基于BIM软件的交互式研究与应用

                                                  ——以西南交大犀浦校区行政楼为例           

文志彬、赵一丁、周盟、吴承伟、杨万理

（西南交通大学）

一、工程概况

1、项目简介

西南交通大学犀浦校区行政楼位于成都市郫县犀浦镇北侧，建筑面积约2.8万平方米，该建筑为办公用楼兼地下停车、设备用房等。主楼地下一层平面为矩形，地上8层平面为“回”形布置；裙楼平面“U”形布置，地上2层。造型独特，似一个正在转动的魔方，为西南交大犀浦校区标志性建筑之一。

2、项目重难点分析

探索并研究Revit模型与各类BIM软件的交互方法与以及项目BIM应用点。

二、BIM组织与应用环境

1、BIM应用目标

基于BIM软件进行交互式应用与研究，将BIM模型推广到更广阔的空间，探索全BIM设计的完整流程。

2、BIM实施方案

（1）构建曲面地形图，进行场地规划；

（2）分别建立建筑、结构、机电模型；

（3）动画漫游，预览建成后的建筑；

（4）进行疏散模拟、火灾烟雾模拟、结构分析、风场分析、节点分析、净高分析、碰撞检查；

（5）通过以上分析结果优化各专业模型；

（6）通过工程算量、施工场地布置、三维可视化交底、施工进度模拟等措施协助管理施工。

3、BIM团队组织

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/Fob5Xp-vvlwBVnEiP8_y6IrvbR8y

4、软硬件环境

BIM软件：Revit、Civil3D、Infraworks、Robot、Abaqus、Fluent、Pyrosim、Pathfinder、广联达GCL、广联达GBC、Navisworks、Fuzor、Lumion、Dynamo。

辅助软件：Microsoft office Word、Microsoft Office Excel、Photoshop、Microsoft Office PowerPoint、Adobe After Effects、Corel VideoStudio。

三、BIM技术应用

1、BIM模型构件

在建模阶段，采用各专业分工协同建模。协同工作前，先在Revit中建立好共享工作集并赋予各自的权限，各组员在各自的工作集中协同建模完成各层的BIM模型，然后利用Revit链接的方式，组装好模型并。通过碰撞检查来排查各专业中“打架”的地方，利用可视化编程平台Dynamo for Revit编制程序，对结构构件需要开洞的地方进行一键开洞。

 http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/Fuwv5hnZ6TCyG3hNXpTM73VS3bQA

2、应用内容

（1）出图性应用

在Revit中根据工程需要，进行了房间明细表、房间色彩方案、平法施工图以及三维钢筋等出图性应用。

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/FqdqT5Wx9j3CWND9kktxhSr26Z32

（2）场地应用

在项目规划阶段，采用Civil3D+Infraworks完成建筑外部场地规划设计。

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/FlNgC4TSniEV4eDXRGME7mGDS3Yz

 

 

（3）仿真模拟

采用CFD技术分析建筑周围风场情况以及建筑表面风压分布等；人员疏散模拟和火灾烟雾蔓延的可视化分析；整楼结构分析以及局部节点有限元分析。

 

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/FpFz6tlEN2_X8cV-cDtSqQ97tmLQ

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/FrUzAIoQpvhf2DKtbDAyl1d3c_pZ

（4）施工协助

管综优化、施工场地布置、施工进度模拟以及三维可视化交底。

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/Fo80kB-nsnXH4bsI0mXv5AhRZaAz

（5）漫游展示

建筑内部漫游动画以及项目展示视点动画制作。

http://ozswib54c.bkt.clouddn.com/Fs8P1RsGKsQbwz7PNiNFXc_VdkaI

3、BIM应用效果

（1）出图应用：利用BIM技术的出图性特点，直接出建筑结构施工图，加快BIM取代传统设计的步伐。

（2）仿真模拟：利用BIM技术进行结构分析可对计算结果进行复核；利用风场分析可得建筑周围流场特性以及建筑表面风压等；局部有限元分析可评估节点抗震性能；人员疏散模拟可评估疏散通道合理性并优化进行优化；利用火灾烟雾蔓延模拟可优化排烟管道。

（3）施工协助：结合碰撞检查以及净高分析结果进行管综优化；利用工程算量软件减小工程造价工作量；利用场地布置、三维可视化交底与施工进度模拟对施工现场进行有效管理。

四、总结与展望

1、BIM应用创新点

（1）探索并总结不同BIM软件与Revit模型的交互方法。

（2）平法施工图：由于Revit中无法直接出结构平法施工图，我们对此进行了相关的探索研究，在Revit中直接导出平法施工图。

（3）有限元分析：将BIM模型导入通用有限元程序中，数据位置信息会被保留，因此在Abaqus中不用调整构件装配的位置，降低了有限元建模工作量。

（4）流场分析：当遇到建筑造型独特或者建筑对风敏感时，通常要进行风洞试验，流场分析得出的风压系数可以用来复核风洞试验的结果。

2、BIM实施的经验教训

（1）平法施工图：因为平法数据均需要手动输入，工作量也相应的增大，后续可考虑做二次开发，自动识别在Revit中配置好的钢筋并生成平法施工图。

（2）规划设计：在匹配卫星图和曲面地形图时，人工操作可能出现误差；Revit模型在交互式放置的过程中也存在一定的误差；谷歌卫星地图的分辨率有限，在分辨率要求较高时，建议采用无人机航拍的方法来获取待建区域的照片。

（3）结构分析：在交互的过程中会遇到节点不对齐、节点赘余等情况，需要进行模型调整。

（4）局部有限元分析：钢筋采用桁架单元模拟，在Revit中导出钢筋模型时钢筋不能开启实体显示。

（5）CFD流场分析：Revit模型在导出时需要对模型进行简化，例如删除建筑外墙上的门窗或者饰条等构件，因为这些构件不仅会影响网格质量，也与求得建筑表面风压无关。另外，CFD计算对计算机性能要求较高，通常计算足尺模型需要借助计算站来完成。

（6）火灾烟雾模拟：在仿真模拟过程中，网格的划分对计算精度有一定影响，因此在分析模拟前，应做网格无关性验证。

（7）人员疏散模拟：模型导入后需要手动识别楼板和添加楼梯、门等疏散通道；在楼板的识别中，可能出现边缘识别不准确的情况，需要手动来调整其边界。

3、BIM应用的商业价值评估

（1）一模多用，避免在设计、分析时重复建模，大大提高了设计分析效率。

（2）利用Dynamo for Revit可视化编程平台进行二次开发可完成繁琐的重复工作，提高BIM工程师的工作效率。

（3）通过碰撞检查在施工前发现各专业模型冲突的地方并做出调整，减少返工，降低施工成本。

（4）通过施工进度模拟，在进度延误时能及时发现并找出原因，提升管理效率。