BIM 技术在地下车库建设中的应用

沈立森齐兴敏刘雅帆程素娜

(1.石家庄职业技术学院 建筑工程系,河北 石家庄 050081;2.河北轨道运输职业技术学院 机电工程系,河北 石家庄 052165)

0 引言

大型综合体建筑的不断涌现,使城市空间得到了前所未有的合理化利用,提升了市民的生活品质.地下车库作为大型综合建筑中的配套设施,已逐渐成为人们出行临时停车的首选场所.但地下车库在施工过程中,涉及到建筑、结构、给排水、暖通、电气等多专业的协同工作,管线排布复杂,空间紧凑,返工率高,成本消耗大.因此,寻求一种可实现多专业间有效协同工作,防止返工,降低工程成本的途径至关重要.

建筑信息模型是由Building Information Modeling(以下简称“BIM”)翻译而来,该技术的出现,为解决地下车库中复杂的管线排布和空间合理利用提供了可能性.利用BIM 技术不但能在各专业施工前,通盘考虑各模型构件的空间位置,防止返工,还能作为碰撞检查、实时漫游和净高分析的数据基础.文献[1]基于BIM 技术辅助进行地下车库的管线综合设计,直观、准确地反映了各管线的信息,解决了管线碰撞困难点的管线布置问题.文献[2]在大型地下车库的机电管线设计阶段,利用BIM 技术及时发现并解决了管线碰撞、返工次数过多的工程问题,分析并验证了BIM 技术在车库机电管线优化中的作用.文献[3]基于BIM 模型的基本应用和深入应用,从根本上解决了大型共建项目机电安装工程中存在的诸多问题,优化了建材的管理程序,提升了管理技术,增强了项目参与各方的组织协调性.文献[4]利用BIM 技术建立了3方协同平台,通过整合各方资源,相互配合创建模型,优化了综合管线的排列和布置方法,提高了楼层净高,实现了效益最大化.文献[5]建立了建筑机电系统的BIM 模型,进行了管线碰撞检查,减少了在建筑施工阶段的损失,降低返工的概率,达到了合理配置资源的目的.文献[6]基于Revit软件,运用BIM 技术进行了地下车库管线综合的设计校核、碰撞检查、工程量统计等工作,避免了二维图纸中的常见错误,实现了图纸的深度优化.由此可见,BIM 技术有利于实现各专业的协同合作,特别是在地下车库建设项目中,应用效果显著.本文在研究相关文献的基础上,在皓顺壹号院地下车库项目中,利用BIM 技术,综合了结构、建筑、给排水、暖通和电气模型,实现了多专业间的有效协同,以期为同类工程项目提供技术参考.

1 项目概况及BIM 工作流程

1.1 项目概况

皓顺壹号院为雪绒片区棚户区改造项目,位于邢台市开发区,西至信都路,北至中兴大街,南至英华大街,东至静奄路,地上为住宅区,地下为车库,板柱抗震墙结构,建筑面积约130 000 m2,共有停车位4 672个,防火分类为Ⅰ类.车库具有体量大,管线排布复杂等特征,属于特大型地下车库.

1.2 BIM 工作流程

工作流程的合理性与建模效率和质量密切相关,需要建设单位、设计单位、建模技术、施工单位等人员的密切配合.为使BIM 技术在该项目施工过程中起到良好的指导作用,制定了BIM 的工作流程,其流程图见图1.

图1 BIM 工作流程图

2 BIM 技术协同管理和应用

BIM 技术作为项目协同管理和应用的核心,其应用点主要包括分专业模型的建立、全专业模型的整合、碰撞检查、管线综合优化、实时漫游和净高分析等6部分.

2.1 分专业模型的建立

为提高各专业的协作效率,提升建模质量,将地下车库划分为2类模型和5个专业类别,并对需要创建的构件进行归类,具体情况见表1.

表1 地下车库构件归类表

根据表1对整个项目中所有专业类别对应的模型构件进行归类.在建模过程中,各专业间始终保持沟通与协作,发现问题及时向设计代表反馈,在施工之前解决图纸问题,以避免返工,从而节约工程成本和工期成本.

建立模型前,需建立统一的项目样板文件,其目的在于保证后期全专业模型整合的准确性和完整性.土建样板文件包括标高、轴网、项目基点、构件族、材质库、命名规则等内容,机电样板包括标高、轴网、项目基点、构件族、材质库、命名规则、管道系统配色、过滤器等内容.特别需要注意的是,两种项目文件的标高、轴网和基点必须保证完全一致,否则后期在模型整合时会出现错位.样板文件完成后需经BIM 技术负责人审核,通过后,及时下发给各专业的建模工程师,并坚持非必要不更改的原则.原因在于样板文件一旦更改,将导致所有专业已完成的模型必须进行修改,模型完成度越高,修改量就越大,严重影响建模进度.

2.1.1 创建BIM 土建模型

BIM 土建模型往往是机电模型的限制边界,同时也是管线综合优化的基础.BIM 土建模型包括结构模型和建筑模型,主要由BIM 土建建模员完成.其方法是先将结构施工图和建筑施工图进行拆分,再将已拆分好的图纸分别导入Revit软件,逐一建立对应的构件,建模过程中应保证构件的几何尺寸、标高、材质、颜色和名称等信息准确无误,同时时刻关注图纸问题,并做好书面记录,及时向设计单位反馈.建立完成的BIM 土建模型截图见图2.

