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基于BIM可视化漫游技术在综合实验楼项目中的应用研究

2025-09-07 79 上传者：管理员

摘要：随着建筑行业的蓬勃发展，工程项目的复杂性和规模性不断增加，传统工程管理模式已逐渐无法满足现阶段需求。BIM技术作为一种高效的建筑信息模型技术，能够通过数字信息技术提供完整准确的建筑工程信息，具有明显的技术优势。本文旨在探讨基于BIM可视化漫游技术在建筑工程项目中的应用，分析其优势、应用流程及具体案例，以期为建筑工程项目的信息化管理提供参考。

关键词：
BIM技术
信息化管理
可视化漫游
建筑工程项目
绿色建材
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现代建筑工程以推广装配式建筑､智能建造与建筑工业化､绿色建材为目标[1],工程项目的复杂性､规模性和不确定性,使得传统管理方式难以实现对项目全过程的精准控制｡BIM技术作为一种新型科学数字化技术,通过构建三维数据模型,实现对建筑工程项目的全面信息化管理[2]｡基于BIM的可视化漫游技术,更是将BIM技术的优势进一步拓展,为建筑工程项目的决策､设计､施工和运维等阶段提供了更为直观､高效的管理手段,有利于促进建筑领域的创造､制造､建造融合发展｡

1、BIM可视化漫游技术的原理及应用优势

BIM可视化漫游技术的原理主要是利用BIM软件构建三维数据模型,将三维数据模型导入虚拟现实平台,通过渲染和交互技术,实现虚拟漫游｡BIM可视化漫游技术在建筑工程项目中优势显著[3]｡通过虚拟漫游,用户可以直观了解建筑工程项目的整体布局和细节特征,为项目决策提供依据｡设计师可利用虚拟漫游技术,对设计方案模拟和优化,提高设计质量和效率｡通过虚拟漫游,施工人员可预先了解施工现场的环境和条件,制定合理的施工方案,降低施工风险｡运维人员可利用虚拟漫游技术,对建筑物实时监测和维护,提高运维管理水平[4]｡

2、综合实验楼项目案例分析

2.1项目概况与重难点分析

本项目位于广西H市区农业科学院内部,项目规划用地面积7633.3m2,总建筑面积18000m2｡政府要求场地内保留众多乔木,场地局限,周边现有建筑围绕,如何处理好实验楼,保留树木和周边现有建筑之间的关系,是项目难点之一｡涉及专业有建筑､结构､给排水､暖通､电气､基坑支护､智能化､实验室专项､幕墙､发电玻璃专项等,业主开工的硬性条件导致设计周期短,难度大｡

2.2技术措施与BIM应用

项目利用SketchUp､Rhino､Revit2017､Civil3D､Infraworks等软件进行建模,利用ArchiCAD､PKPM､盈建科等软件进行分析和参数化设计,结合Ecotect､众智日照等进行渲染｡明确了各专业的出图范围､正向设计流程､专业协同机制｡针对项目的正向设计特点,制定了两种协作模式｡项目专业内采用工作集协同的方式,专业间采用链接协同方式进行协同设计｡各方协同基于协同平台,实现模型轻量化､在线评审､工程资料管理､项目照片､成果存档､多端协同等功能｡

2.3深化设计

2.3.1模型深化设计

利用BIM可视化漫游技术,专业内部､专业间的信息交换共享均基于不断深化的BIM模型｡减少了根据专业内､专业间设计变化导致的分别调整各平面图纸的工作步骤,避免了设计信息的丢失错漏｡利用BIM可视化漫游技术基于Revit及其设计插件的软件应用方案,通过BIMSpace软件的功能,辅助建筑设计,验证部分规范强条,并在Revit中完成所有平､立､剖､大样图､门窗图的平面表达及图纸深化工作,提高设计工作效率｡利用BIM可视化对内部竖井进行展示,对美观性､合理性进行分析和优化,提高项目决策效率｡

2.3.2幕墙深化设计

建筑幕墙的设计直接影响到建筑造型､结构承载和工程成本｡如图1所示为幕墙整体模型,由于Revit的本身协同设计,可以让幕墙和其他专业进行同时设计,设计阶段就能发现交接碰撞问题,体现了BIM的提前预警和协同共享的价值｡如图2所示幕墙连接节点,BIM三维设计可有效保障幕墙造型,同时在设计过程中,可将设计落实到每根杆件,每个螺丝钉的位置,每块嵌板的偏移角度,从而可使幕墙设计更有效地落地｡通过前期精确的建模方式,为施工单位提供精确的材料清单列表,帮助施工有效地控制成本｡

2.3.3结构性能化设计分析

将Revit模型导入YJK中,并对结构模型进行弹性分析计算｡本项目入口处存在跃层柱,需对其进行屈曲分析将YJK模型转换到sap2000中,对本项目跃层柱进行屈曲分析;跃层柱设计时,计算长度系数应按屈曲分析的结果与规范要求取大值;为保证跃层柱具备足够的抗剪､抗弯承载力,跃层柱的剪力按本层其他非跃层柱剪力取值,进行包络设计,确保结构具备足够的安全性｡以整体模型计算长度为例,根据实际受力情况,第1阶整体屈曲模态Factor=25.038,第2阶整体屈曲模态Factor=36.758,Mode3中底都跃层柱X向屈曲Faetor=38.296,Mode3中底都跃层柱Y向屈曲Faetor=38.905,全楼D+L屈曲分析工况下跃层柱轴力分别为16086.53KN和15875.23KN,取不利轴力16086.53KN｡那么柱子的屈曲临界荷载为P=16086.53×38.296=616049.75KN,反算有效计算长度:

