BIM技术在工业建筑设计中的应用

2023-11-18韩沙桐

大众标准化 2023年18期

章睿，韩沙桐

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

BIM技术的应用，主要是借助3D空间模型这一基础条件，对工程设计起到了重要的作用，有效降低了项目的管理风险，促进整体建筑行业进步。因此，设计人员应该重视此项技术的使用，考虑设计工作的多个维度，构建一个具体的BIM标准，实现应用数据的安全维护工作，探寻一种立体化的建筑设计效果，提升建筑设计质量。

1 基于BIM技术分析目前建筑设计运用的优势

1.1 可以对应修改图纸化功能

建筑设计是工程合理推进的重要前提，在各项设计工作中，图纸修改的问题比较频繁，这些不能单纯说明设计人员的专业水平不够，而是设计工作中比较正常的现象。将BIM技术运用于工程中，可以防止图纸重复修改，主要在于，设计图纸受到BIM技术的有效驱动，变成了与设计信息有关的数据，无论是修改哪一个图纸，其他的都会自动修改，不需要再利用人力成本，助力设计人员的工作效率上升到新高度，为设计工作带来方便。

1.2 给予了信息化功能

借助BIM模型，可以供应大规模的数据，设计人员得到大量的参考信息，可以看出的是，BIM模型本身具有信息，并且整体信息属于安全可靠的状态，这样一来，整体的处理效率明显提升，信息传递高效，可以随时服务于设计人员。

1.3 发挥了一体化、三维化的功能

在BIM技术应用环节中，涉及到的信息比较完整，在设计工作开展期间，设计人员需要严格要求设计内容，比如，建筑高度、建筑范围等。BIM技术的优势非常明显，属于一种全三维的技术形式，增加了建筑工程的效益。结合目前的情况来分析，观察效果图时，仅仅能够看到其中的一个角度，缺乏整体性观察效果，这样不利于全面的设计工作，选用BIM技术是处理上述问题的正确选择，可以看到立体形式的虚拟光环境，保证设计效果覆盖性更加全面，观察整体区域，这样就能及时看出不符合的地方，改善了工程设计的不良因素，促进之后的设计施工工作稳步推进。

2 BIM在设计各个专业中的应用

2.1 结构专业分析

2.1.1 钢结构的优化设计

在工业建筑中，筒仓结构经常应用到，它的结构形式比较特别，荷载情况也不一般，整体受撑结构的受力状态相对复杂，应用Midas软件，运用节点质量，合理处理质心位置带来的不利影响，提升了计算的准确性。通过研究可以明确，设计钢结构厂房时，通常应用的钢构件为预制形式，然而会出现很多不良问题，比如，整体安装节点繁琐等，通过应有BIM技术，借助它的可视化特点，提升了整体展现力，主要体现在杆件、节点、铆钉等方面。并且可视化的模型给人一种清晰直观的感觉，在BIM技术的支持下不断优化，保证了准确安装效果。要想构件顺利进行，需要材料的编码达到准确的水平，把握好前期工作，依据设计图纸内容，整合关键材料、零部件的信息，将其整体输入到BIM模型中，发挥碰撞检查模型的作用，确保设计人员再次执行检查工作，保证导出结果趋于有效性，这样就可以快速进行整改，最后将布置图导出来，细化处理加工图，促进安装铺设达到准确的状态。

2.1.2 设计格构柱趋于参数化

如果遇到格构柱的设计问题，就需要借助Revit软件，其中，会包含着几何、物理尺寸，对于参数化的信息，主要的载体为型钢，可以对有关数据进行存储，从而实现项目的管理。应用BIM技术，可以改变传统建筑业，保证信息处于共享开放的形式，促进信息得到有效传递，从而为工程设计节约了大量的成本。

