基于BIM正向设计的建筑防火审查工具研究.pdf
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1、第 15 卷 第 3 期2023 年 6 月Vol.15 No.3Jun.2023引言2017 年前后“BIM 正向设计”的提法及实践逐步增多。正向设计最大的优势在于模型直接来源于设计师,避免了中间二次“翻模”转义导致的信息遗漏和错误,再基于“设计师模型”生成施工图,图模一致性问题得到了很好的解决。进入“十四五”时期,建筑业提出“数字建造”的转型目标,同时开始启动城市信息模型(CIM,City Information Modeling)的研究和示范应用工作,在此背景下,BIM 正向设计的必要性与迫切性就凸显出来1。经过多年发展,正向设计在建模标准、管理流程、软件性能等方面都取得了很大进步。但整
2、体上来说市场接受度不高,远没有达到普及应用的水平,究其原因还是相较于传统设计方式其价值力彰显不够,对设计阶段本身及下游产业链没有形成足够的支撑。在此前的设计实践中,大多数开展BIM正向设计的企业(建设方、设计院)往往更注重正向设计的流程管理、生产周期及人力投入情况,而对于 BIM 在信息集成上的应用关注度略显不足。BIM 模型中的构件是具有几何和语义特征的完整对象,而不仅仅是像 CAD 模型中由点和线所定义的几何图形2。2020 年以来,湖南、广州、南京等省市相继推出基于 BIM 模型的施工图智能化审查平台,正式宣告BIM 模型智能审查时代的到来。张荷花等3 阐述了将BIM 模型智能检查工具应
3、用于湖南省 BIM 审查系统并实现基于机器的消防审查的应用实践。王佳等4提出了面向 BIM 消防智能审查的规范语义模型构建方法,实现消防规范条文的快速结构化表达,从而达到面向BIM 模型的消防智能审查的目的。乔长江等5 根据消防审查要点和 BIM 模型信息特点进行相关条文筛选和拆解,同时对 BIM 消防合规性基础信息进行归纳整理。上述研究对进一步完善智能审查技术,提升审查效率和准确率起到了促进作用。然而,以上研究主要面向施工图审查环节及规范条文的数字化解析,对于设计阶段的校审应用与信息集成提及较少。智能审查可以全面无死角审查,在很大程度上解放人力,提高设计质量和效率。但智能审查也不能是“无源之
4、水”,要顺利实现目标,在模型中集成审查信息就变得必不可少。从已推行自动审查的湖南、广州等地来看,2020 年之后颁布的有关标准要求中 BIM 模型内的消防设计深度仍然不足,导致消防设计信息本身不完整6。本文提出了一种在 BIM 正向设计阶段快速高效赋予消防审查信息的方法,并成功开发了基于此的消防自动化校审工具 AtCheck,为正向设计与自动审查的研究及应用提供新思路,供建筑设计从业者参考借鉴。1 工具概况【第一作者】陈炜(1985-),男,高级工程师,数字中心 BIM 研发总监,主要研究方向:建筑结构设计、BIM 技术研究与应用。基于 BIM 正向设计的建筑防火审查工具研究陈炜陈炜(重庆市设
5、计院有限公司,重庆 400015)【摘 要】【摘 要】BIM正向设计是BIM理念与技术深入融合后的必然选择,但就目前现状来看,仍然面临诸多挑战。近年来,随着创新监管方式及推进数字化交付等工作目标的提出,基于 BIM 技术的智能审查方法逐渐成为业内关注的热点。在 BIM 正向设计实践的基础上,提出了一种在 BIM 正向设计阶段快速高效赋予消防审查信息的方法,并成功开发了基于此的消防自动化校审工具 AtCheck,为正向设计与自动审查的研究及应用提供新思路,供建筑设计从业者参考借鉴。【关键词】【关键词】BIM 正向设计;建筑防火;自动审查;二次开发;Revit【中图分类号】【中图分类号】TU17
6、【文献标识码】【文献标识码】A 【文章编号】【文章编号】1674-7461(2023)03-0103-05【DOI】【DOI】10.16670/11-5823/tu.2023.03.18104AtCheck 工具运行平台是 Autodesk Revit 2021。Revit 作为一款普适性三维建模软件,其全面准确的建筑数据和强大的建模工具为建筑数字化打下良好基础7。同时 Revit 还提供了全面完善的二次开发功能,二次开发技术作为 BIM 学习与应用中的一个研究热点,具有积极的实用和理论价值,能够解决快速建模、信息管理以及数据交互等方面的一系列应用难题,从而提高工作效率、缩短工作周期,得到了建
