体育馆在BIM的应用

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Tekla与Revit联袂演绎,BIM在东莞厚街体育馆绽放光芒

项目背景

厚街体育馆位于龙阁山体育公园内，总投资1.2亿元，占地160亩，是东莞市属重点工程和厚街镇的重点民心工程。厚街体育馆钢屋盖采用弦支穹顶屋盖钢结构，其余为钢筋混凝土框架结构，总建筑面积约22861.26平方米，地下室面积约2947.16平方米，是以室内篮球、羽毛球等球类比赛为主体，文化活动为辅的综合性体育馆。

                 厚街体育馆

软件选择

建立BIM模型先要确定建模软件，最终经过比较选择了Revit和Tekla这两个系列软件。厚街体育馆的建筑模型通过Revit Architecture建立，结构模型采用TeklaStructure建立。之所以不用Revit Structure，是因为Revit Structure不能满足预制混凝土深化设计的要求，而且Tekla Structure具有预制混凝土专项的模块，比较适合预制装配式建造管理。而且它包含参数化节点，方便建模。比如我们利用Revit建立了窗台和栏杆的“族”，在Tekla Structure中开发参数化节点进行配筋，大大提高了建模的效率。专业模型建好后，再通过IFC格式将Tekla导入Revit中形成最终的BIM模型。

TeklaStructures对钢结构的影响 TeklaStructures的功能包括三维实体结构模型 与结构分析完全整合、三维钢结构细部设计、三维钢筋混凝土设计、生成便于加工的计算机辅助设计图纸。面对如今设计的日益复杂，空间曲面、非常规角 度墙面、巨型的建筑面积，TeklaStructures的联网（多人协作）功能，为详图深化人员提供了可靠的团 队协作平台。可视化的三维模型将对现场管理人员起到事半功倍的效果，细化的节点设计使工厂加工的难度减小，精细的计算机数字控制下料和DSTV自动排板将使板材的下料更加节省和合理，生成的排版图直接导入数控机床，大大缩减了加工制作的时间，并且按照TeklaStructures软件导出的DSTV零件排板图加工后能完美地与主构件搭接，不会出现人为尺寸误差或者切割偏差，避免返工，提高了工作效率，包括管子，包括预制构件，全部在电脑里面显示，而且可以进行协调的工作，协调和建筑材料的组合，尤其是钢制材料混凝土，而且能够达到零错误的设计和精确的深化，能够解决整个协调工作中的最佳的方案。施工过程中结构模型，你的模型可以广泛的使用，从概念设计一直到最后建筑物维护，提高生产力，减少了浪费。

　　当然我们为什么采用tekla软件用在厚街体育馆上面呢？因为tekla软件和revit相比之下，tekla是构建BIM综合性软件，具有专项预制混泥土模块，专业性强，适合PC深化设计，所以这次的项目用到tekla软件。其实也是我们认为这也是利用BIM集成应用非常优势的地方。各位同仁可能有这样一个想法或者一个感觉，假如局部的地方其实你的成本是增加的，抛开非常复杂的项目不谈，这些很基本的项目差不多1.5倍，这也是BIM很难迅速推广的一个原因。我们有一个来解决这样一个困难，设计阶段，你的成本肯定是增加的。一个项目要出施工图，其实很简单。假如用BIM技术有这样一个配置信息，你的时间肯定是增加的。有花了大量的时间把BIM模型共享给下游，最后集中到BIM阶段重复利用，只有你的一个BIM一出之后，你的受益才能做到最大化。所以我们认为我们广东启光集团有这样一个产业链来进行BIM应用也是我们的一个优势。

项目介绍：项目有为厚街体育馆，得到政府主管部门的支持预设装置。从项目开发业主到设计方案，到深化设计、到施工总承包到构件承包都有详细的设计。

BIM实施内容及难点：我们此次厚街BIM模型从开始阶段到最后的建设到运维都要整合起来，这首先是一个BIM应用，还要结合现在比较流行的互联网，包括在现场，信息要采集的话，如何存储到，这里边涉及到云存储，如何把这些技术串联起来，包括结构，再一个是进行参数化的设置，包括线性分析，这些是一个难点。在制度的阶段会开始进行一个结构设计，到后边有了模型生成包括清单、图纸、面积的示意图等等。通过在设计阶段的建模有了非常完整的模型，但这个模型如何把他构想到下一个阶段，我们通过IFC标准格式整合到模型里边，这是数据的转化和共享。进入Tekla以后，我们有模型，这是非常复杂的，如何不增加结构的工程量，里边有非常强大的参数化的功能，只要点节点点构建，里边进行简单的参数修改，就可以实现。这时会有一些实际问题，因为所有的构建都是在多场地加工，比如说现浇，现浇基本上很少，基本没有。由于很多构建都是现场在工厂里预制好之后再运到现场，你在现场很难知道外部钢筋是否有故障，这就需要在模型中里边解决。图片上中间的部分是灰色区域，灰色区域是现浇的，其他都是预制的，如何要避免这里边的钢筋，这里边的钢筋蛮多，如何避免碰撞，假如碰撞都需要重新整修，这就会延误工期，也会浪费人力和财力。我只要点击碰撞列表，哪个最像，把这种可能性全部降低，全部避免。我们只要修改，组建。我们虚拟环境里边完全模拟，避免我们这个碰撞。还有一个非常重要的，有了这样一个模型，其实他不是颠覆你现有的流程，还生成了一个微编码，中间是钢筋弯曲表，有了这个功能我们就不需要再生成生化设计图纸，有了这个模型之后还要做一些施工模拟，模拟优化也是我们BIM的特性。