2.1.3 结构设计注意要点

要想完善工业建筑结构的设计工作，需要明确部分细节方面的问题，比如，基于混凝土设计而来的框架结构，再比如利用不同构件，展开关联设计工作等。关于前者，属于工程结构设计中具有挑战性的内容。在执行BIM建模之前，应该预先从结构设计要求分析混凝土，控制好截面的大小，这样才能保证框架结构设计合理，严格依照规定的取值范围，控制好柱和梁的线刚度，二者之间的比值应超过1，保证符合强柱、强节点的设计规定，让梁柱节点拥有良好的抗震效果。除此之外，依据框架梁、框架柱的特点，保证配筋设计合理，根据设计规范内容，择取配筋设计的最大或者最小形式。应有参数数据，建立一个完整的数据库，通过数据库中的信息，对建筑结构开展仿真模拟处理。设计结构时，需要考虑整体性能，基于BIM技术，整体分析抗震性能等条件，得到分析的结果，从而明确施工应用材料，掌握具体的荷载系数。在构件中实行关联性设计，需要利用BIM技术，保证建筑结构得到模拟，这样可以准确地展现施工各个环节中的关系。

值得注意的是，构建模型需要围绕标准来执行，便于促进各专业协同进行，起初创建施工图时，查看制图的标准，与原始的二维图标准进行比较，如果二者之间存在冲突，就需要第一时间制定三维形式的制图标准，保证出图与实际需要符合。另外，对有关专业实行碰撞检查时，如果遇到的碰撞点比较多，然而个别碰撞属于允许范围里的，就需要制定关于碰撞的准则。结构设计完成之后，全面检查细节部分，查出方案中缺乏合理性的内容，防止后期需要做出更多的设计变更。基于BIM技术构建符合建筑需要的模型，应对各个设计方案整合处理，组织其中的各个参数，形成强大的数据库，然后实行仿真模拟处理，全面检查具有隐蔽性质的项目，理智判断应用的技术、材料，保证符合工程设计需要。

2.2 建筑专业

要想保证ALC板得到顺利施工，需要借助具有可视化特点的BIM模型，围绕着参数化施工图，进行深化设计。以下为内墙参数化设计要点：

2.2.1 深化设计安装节点

无论是钢柱的平面安排，还是角钢的安装导向等，其中会应用到信息的一体化作业，这些需要深入设计才能确定下来，借助建筑信息，从设计模型的角度出发，优化分析板材的分配原则，深化考虑角钢的焊接方式。对于之前靠近在钢柱翼缘的板材，需要进行移动处理，找到梁柱的位置，保证它和板材是实现节点的有效连接，从而不断增加稳定性，做好板材的安装质量工作。

2.2.2 深化设计预留洞口

前期需要利用模型，将机电模型预先导入，借助管线切割的形式，基于机电管线，产生预留模型；利用已经具备的门窗，对ALC板进行切割，形成预留洞口形式，最后在ALC板中找到预留洞口，进行不断调整，合理缓解碰撞的问题。

2.2.3 一体化钢柱加工图的生成

在前期工作中，需要将钢结构模型导入进去，发挥BIM软件的可视化作用，再一次检验角钢模型，保证角钢与板块安装相匹配。整合复核数据，在钢结构设计中进行反馈，微量变动原来的设计内容，清晰标记焊点位置，形成一体化的加工图，取出设计图进行比较，保证一切正确之后，下发钢结构到厂家，实行焊接处理，确保施工效率达到较高的水平。

从外墙优化设计来分析：

（1）合理布置平面钢柱。要想合理安置柱子，需要应用到BIM模型，这样可以正确安装门窗，同时也能顺利安装其他构件，带动安装效率得到提升。

（2）改善立面排版。以工业厂房为例，执行设计工作期间，由于上部屋面整体布置比较复杂，下部涉及到钢梁，还包含一些复杂的周边布置，值得注意的是，安装ALC板时，需要放置在距离屋面1～2 m的位置处，并且需要填充一定量的防火砖，在各个板材之间，很容易与钢构件进行碰撞，所以，需要确定好板材的安装问题。若利用BIM软件，可以良好地展现三维空间情况，体现清晰的排布关系，在短时间里确定出标高。最后，借助模型信息，产生预留孔洞，导出ALC的信息，包括几何尺寸、开口方位等，然后就可以明确出排布图。对ALC板进行编码时，需要利用到编码体系，这样才能保证模型材料与供应材料符合，对于每一板块，都应该实行编码工作。此时利用BIM技术，执行编码、安装工作，省去了现场的剪切工作，只需要结合BIM模型，就可以达到可视化交底的效果，完成对应的吊装处理，同时也可直观看到施工的难点，为可控化提供条件。