图2 BIM 土建模型截图

2.1.2 创建BIM 机电模型

为提高建模效率,在建立BIM 土建模型的同时,BIM 机电工程师可根据暖通、电气、给排水等施工平面图,在标准样板文件的基础上同步建立BIM机电模型.建模过程中,应根据不同功能的管道严格区分管道系统、材质和颜色,防止混淆;同时为保证碰撞检查的准确性,还应放置阀门、设备等构件.建立完成的BIM 机电模型截图见图3.

图3 BIM 机电模型截图

2.2 全专业BIM 模型的整合

分专业模型建立完成后,需要通过模型链接和解绑功能进行整合,其目的是综合检查各专业构件间的错误、遗漏、碰撞和缺陷等问题,进而向设计单位提出修改图纸的合理性建议.经核查后,再进行设计变更,保证工程项目顺利施工.模型整合过程中,应确保所有的分专业模型有统一的标高、轴网和项目基点,防止整合模型时出现错乱.全专业整合模型截图见图4.

图4 全专业整合模型截图

2.3 碰撞检查

BIM 模型整合完成后,通过Revit软件的“协作-碰撞检查”功能,对全专业整合模型进行碰撞检查.因工程体量较大,在进行碰撞检查时,应尽量选择高配置计算机,防止卡顿.检查后,导出碰撞报告,共计发现硬碰撞800余处,碰撞报告的部分问题截图见图5.碰撞报告列出了碰撞图像、名称、位置、项目ID 和项目名称等重要信息,既方便对碰撞点和碰撞构件进行定位,也为管线综合优化提供了便利条件.

图5 碰撞报告部分问题截图

2.4 管线综合优化

对于大型地下车库复杂管线综合优化而言,涉及给排水管、采暖管、消防管、喷淋管、风管、桥架、机械设备等,各专业间的交叉工作面广,共同作业点多,而可供施工的空间区域却不足,安装作业往往受限,这就给项目的顺利施工带来了一定的难度.因此将深化设计工作提前至施工前是非常必要的,尤其是在土建工程施工时,更需要在管线所经路径的构件中预留大量孔洞,以方便管线施工.结合BIM 技术,根据施工规范设计要求,利用已按照图纸绘制好的分专业模型和整合完成的全专业模型,可以提前发现管线是否碰撞,孔洞预留的尺寸和位置是否准确,净高是否满足通行要求等问题.对不符合要求的管线排布提前优化,为后续管道的顺利安装及美观创造条件;同时可有效地避免因管线排布不当造成返工,节约工程成本.

通常情况下,当发现管线碰撞时,不能随意调整,必须遵循一定的避让原则.目前普遍公认的原则有:小直径管道让大直径管道,有压力管道让无压力管道,临时性管道让永久性管道,常温管道让非常温管道,有坡度管道让无坡度管道等,但是各项避让原则之间有时也会相互冲突,比如有压力的大直径管道与无压力的小直径管道间的碰撞问题,因此不能机械套用优化原则,应根据项目实际情况综合考虑.根据上述原则,综合考虑调整后的局部位置管线排布截图见图6.

图6 调整后的局部位置管线排布截图

2.5 实时漫游

利用BIM 技术建立地下车库的分专业模型并进行整合,将整合后的模型导入三维漫游设计软件,可实现人们对地下车库中复杂管线的各个细节和部位的沉浸式体验.Revit软件自带的漫游效果精细化程度不足,且操作步骤相对繁琐,使用不便.目前,常用的三维漫游设计软件有Fuzor,Lumion,Navisworks等.本项目采用Fuzor软件,其优势在于Fuzor的漫游场景不但能提供2D 地图导航,方便人物的位置识别和点选瞬间的移动,而且可将文件打包为*.exe的可执行文件,即使审查人员的客户端未安装Fuzor软件,也能进行浏览和标记,极大地增强了漫游文件的兼容性和灵活性.Fuzor实时漫游场景图见图7.

图7 Fuzor实时漫游场景截图

2.6 净高分析

净高分析的价值主要体现在可以提前预估管线排布后的净高是否满足规范要求,避免因净高不足引起“行车难、取车难”的问题.车库项目往往结构复杂多变,常有变截面或者斜板等构件,无法在传统平面图内进行有效检查并发现净高问题[7].《车库建筑设计规范》(JGJ 100—2015)第4.2.5 条规定,小型车辆出入口及坡道的最小净高为2.20 m;第4.3.6条规定,停车区域净高不应小于第4.2.5条规定的出入口及坡道净高[8].由此可知,停车区域的最小净高为2.20 m.利用BIM 技术,将全专业模型整合后,通过Fuzor漫游设计软件,利用测量工具可对存在净高不足的区域,特别是管线排布复杂的区域进行检测.当发现净高低于2.20 m 时,应重新进行管线排布,直至满足要求.通过净高分析,发现净高不足区域有10余处,最低净高约1.85 m,经重新排布后,满足了规范要求.

3 结语

BIM 技术为复杂管线综合优化项目的智能化建造提供了有利条件.本文基于邢台市开发区雪绒片区棚户区皓顺壹号院地下车库工程,通过BIM 技术创建了分专业模型,整合了全专业模型,并在全专业模型的基础上进行了碰撞检查、模型优化、实时漫游和净高分析等工作,避免了因图纸设计问题造成的返工,节约了工程造价和工期成本.由此可见,在地下车库项目中,BIM 技术的应用将呈现出从设计阶段向施工深化应用阶段转变,从技术应用向项目管理转变的趋势.