BIM技术在钢结构工业建筑改造中的应用

邓 凌

（中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏 南京 210031）

1 工业建筑改造实例

以某煤矿企业工业建筑实例作为本次研究对象，依据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)附录A.0.21-2，本区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为 0.05g（第二组）。本工程设计服务年限为 50年。本矿井地面工程总的设计原则为：“安全、经济、美观、实用”。主要由提升、通风、压风系统及与排矸系统组成。

1）主要的建、构筑物主要包括1＃、2＃主斜井联合井口房，2#副斜井井口房，矸石翻车机房，连接各建、构筑物之间的皮带输送机栈桥等。主、 副斜井口房、矸石翻车机房、转载点等均采用钢筋混凝土框架结构，基础根据场地情况采用人工挖孔桩或柱下独立基础；皮带输送机栈桥主要采用钢桁架、钢筋混凝土支架的结构形式，根据栈桥高度的不同基础采用钢筋混凝土独立基础、条形基础和筏板基础。

2）其它主要包括通风机配电间、压风机房、瓦斯抽放泵站。压风机房、瓦斯抽放泵站等采用钢筋混凝土框架或排架结构，柱下单独基础或条形基础；其余建筑物和构筑物一般均为砖混结构，毛石条形基础。

3）皮带输送机栈桥总长 157m。说明：彩钢夹芯板为单层彩色压型钢板，所有砖墙外墙厚度均为240mm）。

2 建筑改造的基本思路

1）需要对工业建筑原有的结构形态进行正确的认识，通过对既有结构的深入分析，明确原建筑中哪些构件是能够被拆除，哪些构件是能够被保留的，以及哪些构件需要做加固处理。以上处理途径不同的构件都需要预先进行分类并做科学合理的描述。

2）需要着重解决在既有的建筑结构当中，有哪些部分需要新增相应的框架梁结构以及柱体结构，同时还需要处理在结构连接方面存在的问题。

3）需要确保在改造方案实施后的建筑结构能够满足抗震设计规范方面的相关要求。为了达到这一要求，就需要整体进行计算，将基友结构与新增结构合并起来进行处理，同时对原有结构构件的承载力情况进行科学的判定。

4）要选择合理且科学的施工方案以及施工流程。考虑到煤矿企业工业建筑的特殊性，在建筑工期方面往往有比较严格的的要求，因此在设计时需要对施工顺序以及施工方案进行灵活的考虑与设置，确保改造方案的可行性。

3 建筑改造流程分析

BⅠM 技术从实质上来说是三维模型技术的拓展与延伸，在传统三维模型设计的基础之上，BⅠM 技术实现了多个专业在同一平台上的协同设计。本案例分析中所使用的BⅠM技术为Revit所提供的设计软件。设计的第一步在于查询分析本建筑原有的结构竣工图，将图纸中的相关内容纳入Revit软件当中（如图1所示），然后分别纳入第一次以及第二次改造后整体结构的三维模型图。

除这一内容以外，BⅠM 软件设计期间还需要实现工作集以及可见性方面的特点，这一特点决定了同一项目除了可以由多人完成以外，还可以实现改造期间相关构件的分类需求。在Revit中，划分好工作集后，就可以建立结构构件了，在哪个工作集下工作，建立的结构构件就归到哪个工作集内。然后根据不同的工作集，设好可见性，就可以实现不同的图纸表达。

需要重视的是：在对建筑结构进行一次改造的过程当中，建筑原有结构当中的部分构件需要被拆除，拆除的方案需要被反映在另一图纸当中并表达给施工单位。从BⅠM分析的角度上来说，由于已经录入了全部的结构构件，且已经按照工作集做好了分类，因此提取这些构件并在图纸上标识是非常简单的。在进入可拆除阶段后，除了需要进行部分构件的拆除以外，还需要完成对各个楼层的新建工作，在此期间可以通过设置二次改造可见性的方式，得到在二次改造前需要完成拆除的内容（如图2所示）。

图1 ：既有结构三维模型图

图2 ：二次改造后结构三维模型图

在此基础之上，利用Revit和辅助软件的互通功能，可以将建好的模型传入辅助软件进行当中进行结构计算。计算结果显示，原有混凝土柱配筋不足，须进行加固。

4 应用“BIM” 技术进行工业建筑钢结构改造项目优势

1）高效性— ——协调最优改造方案，显著提升工程改造效率在工业建筑改造的钢结构设计前期方案和初步设计阶段，运用BⅠM技术可以协调建筑师、 结构以及设备等各专业工程师，并在BⅠM模型中进行各专业冲突以及碰撞检验， 灵活提供可实现的备选方案。

2）经济性— ——控制工程造价，扩展钢结构工业建筑改造工程应用前景“BⅠM”平台建立了与成本相关数据的时间、空间、工序的5D维度关系，优化人力资源配比，可将工作分解后利用项目调度系统优化钢结构安装方案，统筹完善工业建筑改造的成本控制，在清晰表达造价关系的同时提供精确的成本信息，使实际成本数据得到高效处理分析，从而有效地控制钢结构工业建筑改造成本较高这一实践短板，扩展应用前景。

3）便捷性— ——同步更改二维图纸，降低结构二次设计难度利用BⅠM模型，三维建筑构件及方案的更改都可以在二维设计图纸中进行同步更新．模型可自动生成同步的各层平面结构图与剖面图，快速完善导出2D结构条件图， 制作钢结构的装配节点详图。各视图下的修改内容在关联的配筋、大样图中自动更新，大大降低了设计变更以及细节更改带来的结构二次设计难度。

4）直观性— ——参数化搭建装配，可视化模拟四维模型BⅠM依托三维参数化软件CAT ⅠA及相关二次开发技术，可以模拟建立与工程相应的节点系统，自动批量地进行钢结构节点模型的创建，进而将钢结构构件与节点模型结合，搭建完整钢结构BⅠM模型，实现四维立体可视化。

5 结束语

BⅠM 技术实质上是一个涵盖有建筑全生命周期中相关信息数据的大型数据库，BⅠM 技术的应用为真正意义上的实现建筑工程全生命周期建设管理提供了非常可靠的技术性支持与保障。本次研究中结合实际案例，围绕BⅠM技术在钢结构工业建筑改造中的操作要点进行了分析与探讨，希望能够使BⅠM技术在建筑改造领域中的应用经验得到进一步的累积。