基于BIM技术的二次结构智能排布技术的应用研究

张雪飞 王鹏 吴烨森 陈良

摘 要 BIM是一种基于三维数字技术的工程数据模型，它融合了各类相关的建设项目信息。BIM是工程项目对象和功能特性的数字表达。一个理想的信息模型，可以在建筑项目生命周期的不同阶段连接数据、过程和资源，它是项目项目的完整描述，可以被建筑项目的所有参与者广泛使用。

关键词 BIM技术;二次结构;智能排布技術;应用研究

1BIM技术分析

Bim通常具有以下特征：模型信息的完整性，例如三维几何信息和拓扑关系的描述，以及技术信息的完整描述，例如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能和其他设计信息。建筑过程、时间表、成本、质量、劳动力、机械、物质资源和其他建筑信息;维护信息，如材料的技术安全性能和耐久性;对象之间的逻辑工程关系等模型信息的相关性：信息模型对象是可识别和相互依存的，系统可以计算和分析模型信息，并生成相应的图表和文档。如果模型中的某个对象发生更改，则与该对象关联的所有对象都将更新以保持模型的完整性[1]。

2智能排布技术的技术研发

本文主要内容是基于BIM概念对子结构智能布置技术进行应用研究，即通过BIM模型工程模拟三维子结构块在计算机上的布局，实现结构墙布局的智能化设计以BIM模型为基础，主要利用相关三维建模工具和开发平台研究了子结构智能布置技术的应用。

2.1 需求分析

智能布置软件的原始要求是利用BIM模型直观显示特性和广联计算软件创建的土木工程模型，对子结构块的布置进行三维仿真。具体功能如下：①与广联计算软件建立数据接口，解决土木工程模型数据业务问题。②根据工程砌体布局的相关规范和设计要求，设置砌体布局计算规则，实现砌块、圆环梁、施工柱、导向墙、顶砖、门窗洞口和拱廊的空间布局，并计算各种砌块的数量。③实现计算结果的可视化显示和输出。

2.2 界面设计

用户界面是人与计算机之间的媒介。用于执行此功能的基本界面分为参数输入区域、布局视图区域、材质统计信息区域和说明区域。根据数据结构特征并参照现有工程应用程序软件的组织方式，布局查看区域基于三维BIM模型，该模型为用户提供了方便的砌体元素对象选择，并可手动布置基本柱、水平领带梁、管道洞口和分隔缝参数输入区提供砌体布局所需的砌块、高岭土砖、导墙及其他相关参数;材质统计信息和说明区域是显示计算结果的区域[2]。

2.3 开发语言及实现路径

软件具体实现技术路径如下：①利用三维图形学计算二次结构的排布，墙体的扣减以及砖的排布。②实现排砖所涉及的所有算法。③搭建用户界面，提供可与用户进行互动操作的接口。④呈现排砖前、过程中、排砖后的显示结果以及各种标注。⑤实现排砖结果导出成CAD文件。

2.4 功能实现结果

①承接工程算量BIM模型通过建立数据接口，在广联达土建算量软件中将土建算量模型导出特制文件，再将该格式文件通过软件中的模型导入功能导入到软件中，完成对BIM算量模型的数据承接工作。②选择墙体进行参数录入在软件中，通过模型构件过滤功能，显示出所需进行砌体排布的墙体模型，利用鼠标点选选中对象墙体进入排砖界面。在参数输入区完成砌体砖、塞缝砖、导墙等相关参数的录入工作，在排布图展示区完成其他砌体元素的手动排布工作。③成果输出输入相关参数后进行自动排布，提供排布图、砌体需用量统计表、灰缝厚度统计表[3]。

3项目概况

某项目位于天津市河西区郁江道，建筑总高度为107m，分A，B，C3塔，总建筑面积83564.3m2。A塔为地上18层，地下3层，地上部分屋面高度约为89.5m。B塔为地上20层，地下3层，地上部分屋面高度约为99.6m。C塔为地上9层，地下3层。

3.1 项目实施

项目前期已经开展了一些针对施工阶段的BIM应用工作，已经利用广联达算量GCL软件完成了其BIM算量模型的创建工作。在二次结构砌体排布实施之前，将已建立的工程BIM算量模型导入软件中进行砌体自动排布工作，软件根据输入的相关参数及手动设置的构件位置，按照砌体相关排布规范进行智能排布同时对砌体排布工作的材料需求进行统计，生成砌体排布示意图及材料统计表指导现场施工。

3.2 实施总结

①布局图的快速形成大大减少了砌体布局图的劳动力。②使用三维BIM模型显示墙的放置方案，以避免因技术解决方案不明确而造成损失。③指定特定尺寸、布局位置和要预切割的零件数。为施工现场精细管理提供准确的数据支持，基本解决现场建筑材料的浪费问题。④对于每面墙，可以根据数据参数快速创建多个布局方案，以帮助优化布局[4]。

4结束语

如今计算机技术快速发展，诸多BIM技术理念正在不断得以实现，越来越多的施工企业认识到利用BIM技术改变传统施工方式，能够有效地提升工程质量、节约工程成本、深化项目的精细化管理程度，一定程度上解决了二次结构排布过程中存在的材料浪费、损耗现象，值得普及推广。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程设计文件编制深度规定[S].北京：中国计划出版社，2008.

[2] 靳家佳.建筑信息模型在建设工程项目中的应用模式研究[J].数字技术与应用，2012（8）：218-220.

[3] 清华大学BIM课题组，互联立方（isBIM）公司BIM课题组.设计企业BIM实施标准指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2011：72.

[4] 何清华.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2012（6）：12-16.