BIM技术在力功体育馆的应用

摘要：随着建筑行业的不断发展，BIM应用技术在大型项目中所突出的优势也越来越明显。本文以郑州工商学院力功体育馆为例，重点介绍 BIM 技术在施工关键环节的具体应用措施。其中详细介绍了 BIM 技术在土建模型、安装模型深度优化、碰撞检查、BIM审图等方面的应用，为以后同类型项目的设计提供了经验。

关键词：BIM技术;三维建模;力功体育馆

1项目概况

本工程为郑州工商学院学院力功体育馆，建筑层数为地上四层，总高度为18.05m，总面积为13522.08㎡。结构类型主要采用钢筋混凝土框架结构，比赛大厅上空采用金属网架彩色加芯钢板屋面，结构使用年限50年。项目设计规模等级为丙级，体育馆观众席容量2830座，规模分类为小型。建筑耐火等级为二级，屋面防水等级二级，抗震设防烈度七度。建筑使用功能为体育馆及附属用房，办公管理用房。

该建筑土建工程主要包括建筑与结构两个部分。其中建筑部分包括墙、地面、屋面、门窗以及裝饰装修等;结构部分包括地基基础、梁、柱、楼板以及桁架等。安装工程主要包括常规的给排水系统、消防水系统、照明配电系统、消防配电系统、弱电系统。

2项目难点

屋面和外形的设计，由于对整体效果和空间设计要求较高，因此结构形式复杂，加之当前BIM建模软件功能的限制，所以导致在进行土建工程建模时难度大大增加。由于力功体育馆为公共建筑，则必然导致机电安装工程中消防水系统、消防配电系统、污水系统等各类管线品种繁多，空间位置复杂。

3BIM技术在力功体育馆中应用

3.1 土建建模应用

此次运用建筑软件Revit Architecture进行郑州工商学院力功体育馆的土建建模。在建模之前，首先要进行的是建立力功体育馆横向轴网（桩号）、纵向轴网（桩号）和高程系统。

力功体育馆结构建模：

1）体育馆基础段的建立。通常下部基础段分段建立，相同的基础段可以通过复制或者插入多个族来实现。为了快速提取基础的尺寸，可以采用插入设计提供的CAD图来实现，使用 Revit中的快速拾取功能，可以迅速获得体育馆基础的尺寸，当然前提是保证CAD图中基础尺寸的准确性。而力功体育馆下部基础结构是由独立桩基础构成，虽然数目众多，但其实种类很少（只有六种），完全可以通过复制或插入多个族来快速实现。

2）体育馆上部结构的建立。力功体育馆上部虽然包括多个复杂的结构，但上部建筑结构的建模是 Revit 的强项。Revit 可以直接调用软件中的自带族，如墙、柱、门、窗、楼板、楼梯、扶手等，而另一些结构，如支撑体育馆屋面桁架的牛腿柱、不规则梁及环形看台结构，则通过建立族的方式来解决。

如图2为力功体育馆的三维剖视图。图中包括环形看台、屋面、桁架。图中的龙骨装饰、牛腿柱、不规则梁、屋面、钢桁架、看台、室外阶梯等都建立了单独的族部件，他们在空间结构、外观形式、建筑结构、空间尺度等方面与民用建筑不同，在力功体育馆中还有一些特别元素，如环形看台、龙骨架的装饰装修，都可以利用软件中强大的模块化设计功能，将其纳入标准化的专业族库中，从而摆脱一些重复性的基础工作，并实现实时更新。

建模过程完成后，可以得到一系列的成果：任意截面的剖面图、任意角度的三维图、相关材料的明细表、渲染图纸，以及通过族部件查询体积、个数，列出明细表。Revit中明细表的功能可以统计材料的名称、数量、体积、长度等等，如图2中的体育馆中的桁架、屋面部分，由于结构的特殊性，通常用量计算比较麻烦，但Revit可以将其整体用族来表达，并赋予材料名称，即通过明细表中提取出这部分特殊结构的体积，并且会随着方案的变化而自动更新数值。图3中通过三维视图对体育馆周边的设计规划，很清楚地表达了体育馆周围的区域规划意图，并且更加直观立体。应用 Revit 的渲染功能，可以得到图3中左侧的体育馆三维设计渲染图，通过对比体育馆的现场照片，其效果基本一致，这说明采用三维建模，成果丰富，用电脑几乎模拟出了整个力功体育馆。

然而在对力功体育馆的建模过程中发现，Revit只能建立简单的建筑地坪，不能对地形进行复杂的开挖处理，且坐标点不是很明确，相互建筑物坐标位置的放入与CAD相比不准确，只能划分不同的子区域来对应不同的建筑物。

3.2 安装模型的应用

3.2.1在安装模型中运用BIM技术的关键点

在安装工程当中运用BIM 时的关键点主要有以下几个方面，首先是建立各专业安装模型，然后是对各专业模型的碰撞检测，其次是通过碰撞检测对模型进行初步修改以及对于管线的综合设计，再者是对图形的优化和出图，最后是将这些图形进行三维可视化的处理，同时运用这种处理成果来帮助指导施工。在安装工程中，实际施工最主要的就是针对结构之间的碰撞进行一定的检测，其中需要进行检测的部位包括各专业管线交叉点、管线与结构物的交叉点，以及管线和设备之间也要进行一定的检测。在检测当中利用BIM技术，运用三维方式将管线的安装空间显示出来，这样在调整的过程当中对于空间的布局将会有一个直观判断，最终将管线安排在最合理的位置。

3.2.2 Magicad软件可视化设计验证

根据二维设计图纸，应用 Magicad软件建立整个项目的安装模型。由于本项目体量较大，为了保证软件运行流畅，故将图纸分为若干区域，分别建模，基于相同的标高和轴网，可保证模型相对位置的准确性。

在力功体育馆机电安装建模过程中，附着原二维平面图，通过对比二维视图与三维视图，能较好的布置管道和卫生器具，并且在三维视口下能直观地看出管道和卫生器具的空间占位，可提前发现实际布置时将会遇到的布置不合理状况，以便提前找到解决方案，避免施工出错。图4为力功体育馆一楼卫生间局部三维模型图。

3.2.3运用Magicad软件进行碰撞检测

安装模型搭建完成之后，利用Magicad软件进行初步碰撞检测。图5为力功体育馆一层给排水专业碰撞检测结果。

3.3BIM审图力功体育馆的应用

首先导入体育馆模型：将不同建模软件建立的各专业模型文件导入BIM审图，检测如空间有没有交叉重叠、构件之间有没有相互冲突、空间有没有封闭等等，进行位置调整，实现多专业模型综合。 碰撞检测要求根据土建、安装模型，通过BIM审图进行模型碰撞檢查，并出具体碰撞报告，优化模型，提交模型工程成果文件、模型优化报告、模型优化图片展示。图6、7、8分别 为BIM审图在力功体育馆的优化展示。

4结论

通过此次BIM技术在力功体育馆中的实践应用，得出以下结论：Revit软件对于力功体育馆建筑三维建模是可行的。能够实现根据二维设计图纸的标准，统计工程量，通过软件自带渲染功能高度模拟力功体育馆的真实模型。同时此次应用还为我们提供了整体三维建模经验及其他专业融合的输出方式，为以后的工作、学习提供了丰富的经验。

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作者简介：尚亚琼，女，汉族，河南巩义人，毕业于华北水利水电大学，现任教于郑州工商学院（原河南理工大学万方科技学院），主要致力于结构工程方向的研究。