图1幕墙整体模型

图2幕墙连接节点

柱屈曲时的计算长度仅为6.88m,其计算长度系数为6.88/12.5-0.55｡远小于SATWE程序计算时所取计算长度系数1.25,因而整个跃层柱在竖向荷载和水平荷载作用下,完全满足结构的受力要求,安全可靠｡

2层及各层中庭部分存在楼板开大洞的情况,为保证在地震作用下结构的安全性,在sap2000中进行中震应力分析,根据应力分析结果,找出楼板薄弱部分｡为保证结构安全性以及水平力的传递,楼板开大洞对应的上下层楼板薄弱部分板厚加厚处理,双层双向配筋率不小于0.25%;按应力分析结果,配置附加钢筋｡

根据不同结构形式的周期比分析,本项目地震作用下框剪结构的扭转效应较框架结构更为明显,同时因建筑功能的空间限制,最终选择框架结构形式｡

3、技术亮点

3.1BIPV系统光伏组件的应用

利用被动式太阳能技术设计中庭､风廊､观景平台､屋顶平台､花园等;利用主动式太阳能技术设计BIPV建筑光伏一体化､发电玻璃､发电墙､发电屋面等｡如图3所示为架空层屋顶微气候分析｡架空屋顶形成气候微环境,利于通风与隔热,且增加室外公共活动交流空间,活动空间中间种植金桂树,增加了观赏性能｡

图3架空层屋顶微气候分析

屋顶方案设计如图4所示,屋顶设置光伏板,对太阳能进行有效收集,节约能源｡根据光伏组件的应用场合､功能以及安装方式不同,BIPV系统主要分为光伏幕墙､光伏采光顶､光伏遮阳板等｡光伏幕墙替代中空玻璃,具有保温､隔热､降噪功能;光伏采光顶满足建筑采光需求,主动节能提供电力;光伏遮阳板代替建筑构件,同时提供电力｡本项目屋顶安装太阳能光伏系统,南侧和东侧窗户玻璃均采用透明光伏玻璃发电系统,太阳能光伏系统不会产生任何废弃物,无污染､噪声等公害,是理想的清洁能源;且太阳能热水系统建设周期短,方便灵活,而且可以根据用水量的增减,任意添加或减少太阳能方阵容量,不用燃料,运行成本低,避免浪费｡

3.2消防疏散分析

通过BIM(建筑信息模型)漫游技术进行消防疏散分析,采用可视化的方法研究建筑内人员疏散情况,并对易发生拥挤的疏散通道进行优化｡

图4屋顶方案设计

通过漫游,可以直观地观察人员在疏散过程中的移动路径､速度和状态｡如图5所示为将BIM模型导入Pathfinder进行疏散分析,得到出口房间人员疏散时程曲线｡将优化后的BIM模型导入Pathfinder等专业疏散软件,在Pathfinder中设置疏散人员的数量､分布､移动速度等参数,以及疏散场景的具体条件｡使用Pathfinder进行疏散模拟,模拟火灾等紧急情况下人员的疏散过程｡分析模拟结果,评估疏散路径的合理性､疏散时间的可行性以及疏散过程中可能遇到的问题｡根据Pathfinder的模拟结果,对疏散路径和布局进行进一步优化,针对识别出的拥挤区域,调整疏散通道的布局,增加疏散宽度,以减少人员疏散时的拥堵和延误｡确保疏散路径畅通无阻,疏散时间满足安全要求,将优化后的方案反馈到BIM模型中,进行进一步的验证和完善｡

3.3楼梯净高分析

如图6所示利用BIM(建筑信息模型)漫游进行楼梯净高分析,以及净高检查面的设置,旨在识别并修改不满足净高要求的楼梯构件｡确保已安装并配置好BIM软件(如Revit)及所需的插件工具(如橄榄山-机电通用､Fuzor等)｡导入或创建楼梯的BIM模型,确保模型准确且完整｡使用插件工具进行净高计算,以橄榄山-机电通用插件为例,找到机电通用选项卡中的“计算净高”功能｡根据模型实际情况,选择按照房间或楼板进行指定,并指定计算警告区域的方式,勾选需要进行净高计算的构件类型,并设置颜色标记以便区分不同净高区域,执行净高计算,软件将自动分析并标记出不满足净高要求的区域｡根据实际情况,调整构件的尺寸､位置或形状,确保所有楼梯构件均满足净高要求｡

图5出口房间人员疏散时程曲线

图6利用插件工具进行楼梯净高分析

4、结束语

BIM可视化漫游技术仍处于发展阶段,需要建立统一的数据标准和规范,实现各类信息数据的标准化和规范化管理｡同时,利用云计算､大数据等技术手段,构建信息共享平台,实现信息的实时共享和协同管理｡未来还需加强技术研发和创新,提高BIM可视化漫游技术的成熟度和稳定性,确保BIM可视化漫游技术在建筑工程项目中的有效应用,推动BIM可视化漫游技术的快速发展｡

参考文献:

[1]叶浩文,苏衍江.关于我国建筑工业化发展的战略思考[J].土木工程学报,2024,57(12):1-8.

[2]张卫鸿.BIM技术在工程项目协同管理中的应用[J].中华建设,2019(1):66-67.

[3]邢洁鋆,栗煜,韩娅娜.基于BIM和WebGL技术的异步场景漫游方法[J].西北水电,2023(6):129-134.

[4]倪海桐,蒲鑫,罗钦“.Unity+BIM”技术在楼房三维场景中的应用[J].中国住宅设施,2024(8):65-67.

基金资助:百色职业学院2023年度校级科学研究项目“基于BIM可视化漫游技术在建筑工程项目中的应用研究”(BZKY2023A01);

文章来源:潘苑苑,吕玉莲,农卫萍,等.基于BIM可视化漫游技术在综合实验楼项目中的应用研究[J].科学技术创新,2025,(17):141-144.