采用BIM对三种桁架式温室建模的对比分析

魏存兴

摘要：为研究适合大庆农户建造且具有较高性价比的大棚，使用BIM Revit对塑料大棚、传统日光温室和纯钢结构日光温室进行三维建模，并对三种温室结构的五榀桁架进行用料计算分析，进而算出造价，综合各种因素对大棚的性价比及使用率进行对比分析，求得相对来说适合大庆及周边地区农户建造的温室。结果表明：温室的利用率和成本为农户建造前最看重的两个因素。相似尺寸的对比之下，塑料大棚是三种大棚中用料最少、造价最低的;但其利用率远不及传统日光温室和纯钢结构日光温室，只能实现一年一茬的种植任务。传统日光温室能够实现一年多茬的种植任务，但整体的用料多，造价高。纯钢结构日光温室作为近年来新兴的棚型，种植闲置期短，造价较低，可以为农户更好地创收及作为适合推广的棚室结构在大庆地区广泛使用。

关键词：BIM ; REVIT ; 温室

1前言

目前我国对温室的设计没有统一标准，除2017年住建部颁布的“农业温室结构荷载规范（GB/T51183-2016）”外，几乎没有设计依据可循。在设计软件方面更是没有像房屋设计通用的PKPM设计软件可用，绘图一般常用Auto CAD绘图软件[1]。

BIM是Building Information Model即“建筑信息模型”的简称，BIM技术是建筑行业与信息融合的“革命性”技术，BIM技术的应用改变了传统的手工绘图和常见的Auto CAD绘图，可以对现有的进度和施工方案进行模拟演示，并且可以通过BIM的碰撞冲突发现施工过程中遇到的问题，这对于传统的施工方法有着十分重要的影响，有效的提升了施工的质量和施工效率[3]。

Revit作为BIM中一款功能强大的结构建模软件，构建的模型中包含了建筑物的物理和功能特性信息。本文尝试采用Revit软件对大庆市已有的三种温室结构包括塑料大棚、传统日光温室及纯钢结构日光温室进行了三维建模，并利用Revit 软件的功能比较了三种温室的材料用量，为温室结构建模及分析提供基础及素材。

2 采用BIM对三种温室建模

2.1 塑料大棚建模

本文拟建模的塑料大棚位于黑龙江省大庆市高新区黑龙江八一农垦大学校园内（125.17E，46.59 N）。该塑料大棚主要用于春季校内绿化育秧。塑料大棚俗称“冷棚”，内部无保温设施，冬季不可用。

采用Revit建模得到的塑料大棚5榀骨架三维视图如图1所示，骨架采用焊接桁架式，俗称“花梁”。大棚总长度为100m，骨架间距1m。由于骨架完全相同，为简化起见，本文建模采用建立5榀骨架的塑料大棚模型。大棚纵向由9根系杆连接，棚内每3.0 m设1根立柱，用以提高大棚竖向承载力及抵抗变形能力并稳定性。骨架基础采用C30混凝土墩埋入地下0.5m左右。大棚入口在山墙一侧，如图中交叉钢管所示。

2.2传统日光温室建模

本文拟建模的传统日光温室位于黑龙江省大庆市龙凤湿地附近的育禄农业科技有限公司所属的上苍采摘园内（125.17E，46.51N）。该日光温室内种植黄瓜、草莓、葡萄及葉菜，由于温室保温性能好，因此可实现一年四季不间断生产。

采用Revit建模的传统日光温室5榀骨架三维视图如图2所示。骨架同样采用焊接桁架式，温室后墙采用高度为3米带有保温层的混凝土砌块。温室总长度为100m，骨架间距1m，其温室纵向由5根系杆连接，棚内每12m设1根圆形钢管立柱和1根斜向矩形钢管。传统日光温室的基础为埋入在地下的混凝土墩。温室入口在山墙一侧，如图中交叉钢管所示。

2.3纯钢结构日光温室建模

本文拟建模的纯钢结构日光温室位于黑龙江省大庆市林甸县（124.87E，47.18 N）黑龙江八一农垦大学设施示范基地内。该温室在当地被称为“三月温室”，温室内主要种植：番茄和白菜。可以实现一年两茬种植。本纯钢结构温室介于塑料大棚和传统日光温室之间，温室外形与传统日光温室相同，但其北向也是钢结构，无北向墙体。为达到保温效果，在温室北向刚结构上覆盖草帘和黑色塑料布。

采用Revit建模得到的纯钢结构日光温室5榀骨架三维视图如图3所示，骨架仍为焊接桁架式。温室总长度为100m，骨架间距1m。温室总长度为100m，骨架间距1m。温室纵向由6根系杆连接，棚内右上角布有相互垂直的两根斜杆，以提高大棚的稳定性。温室基础为埋入地下0.2m的混凝土墩。本温室入口未设置在山墙一侧，而是设在南侧第一跨，如图中交叉钢管所示。

3 基于BIM的三种温室经济性分析

按照钢管和钢筋的时价为6000元/吨（换算单位为6元/千克）计算，按照混凝土砌块210元/立方米的时价进行计算。

3.1五榀塑料大棚

利用Revit得出五榀塑料大棚骨架总用钢量为：

整体造价为：

3.2五榀传统日光温室

利用Revit得出五榀传统日光温室骨架总用钢量：。按照每立方米需使用42块混凝土砌块计算，该温室的混凝土砌块用量：块，砌块墙外保温层苯板用量：

3.3五榀纯钢结构日光温室

4 结论

三种温室对比可得，塑料大棚的用料最少，造价最低;传统日光温室所用的造价最高;纯钢结构日光温室所相较日光温室而言，缺少混凝土砌块墙，整体造价低于传统日光温室但略高于塑料大。在实地调研中，得知塑料大棚每年只能实现一次种植任务，而纯钢结构日光温室和传统日光温室每年可以完成多茬的种植任务，从温室的使用情况来看，纯钢结构日光温室和传统日光温室的闲置期更短，使用率也明显高于塑料大棚。综合性价比和使用率两种因素，纯钢结构日光温室的使用价值更高，产投比也较好。相信经过几年的生产实践和推广，纯钢结构日光温室可以作为塑料大棚和传统日光温室的替代棚型，其应用对提高黑龙江省大庆市的蔬菜产业现代化生产具有一定的积极作用，是更值得在大庆地区推广使用的温室结构。

参考文献：

[1]朱雄伟.日光温室屋面结构优化及基于BIM建筑表现研究[D].西北农林科技大学，2020.

[2]杨丝云，王旋，胡珏，蒋森林.基于BIM的建筑运营系统设计与实施研究[J].科技创新与应用，2021（11）：9-16.

[3]李力怡，杨锦，杨燕.BIM技术在建筑设备管道施工中的应用[J].四川水泥，2021（07）：89-90.

[4]张陆杰.BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析[J].绿色环保建材，2018（01）：133+135.

[5] 李笑天.基于ANSYS的日光温室桁架结构优化研究[D].沈阳农业大学，2020.