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1.緒 論
1.1選題背景
從穴居人到現(xiàn)代社會,人類經(jīng)歷的不僅僅是時代的變遷,文化的進步,就連建筑行業(yè)也是發(fā)生了翻天覆地的變化,由洞穴(公元前25000年前)——泥磚房(公元前8000年)——多姆斯(公元前500年)——城堡(公元3世紀)——町屋(公元9世紀)——土樓(宋元時期)——公共住房(現(xiàn)代社會),隨著材料和造型的改變,人們對建筑物的要求也越來越高,既要求經(jīng)濟、又要求適用、還要求美觀。
近年來的建筑行業(yè)發(fā)展尤為迅猛,隨著科學的進步,建筑行業(yè)由傳統(tǒng)模式變?yōu)榱爽F(xiàn)在的開放管理,也變得越來越科技化,比如裝配式建筑、BIM技術等。
BIM(Building?Information?Modeling)即建筑信息模型,它是通過數(shù)字化技完整一致的、具有邏輯性的建筑信息庫[4]。BIM技術最初是由Autodesk公司在2002年提出的,主要是為了幫助實現(xiàn)建筑信息的集成,從建筑的規(guī)劃設計、招投標、施工、竣工驗收、后期的保修期直至項目終結,所有的數(shù)據(jù)都可以轉化為一個三維模型。
BIM應用技術的發(fā)展如此快速,還有一個很重要的原因,它可以有效的提高工作效率,減少生產(chǎn)成本,縮短建筑周期,可以將利益最大化。因此BIM應用技術在未來必將會是每個建筑人必須擁有的一個技能。
畢業(yè)設計是展示和提升高校建筑工程專業(yè)學生BIM應用技能水平和綜合素質的新途徑和新方法,是培養(yǎng)高素質復合型、應用型建筑工程人才的重要途徑。本項目的任務是使學生在準備階段、招投標階段和施工階段掌握建筑工程中的BIM技術,針對BIM技術在實際工程項目各個階段的應用,使學生具備應用BIM工程建模和BIM的能力深化設計,以鞏固自己的專業(yè)知識,豐富自己的視野,拓展自己的思維,提高問題分析和解決問題的協(xié)調能力,為今后的工作做好必要的準備。
1.2 BIM技術在國外的發(fā)展
美國的BIM研究與應用都位居世界前列。目前美國大部分建筑項目已經(jīng)開始應用BIM技術了。此后,各種BIM協(xié)會都陸續(xù)出現(xiàn),各種BIM標準也出臺了。
BIM技術在西方國家發(fā)展得很好,尤其是英國。到目前為止,英國的BIM技術應用正在以全世界最快的速度增加。到2013年3月出臺了PAS1192-2標準。這一標準是英國政府建設戰(zhàn)略的一部分,以加強工程交付管理和財務管理為目標,其主要目的是整體上把公共部門建設費用的支出減少近20%-30%。據(jù)2015年NBS(Nationalbuilding Specification)調查報告顯示,
英國政府到2025年為止將白天釋放33%的培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)指標??s短建設初期費用和人壽周維護費用,建設更新工程50%工期,溫室氣體排放量50%,建筑材料進出口貿(mào)易50%。英國國家廣播公司(NBS)從2010年開始進行“國家BIM調查(NationalbiMSurvey)”,以約1000名建設、工程和測定領域的建設產(chǎn)業(yè)從事者為對象進行在線調查。這份關于B.I.M的調查到現(xiàn)在已經(jīng)是第5年了。調查結果顯示,英國政府2011年發(fā)表BIM推進政策白皮書后,經(jīng)過4年左右的努力,效果顯著。
圖1.1 美國BIM倡議
1.3 工程項目概況及設計要求
筆者的畢業(yè)設計題目為“烏審旗沙爾利格小學綜合教學樓及周轉宿舍的建模表現(xiàn)”。本項目建筑面積5238.28平方米,基地面積2242.22平方米,地上4層(局部3層),建筑總高19.00米(從室外地坪至坡屋頂二分之一處),框架結構(局部鋼框架),屋面防水等級1級,耐火等級二級,抗震設防烈度為7度。