2.3 水暖电专业

一般情况下，机电安装内容非常关键，需要精细化设计安排，利用BIM技术，需要预先决策施工、设计内容，不仅要进行碰撞检测，还要展现出电力负荷等，这些与BIM有着密切的联系。在暖通专业内部，由于与电气专业在设计工作中沟通不足，影响了暖通风管，导致它与电缆桥架出现碰撞的情况，此时利用BIM平台，可以清晰地看到这一碰撞结果。出现这一碰撞之后，需要在专业中进行协调处理，整体性考虑安排要求，进行优良布置安排。

2.4 综合管网专业

借助BIM技术，整体性改善综合管网排布情况，保证建筑的应用空间大大提升，增强管线的可行性。借助软件作用，可以深层优化处理管线，保证在之后的施工工作中降低风险问题，为施工减少应用成本。通过利用BIM技术，可以对管道进行直接指导，实现预制生产形式，主要体现在下料处理、切割处理、焊接处理等，可以将其转接到工厂实现加工，通过BIM将信息导出，可以精准实行管道预测，得到几何、数量信息，当生产完成之后，运输到现场进行安装组合处理，这样就可以直接完成连接、焊接工作。整理施工有关的管道参数，将其输入到BIM模型当中，基于可视化的特点进行调整，有效处理管道碰撞的问题，保证安装正确，然后导出完整的预制加工图，里面应该涵盖管道应用材料、规格等信息，交给工厂执行预制生产，有效改进施工条件，促进现场人力成本的合理化。

2.5 专业协作方面的应用

正是由于BIM技术的出现，为工程专业提供了一个信息互通的平台模式，保证可以随时得到全面的建筑信息，合理探究建筑模型，执行碰撞检查工作，这样可以有效节约设计应用时间，防止在建筑后期出现问题。在BIM技术作用下的平台中，有关专业设计人员不需要顾虑格式的问题，以为BIM平台都会降低不良问题出现的可能，有关专业的建筑信息无障碍连接，信息传输错误基本不会出现。在整体项目中，应该保证各个阶段的工作获取到一致的信息，防止工作内容重复进行，展现BIM技术的最大应用价值。比如，设计阶段中，采取BIM技术作为技术支持，可以绘制出三维模型，从而得到符合专业特点的施工图。对于工程人员，可以借助BIM技术，将资源计划量合理导出，有助于实现现场的合理调配，为资源管理带来一定的支持，创建出各种资源分布图。应用BIM软件，可以在短时间里快速建立模型，保证施工前期就可以了解资源工作，合理优化现场的资源，分配安排临时用水用电，保证建筑道路处于通顺的状态，提升管理的可视化效果。

2.6 碰撞检测应用

碰撞检测，需要在检查规则下，根据具体的社交内容，比如，布置对象、管线、消防等，执行可能的碰撞检查工作，从而改进其中的问题。针对于建筑、水暖电等专业，等到BIM模型建立完成之后，需要先结合本专业情况，进行碰撞检测，改进其中的碰撞失误，然后针对于构件实行碰撞检测工作，第一时间察觉碰撞部分，调整不正常的问题，将冲突点合理导出，汇总整体情况制定为报告，设计人员可以深入分析报告内容，与相应的专业进行协调沟通，寻求最为有效的处理办法，控制工程成本的投入。运用BIM技术，可以处理完善图纸不合理的问题，避免后续出现返工的问题，检查出不容易发现的问题。

2.7 设计图出图

借助BIM技术的优良特点，可以依据3D模型，产生不同种类的图纸文件，并且图纸不是独立存在的，与模型的逻辑有着较强的关联，如果建筑模型出现变化时，会自行更新图纸内容，从前应用CAD制度时，各个图纸的关联性不强，从而引发了后期的多次修改，引进BIM技术之后，可以解决根本性问题，应用自动关联的优势，实现多专业协同设计的效果，设计人员可以利用模型，将其投入到服务器中，形成互相连通的状态，连接起各个专业的构件图元，发挥联动效果，直接减轻了修改的任务量，还可以与其他专业模型信息直接连接，形成大型的数据模型。