一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法

摘要

本发明涉及一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法，包括以下步骤：在BIM软件中建立参数化幕墙BIM模型；对步骤a中构成BIM模型中的各模型单元进行内部碰撞检测；将幕墙BIM模型与外部相关专业的BIM模型叠加整合成任务模型，对任务模型进行外部碰撞检测；外部碰撞检测符合要求后输出碰撞数据，提交检测报告。本发明通过建立参数化幕墙BIM模型，并对该模型进行内部碰撞检测及与相关专业BIM模型的外部碰撞检测，利用其检测出的碰撞数据求出幕墙设计参数的最优解，从而确保BIM模型调整后方案可行，实现了大型建设工程项目中复杂幕墙系统的高效设计与施工，同时降低项目技术风险。本发明可应用于幕墙设计。

说明书

技术领域

本发明涉及幕墙设计，特别是涉及一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法。

背景技术

BIM（Building Information Modeling），又称为建筑信息模型，是一种新型的工程建设行业的计算机应用技术，通过设计、使用建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，在建设项目的策划、设计、施工、运营管理等阶段的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队、施工单位以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

当今许多复杂外形、多系统的大型建设项目，由于仅使用二维图纸作为其设计及各种专业数据的表达，不可避免存在各种结构、部件、设备等在空间上的干涉及碰撞，而此类干涉及碰撞问题在未使用BIM技术之前，仅能依靠反复手工比对来发现及解决。此外，大型建筑项目的工期都非常紧张，参与项目的设计团队组成复杂，对项目的进度及成本控制方面都有较高的要求，在多专业交叉的情况下，业主或项目管理方难以对每个冲突问题都进行细致的协调及管理。这些问题，常常导致各专业工种之间的频繁修改设计，各专业施工单位和设计单位也需要多次的协调，这无疑增加了项目的时间和经济成本。

具有空间曲面造型的建筑幕墙，在设计阶段就必须不断验证其技术方案的可行性，特别对于需要通过平面规则单元去拟合曲面造型的建筑幕墙而言，如何使得平面的幕墙单元板块在满足其幕墙使用功能、外观效果的情况下，实现幕墙单元板块的各控制尺寸参数的最优化，从而确保其空间造型与建筑设计完全一致，一直是当前幕墙技术领域的难点。但仅凭借二维图纸或三维效果模型这类传统的设计技术手段，很难对幕墙安装位置误差及外形尺寸进行精确的调整及控制，并最终影响整个建筑幕墙工程的成败。

针对以上技术难题，亟需一种针对性的技术方法或手段，以协助工程各方更有效的对大型、复杂建设项目的单元幕墙系统进行精确的参数化设计、控制、协调及管理。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法，使得单元幕墙内部,以及幕墙与周边的结构、机电等建筑部件的干涉及碰撞位置可通过该方法由计算机自动检测出来，并以此作为幕墙方案的自我修正或与外部相关专业协调修正的设计及管理技术手段。

本发明所采用的技术方案是：

一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法，包括以下步骤：

a.   在BIM软件中建立参数化幕墙BIM模型；

b.   对步骤a中构成BIM模型中的各模型单元进行内部碰撞检测，并根据检测结果选择优化设计或进入下一步骤；

c.    将幕墙BIM模型与外部相关专业的BIM模型叠加整合成任务模型，对任务模型进行外部碰撞检测，并根据检测结果选择优化幕墙BIM模型参数并返回步骤a或进入下一步骤；

d.   外部碰撞检测符合要求后输出碰撞数据，提交检测报告。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤b中，如检测得出的内部碰撞数据的容许误差在设定的限制范围之外，则将内部碰撞数据导入内部处理模块并运算出模型单元尺寸参数的最优解，返回步骤a，对幕墙BIM模型进行修正及更新；如碰撞容许误差在限制范围内，则进入步骤c。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，外部碰撞检测结果误差在范围外的，将外部碰撞数据导入外部处理模块并求幕墙定位参数最优解，返回步骤a，根据最优定位参数的数据对幕墙BIM模型进行修正及更新；如碰撞容许误差在限制范围内，则进入步骤d。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的参数化幕墙BIM模型包含主要零部件名称及ID号、模型单元的空间定位、几何尺寸、三维形状构成，模型单元的控制尺寸及空间定位均采用参数化控制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述参数化幕墙BIM模型中留有数据接口方便参数的调整及更新，最优尺寸参数的数据该数据接口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤d中，检测报告中包括碰撞的形式、碰撞位置及碰撞部件的ID号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述最优解采用包括但不限于转化为目标规划函数的数学求解方式求出。