該設計采用BIMMAKE或Revit結合圖紙進行土建模型的創(chuàng)建,模型創(chuàng)建過程中可以將BIMMAKE模型無縫導入到Revit中,不建議反向導入。通過BIMMAKE能夠簡單快速的進行土建模型創(chuàng)建,一鍵處理模型重面,快速繪制跨度間的梁板,能夠做深化設計進行快速砌體排磚。
采用廣聯(lián)達專業(yè)機電BIM軟件MagiCAD2020 for Revit2019(以下簡稱MC) ,結合圖紙完成案例工程機電模型建立,模型中包含但不限于機電各專業(yè)管線、管件、附件、設備、支吊架(不少于兩個專業(yè))。 根據(jù)機電管線配色方案(配色為常規(guī)配色或自定義)為機電管線、附件、設備進行配色; 根據(jù)綜合管線排布原則對所建機電管線進行管線綜合排布調整; 利用MC機電管線交叉快速處理功能對交叉碰撞管線優(yōu)化處理; 利用MC碰撞檢查對優(yōu)化調整完成的機電管線進行碰撞檢查,對存在碰撞位置再次進行優(yōu)化調整,直至管線間不存在碰撞;利用MC孔洞預留和開洞功能對機電管線穿土建墻體進行孔洞預留開洞;利用MC碰撞檢查對所建模型進行整體碰撞檢查,包含機電各專業(yè)之間,機電與土建之間的檢查,對存在碰撞位置進行調整優(yōu)化,直至不存在碰撞。
通過導入土建與機電模型,在虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP進行效果和交互處理,同時對項目概況、實施過程等進行適當介紹,最后通過BIMVR進行展示;在VDP中對機電專業(yè)某個系統(tǒng)的局部進行動畫運行模擬,對土建結構局部進行施工動畫模擬,對重要節(jié)點的施工工藝模擬。也可采用LUMION軟件對模型進行漫游渲染。
本次設計主要采用了實際操作的方式,通過對烏審旗沙爾利格小學綜合教學樓及周轉宿舍的建模表現(xiàn)這一課題的研究讓筆者對于BIM應用技術具有初步的認識,清楚BIM建模的每一個過程,將書本上的概念轉化為實際中的應用。
圖1.2 建筑立面圖
2.Revit模型的創(chuàng)建
2.1 模型創(chuàng)建的前期準備
畢業(yè)設計本身就是一個難度大、工程量大的作業(yè),而且此次筆者的設計還是關于BIM的建模與表現(xiàn),難度更是不小。筆者在此之前從來沒有接觸過BIM這一方面,這方面的軟件更是不清楚,而且專業(yè)相關的軟件,只有CAD有一點點的基礎,這次設計甚至連要用哪個軟件都不清楚,所以這個課題對筆者來說真的是很困難的。所以在做這個畢業(yè)設計之前,做了很多的準備。先是對任務書進行了初步研究分析,同時又跟著老師學習了一段時間的機電建模,還從圖書館借閱相關的資料,以及上網(wǎng)搜素相關的視頻資料等。在覺得自己對任務書有了一定的了解之后才開始做建模。建模之初需要先進行安裝軟件于BIM技術的建模與表現(xiàn)配套軟件,主要軟件有以下幾個:
1)廣聯(lián)達BIMMAKE;
2)廣聯(lián)達MagiCAD 2020 for Revit 2019、
3) 虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP、BIMVR;
4)Revit 2019;
5)Microsoft Office Word、PowerPoint、Project;
6)其它 BIM 相關軟件
圖2.1 軟件安裝示意圖
在軟件安裝的同時,筆者先進行資料的處理,一個是圖紙的處理,另一個是關于族的處理。筆者的這套圖紙中主要包括建筑圖紙、結構圖紙、暖通圖紙、水施圖紙、電氣圖紙。筆者需要把每個專業(yè)的圖紙都分割好,順便將圖紙中多余的內容去掉,這樣方便后期建模時圖紙的導入和建模。族用漢語意思來講就是聚集,而Revit里的族也是如此,Revit里的族有很多種,包含了建筑物的每一個構配件,這些構配件的族都聚集在一起就形成了一個完整的建筑物。而族的創(chuàng)建也是十分復雜的,在此次設計中就不過多描述關于族的創(chuàng)建,故直接使用系統(tǒng)中自帶的族。