7、筑业研究者广泛关注8。AtCheck 工 具 的 开 发 采 用 Visual Studio 2019 及Revit_2021_SDK,.NET Framework 4.8 框架,編程语言则采用当今流行的 C#。目前,工具实现了针对疏散距离、疏散宽度、防火门等级、防火门开启方向、前室面积、防火分区等主要建筑防火设计内容的自动审查,已在 2 个正向设计项目和近 20 个逆向验证及 BIM报审项目(包括初步设计阶段和施工图设计阶段)开展应用测试,累积建筑面积超 150 万方。2 功能介绍当前市场下,BIM 正向设计的合同工作周期与传统 CAD 设计相较略有延长或基本持平,因此,在正向设计阶段应用自
8、动审查,从技术和管理上需要解决四个问题:审查信息快速录入;模型数据解读提取;审查规则准确植入;便利的过程及结果反馈。AtCheck工具架构组成上分为三个模块:指引模块、审查模块、输出模块。指引模块负责标准导入及审查参数的高效录入,是前处理重要的一环。审查模块负责模型信息提取及审查规则植入,是整个程序的核心部分。输出模块负责前处理信息及审查结果的外显(图形或报告等)。工具面板如图 1 所示。图 1 AtCheck 工具面板2.1 指引模块常规 BIM 模型深度不足以完全支持消防自动审查,且建模方式、命名规则等标准不统一。为了快速、统一地补充建筑防火设计信息,指引模块功能可以分为模型直接输入及关联
9、信息生成两大类。本节介绍模型直接输入功能,关联信息生成将在第 3 节主要算法中介绍。模型直接输入功能主要包含初始参数、标准房间信息生成及检查工具等,标准房间的属性参数包括房间名称(可修改)、消防名称、功能编码、危险系数、百人净宽(可修改)、人员密度(自定义输入值大于 5,程序按固定座位数考虑)、距离限值等。其中,消防名称和功能编码参照建筑信息模型分类和编码标准(GB/T 51269-2017,以下简称编码标准)附录 A.0.3。危险系数是依据消防名称(与功能编码一一对应)定义的房间危险等级,程序内部定义的危险系数共分 10个等级,从 0 依次到 9,数字越大代表越危险,室外安全区域定义为 0,
10、一般功能房间的危险系数是 9,正确的疏散方向应是从危险系数高的房间指向危险系数低的房间。部分房间的消防名称、功能编码及其危险系数在程序中的定义如表 1 所示。表 1 程序定义的房间参数(部分)消防名称功能编码危险系数备注扩大前室12-18.50.10.911扩展定义疏散楼梯12-17.06.002附 A.0.3楼梯前室12-18.50.10.103附 A.0.3电梯前室12-18.50.10.209附 A.0.3合用前室12-18.50.10.303附 A.0.3走道12-18.10.104附 A.0.3病房12-06.14.109附 A.0.3会议厅12-09.55.359附 A.0.32.
11、2 审查模块审查模块分为审查判据生成、语义规则库及指标量化库三个部分,如图 2 所示。审查判据是在语义规则库的指导下提取模型数据,经过计算分析后生成的模型对象(或信息),如疏散距离审查中的分析路径(PathOfTravel 对象)和防火门开启方向审查中的门两侧房间危险性定义(通过属性信息获取)。与软件工程领域提到的语义模型9不同的是,审查判据依赖于原始模型,存在于原始模型中,即信息与模型相集成。消防设计信息在以出图为主的正向设计中基本沿用传统 2D 图形化的表达方式,存在相关信息集成度底、不易读取、复用困难等,而采用信息集成的方式则可以在一定程度上规避这些问题。语义规则库是对规范条文进行分析拆
12、解后的结构化语言表达,进而在程序中通过代码实现。语义规则库主要解决怎么审的问题,承担指导审查判据生成的功能,例如公共用房、走道、车库计算疏散距离的判据,其生成规则均有区别。并且语义规则库需要与指标量化库配合使用,两者之间是一对多的关系。指标量化库包含对规范条文按策略分类后的量化105基于 BIM 正向设计的建筑防火审查工具研究记录,是审查判断的数值准绳。消防规范中存在许多判断方式相同但限值要求不同的情况,例如建筑设计防火规范(GB 50016-2014,以下简称防火规范)对不同建筑类型的疏散门至最近安全出口的直线距离的规定。将量化库与规则库分离的策略模式,很好地适应了这一状况。图 2 审查模块
13、组成结构图2.3 输出模块输出模块的作用主要体现在两个方面:一是设计过程中将设计参数及时直观的以图形化方式显示便于修改及确认;二是审查阶段对结果的显示、加工、报告及导出等。图 3 展示了某地下车库一层防火分区面积平面图在设计过程中 AtCheck 自动审查的结果。图 3 地下车库防火分区自动审查结果展示3 主要算法在 2.1 节提及的房间标准化生成及检查工具,为创建、查询、修改富含消防功能信息的房间提供了便利。但是,消防审查涉及的概念及参数众多,将这部分信息完整载入模型,无疑工作量巨大。如果仅依靠前期录入的方式,会给设计师形成不小的负担。因为,一般来说,为正向设计项目生成房间是必要的,但是输入
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