下面我在讲讲tekla和传统BIM的区别吧。

TeklaBIM和传统的BIM相比，它不止是以模型为基础的生成图纸的工具，而且是一个准确的动态的三维环境，可以提供给总承包上，结构工程师，钢结构工程师和混凝土制造商，在整个过程中共享这个模型，而且这个模型使得你的施工和生产控制达到最高的水平，而且所有的这种结构都可以，包括钢筋混凝土，钢结构可以在这里面进行实现。原来都是从手工变成两维图纸，之后变成三维的的设计，到现在的过程BIM的流程，把加工等等全部包含在这个里面。这涵概的机械行业和工业行业，工厂设计的各个方面。以前是以图纸为基础的流程，目前以BIM为基础的流程，这整个的模型信息全部都在电脑里面实现，从概念设计，整体设计，深化设计一直到加工的制作　大家看看两维是线条的设置，三维是多边型的设计，BIM包含了所有的建造、构造的信息，体现了在建建筑真实的情况，这就是用BIM的一些接口。针对厚街体育馆这个项目是在设计制造和交付安装整个过程中都是使用同样的模型，BIM可以有效的交流，从业主项目承包商建筑师结构工程师，机械工程师，加工制作人员，现场管理施工方一直到监理，整个流程通过BIM进行实践，这个项目交付是这样的一套流程，从工程招标、建筑集成，结构工程，输出，然后一直到材料的设计，还有输出报告安装等等，这是整个项目交付的BIM流程。实际上各个阶段，各个人员都有不同的BIM的流程，总承包就是这样的一个流程，由于时间关系不仔细的介绍这个流程了，大家看这个图可以看到，总承包有工作计划，从招标、施工，概念设计等等。然后结构工程师也有进行设计和建筑联系，然后图纸，然后和加工厂联系BIM的流程，包括做项目的人也有一套BIM的流程，还有就是预制混凝土制造商，这也可以同时采用BIM进行这样的流程。实际上最后我们整个建筑业发展的趋势会采用BIM，可能大家最后做的一个项目都是在我这个软件中实现的，也许你可能更早的使用会更早的获益。

3、相关软件及解决方案：    Autodesk  Revit Architecture   Autodesk Revit Structure   

  Autodesk Navisworks   AutoCAD  TEkla， midas

                                  初始态位移

               初始态最大竖向位移为20.99mm，为结构短跨的1/3811

节点自动化建模

利用软件开发钢结构节点建模系统，实现了钢结构节点模型的自动化批量创建，利用数据库及自编程序自动创建各节点模型，并通过将生成的节点模型与钢结构构件进行了装配，搭建完成了细节化的钢结构BIM模型。

     

节点杆件图

计算结果

               设计荷载作用下位移图

设计荷载作用下节点的Midas应力图如下。

设计荷载作用下节点顶部Midas应力图

钢筋建模难点以及材料清单

放大图

　　施工图绘制

目前设计成果的最终提交方式仍然是以二维图纸为基础的，所以仍然需要将已创建的三维模型转变成二维信息。现代的建筑常常会有非常复杂的造型，这些建筑的立面图、剖视图、平面图通过传统的绘图方式是无法直接绘制完成的，而由于已经建立了三维模型，再利用软件自动生成二维信息，然后按照制图要求稍作处理即可完成各种工程图的绘制。其中除注释内容需要设计人员在二维图纸中手工添加外，图形及尺寸标注均可由系统自动生成，并且所出的图纸保证了更高的精确性和一致性，因而可以显著提高设计人员的工作质量和效率。

　　材料算量

　　传统方法的钢结构重量计算通常是在结构分析软件所得的用钢量的基础上，节点重量按总用钢量的5%～15%，评经验进行估算。由于厚街体育场在建立了包括所有钢节点在内的BIM结构模型，可以容易地得到精确的用钢量统计。

Autodesk Navisworks碰撞检测与漫游

碰撞检测和漫游采用Autodesk Navisworks软件。Autodesk Navisworks可集成不同格式的设计文档，且生成模型文件占用空间小，能够实现项目多专业的综合分析。

漫游

　　漫游是将“虚拟技术”应用在城市规范、建筑设计等领域，使设计人员能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑进行身临其境的全方位的审视。工程项目中常常会出现项目进行到了中后期才发现早已存在的问题，此时再进行变更往往为时已晚。Autodesk Navisworks的三维模型漫游功能的实现可以及早对建筑模型进行审查，及时发现问题。

结束语

BIM技术实施的一个关键环节就是实现信息在各软件间的无缝连接。本项目提出了BIM数据库辅助以自编各软件数据接口的解决方案，成功实现了各软件间的信息交互，避免了大量重复性工作，显著提高了工程质量和效率。欧特克公司提供的产品为进行建筑绿色分析、BIM模型的搭建及指导施工图等工作提供了便利。通过开发Autodesk Revit与tekla双向接口，大大提高了信息传递效率。通过tekla实现了基于BIM数据库的完整结构模型（含所有节点）的创建，便于及时与建筑师进行沟通，而且极大地减轻了设计师的出图工作。对今后的工作有很重要的指导意义。