作为上述技术方案的进一步改进，所述相关专业BIM模型包括建筑、结构、暖通、机电BIM模型。 

本发明的有益效果是：本发明通过建立参数化幕墙BIM模型，并对该模型进行内部碰撞检测及与相关专业BIM模型的外部碰撞检测，利用其检测出的碰撞数据求出幕墙设计参数的最优解，从而确保BIM模型调整后方案可行，实现了大型建设工程项目中复杂幕墙系统的高效设计与施工，同时降低项目技术风险。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的设计流程图。

具体实施方式

一种通过BIM技术的幕墙碰撞检测方法，包括以下步骤：

a.         在选定的BIM软件平台中建立完整的参数化幕墙BIM模型。

b.         根据检测任务的需要，选择幕墙系统内不同的模型单元、类型或范围，对各待检模型单元进行内部碰撞检测。检测结果将提交程序进行判断：如碰撞数据的容许误差在其限制范围之外，则将其碰撞数据导入内部处理模块，模块将运算出其幕墙模型单元尺寸参数的最优解，并返回步骤a，最优尺寸参数的数据将输入步骤a的数据接口，对幕墙BIM模型进行修正及更新；如碰撞容许误差在限制范围内，则进入下一步。

c.          将幕墙BIM模型与外部相关专业的BIM模型叠加整合成任务模型，对任务模型进行外部碰撞检测，并根据检测结果选择优化幕墙BIM模型参数并返回步骤a或进入下一步骤。将幕墙BIM模型与外部其他相关专业BIM模型严格按照设计图纸的定位、相互关系,在适当的BIM软件环境下进行叠加及整合，以形成一个分层次、符合工作任务需求的阶段性或最终整合的任务模型。针对幕墙系统与其它相关专业之间的碰撞问题，对待检模型进行外部碰撞检测。外部碰撞检测结果的容许误差在范围外的，将外部碰撞数据导入外部处理模块并求幕墙定位参数最优解，返回步骤a，根据最优定位参数的数据对幕墙BIM模型进行修正及更新；如碰撞容许误差在限制范围内，则进入下一步。

d.         幕墙BIM模型在满足内部碰撞和外部碰撞检测条件后，输出外部碰撞数据，向相关专业或BIM模型总协调方提交检测报告。输出报告数据后，即退出检测系统。

上述的参数化幕墙BIM模型包含有工程项目中能满足检测任务需要的幕墙各主要零部件名称及ID号、模型单元的空间定位、几何尺寸、三维形状构成等必要信息。模型单元的控制尺寸及空间位置均采用参数化控制,并留有数据接口方便其参数的调整及更新。

优选的，步骤d中，检测报告中包括碰撞的形式、碰撞位置及碰撞部件的ID号等信息，可为工程各专业BIM模型的管理与协调提供技术依据。

在外部碰撞和内部碰撞的检测和调整过程中，最优解采用包括但不限于转化为目标规划函数的数学求解方式求出。

上述的相关专业BIM模型包括建筑、结构、暖通、机等专业BIM模型。 

上述碰撞数据的容许误差，是指能满足幕墙系统内或系统外的技术可行、功能完整、性能达标的情况下，其容许范围内的设计或构造尺寸数据的误差。

在本实施例中步骤b的单元模型尺寸参数与步骤c中的幕墙单元定位参数彼此独立。

本实施例的技术同时具有以下优点：

1、对幕墙工程设计中的容许误差作了精确的范围控制，在幕墙系统内部或外部的碰撞干涉不可避免的情况下，利用其检测出的碰撞数据求出幕墙设计参数的最优解，从而确保BIM模型调整后方案可行。

2、方法简单易于实现、适用范围广；可用于大部分建设项目中幕墙工程与其他专业的协同设计、施工与管理。

3、通过BIM的应用，可实现大型建设工程项目中复杂幕墙系统的高效设计与施工，同时降低项目技术风险。

4、提高了幕墙工程项目的设计、施工管理水平。

以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。本实施例中的设计方法尤其适用于曲面、异形的建筑幕墙系统的设计。