在軟件安裝完成后就可以開始建模,筆者打開Autodesk Revit 2019軟件,并且新建一個項目樣板(項目樣板是建立項目的基礎設置,它就像一個模子,由多種族構成,在項目樣板的基礎之上,才可以建立一個完整的項目),進入到正式的繪圖頁面。進入界面之后,我們需要進行一個很簡單的操作,那就是將項目瀏覽器和樓層平面圖例分開(筆者習慣將樓層平面圖例放在左邊,項目瀏覽器放在右邊)。用鼠標將項目瀏覽器拖至Revit 右邊界面邊緣處,這樣方便我們在后期的模型建立。
圖2.2 Revit界面圖
圖紙比例設置完成后,可以在我右側項目瀏覽器中,看到四個方向,"東,西,南,北"可以隨意選擇其中一個。然后打開立面圖繪制頁面,進入立面圖繪制頁面以后,點擊“確定”按鈕,系統(tǒng)將自動切換圖像頁面。進入立面繪制頁面后,需要根據(jù)建筑物的樓層數(shù)、層高,繪制多條標高線條,在菜單欄的“建筑”的選項中,選擇“標高”工具,繪制標高。
繪制標高時,筆者是從左向右繪制。標高的說明就會出現(xiàn)標高線條的右方,由右向左畫標高時,標高的說明就會出現(xiàn)標高線條的左側,繪制完標高后,我們需要選中標高線,這時就可以看到在沒有顯示標注的一側會出現(xiàn)一個小方框,此時可以點擊這個小方框,點擊過后這一側也會出現(xiàn)標注。注意繪制的時候,Autodesk Revit會自動顯示提示線條,使標線長度保持恒定。按照設計樓層,繪制完成標高后,我們點擊標高的名稱。以及標高的數(shù)據(jù),需要將標高命名為F1,F2...。這樣我們就完成了標高的建立,完成標高后,我們就可以開始繪制軸網(wǎng)。
由于筆者的圖紙在進行軸網(wǎng)繪制時采用“拾取”的方式時,軸網(wǎng)比較混亂,不容易拾取,也為了減少失誤,提高效率,故采用手動繪制軸網(wǎng)的方式。
因為該套圖紙的軸網(wǎng)左右不對稱,故在繪制之前需要先將軸線間的距離分別計算出來。在Revit窗口右側的項目瀏覽器中,選擇樓層平面中的“F1”點擊進行確定。我們會進入到一樓平面的繪圖頁面。我們可以在上方的選項卡菜單中,選擇“建筑-軸網(wǎng)”,大家可以在四個方向范圍里的空白處開始繪制軸網(wǎng)。在繪制軸線時,單擊空白區(qū)域,之后進行水平拖動或垂直拖動,這樣我們就繪制成功了第一條軸網(wǎng),在繪制軸網(wǎng)時,我們一定要注意要垂直或者水平進行拖動,而且在繪制軸網(wǎng)時從左向右,從下向上繪制,這樣我們就可以保證軸網(wǎng)的標注是正確的,以免發(fā)生不必要的錯誤。接下來我們可以重復做上述工作,繪制余下的軸網(wǎng)。繪制余下軸網(wǎng)是一定要注意軸線與軸線之間的距離。我們也可以在繪制成第一條的時候選擇復制或者陣列,隨便設定一個距離,等畫完所有的軸網(wǎng)后,再進行修改距離,注意修改距離的時候,先選中一個軸線,修改左側的距離,再選擇下一根軸線,同樣修改左側的距離,直到全部修改完。
我們完成一個方向的軸網(wǎng)繪制后,可以對軸網(wǎng)的長度進行統(tǒng)一的調整,任意點擊選中一個軸線。會發(fā)現(xiàn)在軸網(wǎng)的數(shù)字標注下方會出現(xiàn)一個小的空心圓圈,鼠標指向空心圓圈并出現(xiàn)一條虛線可以連接到所有的軸線時,我們可以拖動空心圓圈直到到達自己需要的長度后,停止拖動,這時所有的軸線都已經(jīng)被拉長了。完成一個方向的軸網(wǎng)繪制后,我們重復以上操作完成其他方向的軸網(wǎng)繪制,但是我們需要在繪制完第一條的軸網(wǎng)后將名稱需要修改為A,確定第一條軸線的名稱之后,其后的所有軸線就會自動根據(jù)第一條的規(guī)則進行依次標注,逐步繪制多條軸線后,即可完成軸網(wǎng)的繪制。繪制軸網(wǎng)完成后,我們需要調整一下軸網(wǎng)的位置,一定要將軸網(wǎng)放置于四個立面標志的方向里,如果不在四個方向里會影響我們三維圖的視角,我們需要將其移動至軸網(wǎng)之外(注意,這四個方向都是有兩部分,一定要將其都選中后再進行移動)。軸網(wǎng)和標高一旦完成,我們就開始繪制基礎,柱子或其他結構。 |
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