模型，钢结构详图及报表均会相应的改变，因此可以轻而易举地创建新图形文件及报告。以下是Tekla模型建立的钢结构厂房的BIM三维实体模型（图1）和节点模型（图2）。

1.2 在确认模型正确无误后就可以进行施工详图的创建

软件可以将模型中所有的构件包括梁、柱、板、节点焊缝等自动生成构件详图及零件详图，最终提供给加工厂进行构件的加工及最终现场装配施工。模型还有自动生成报表的功能，例如螺栓报表、构件报表、材料报表、构件表面积报表等。通过模型自动生成的报表，可以估算出每种规格的钢材使用量、螺栓量及油漆使用量等。

1.3 将三维模型导出为Bentley模型.dgn格式

通过Tekla软件的导出功能，将三维模型导出为Bentley模型.dgn格式，再导入到三维信息化模型。通过添加属性及样式，建立结构信息模型，为其他专业提供参考及后续的施工模拟等工作。利用Tekla软件建立三维模型的另一作用就是检验钢结构构件及节点之间是否发生碰撞，减少因为碰撞造成的经济损失。

2 Bentley三维信息化模型的建立

2.1 建筑、结构、电气、给排水、暖通等专业利用Bentley软件建立三维建筑信息模型

结合现场施工的要求，建立相适合的属性和样式信息，给各个专业的单元赋予相应的信息。然后，根据工作流程的规定进行专业建模、专业总装、项目总装，得到最终的包括各个专业信息的总装模型。建模流程如图3所示。

2.2 进行专业内、专业间模型的碰撞检查

进行图纸自审。进行专业内碰撞检查的同时，参考其他专业模型进行专业间模型的碰撞检查。例如在给水系统与排水系统的图纸自审中，检测出喷淋和消防管线发生碰撞（图4）；在给排水专业与结构专业的图纸会审中，检测出雨水立管YL－44穿越基础承台，立管距承台边缘170mm（图5）。

2.3 进行材料统计

模型在经过设计、校核、审核、批准之后，施工前很重要的一项工作就是进行材料统计。通过三维模型的建立，建筑、结构、水暖电各个专业都能统计出非常精确的材料清单。材料清单能够服务于设计、施工整个过程，是今后预算和管理的重要依据。以国美仓储有限公司项目一号中转仓库为例，材料统计结果见表1。

表1 材料统计表

2.4 进行“模型—图纸—模型”双向数据交换

传统的二维设计和三维设计的一个最终目的是出施工图，利用Bentley软件的切图功能可以进行“模型—图纸—模型”双向数据交换。最终图纸的质量取决于模型建立的精准度以及深度，因此通过三维模型的建立，经过专业内部以及与其他专业间的碰撞检查后，可以提高设计师最终的施工图纸质量。

2.5 利用Bentley软件进行施工4D施工模拟

采用新型的施工管理模式，模拟在施工过程中的材料控制计划和施工周期计划，解决了在施工过程中施工材料的大量堆放以及施工周期考虑不周的问题。通过对施工进度进行漫游模拟，对施工过程中人、材、物、信息流动过程进行全真环境的真实模拟，为施工的参与者提供更加真实、易于接受的实践方法，有利于减少施工周期及成本，提高施工及管理水平，减少施工事故发生。

3 后期运营、维护管理

工程竣工后，模型中已经包含了建设过程中所有的信息、数据，而这些信息数据对运营方、维护方和甲方都是非常重要的数据，他们可以通过模型对实体工程进行非常有效的管理，竣工后可以将模型用于后期的运营、维护。BIM是一种全新的数据信息管理应用，是可以用于设计、施工及后期运营的数字化技术。它可以支持建筑工程的协同管理设计，运营阶段的BIM尝试在数据的存储与转化、空间管理、资产管理、维护管理、健康监测管理等方面进行应用，最终达到提高后期运营管理水平的目的。

4 结 语

通过Tekla及Bentley软件在实际工程中的应用，在实际的建模工作中，制定了相应的工作流程和协同平台。通过三维模型的直观展示及碰撞检查，对建筑设计起到了设计优化作用。在钢结构项目中通过Bentley与Tekla软件的结合，既满足了建立三维信息模型的目的，也达到钢结构详图深化的目的，有效提高了效率，缩短了建模周期，避免了二次建模的可能。在后续的工作中，我们会尝试将BIM技术应用于不同的结构形式，并且将BIM技术应用到设计的整个过程，真正实现全生命周期的概念。

［1］张淑玉，谢永增，孙明凯，李会军.Xsteel在钢结构深化设计中的应用［J］.冶金标准化与质量，2007，45（2）：60－62.

［2］季 俊.钢结构BIM的理论与应用研究［D］.上海：同济大学，2010.

［3］胡 凯.BIM 技术在超高层建筑项目中的应用［N］.中华建筑报，2013－06－18.

［4］梁秀冬.BIM 软件在电厂钢结构加工中的应用［J］.轻工科技，2013，30（2）：74－77.