基于6D BIM技术的双壁钢围堰碳足迹计算模型及应用研究.pdf
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1、第 4 期张红卫.基于 6D BIM 技术的双壁钢围堰碳足迹计算模型及应用研究基于 6D BIM 技术的双壁钢围堰碳足迹计算模型及应用研究张红卫(中铁二十二局集团第五工程有限公司,重庆 400711)采用日期:2023 03 02第一作者:张红卫(1981),男,本科,高级工程师,主要从事桥梁和隧道施工方面的工作。摘 要:在我国的“双碳”政策背景下,6D BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)作为近年来的热门技术正处于飞速发展阶段。以某工程采用的双壁钢围堰为例,阐述了 6D BIM 技术在工程实际中的应用。通过 Revit 软件建立 3D 模型,进行
2、碰撞分析,并利用 C#语言实现了 Revit 模型向 Midas Civil 模型的转换。依托 Fuzor 软件和 Navis-works 软件,完成了 4D BIM 和 5D BIM 的建立,对各阶段资源消耗进行统计,使钢围堰施工进度与资源消耗智能化、可视化。采用全生命周期评价(life cycle assessment,LCA)对碳排放进行测算,建立碳足迹计算模型,并对 QT Creator 集成开发平台进行二次开发,开发碳足迹计算系统、建立碳足迹因子库,实现 6D BIM 技术,为绿色建筑、低碳建筑的探索和实现提供参考。关键词:6D BIM 技术;双壁钢围堰;模型建立与转换;资源消耗;碳
3、足迹计算模型中图分类号:TU201 4 文献标识码:A 文章编号:1672 9889(2023)04 0027 05Research on Carbon Footprint Calculation Model and Application of Double-walledSteel Cofferdam Based on 6D BIM TechnologyZHANG Hongwei(China Railway 22th Bureau Group Fifth Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 400711,China)Abstract:Under the backgr
4、ound of dual carbon in China,6D BIM as a hot technology in recent years,is in a stage of rap-id development.Take a double-walled steel cofferdam used in a certain project as an example to explain the application of 6DBIM technology in engineering practice.The 3D model was established through Revit,t
5、he collision analysis wasperformed,and the Revit model was converted to the Midas Civil model using the C#language.Relying on Fuzor and Navis-works software,the establishment of BIM 4D and 5D models was completed,and the resource consumption at each stagewas statistically counted,so that the constru
6、ction progress and resource consumption of the steel cofferdam were intelligent andvisualized.The life cycle assessment(LCA)is used to measure carbon emissions,establish a carbon footprint calculation mod-el,and carry out secondary development of QT Creator integrated development platform,develop a
7、carbon footprint calcula-tion system,and establish a carbon footprint factor library.Realize 6D BIM technology to provide reference for theexploration and implementation of green buildings and low-carbon buildings.Key words:6D BIM technology;double-wall steel cofferdam;model building and transformat
8、ion;resource consumption;car-bon footprint calculation model 随着交通强国、数字中国等重大战略的提出,智慧建设的理念越来越多地体现在我国土木工程的建设中,各地的工程建设越来越重视创新、驱动的概念,朝着融合、发展的方向转变1。目前,我国正处于大力开展基础设施建设的阶段,对基础设施建设的速度、规模、质量与效益尤为重视。在信息时代,土木工程行业的高质量发展离不开数字信息技术,其中,BIM 作为当今智能建造的热点技术被广泛应用于工程施工领域。桥梁工程作为交通运输的咽喉,重要性不言而第 20 卷 第 4 期2023 年 8 月现 代 交 通 技
9、 术Modern Transportation TechnologyVol 20 No 4Aug.2023现 代 交 通 技 术2023 年喻。已有专家学者对桥梁工程领域的智能建造进行了研究。文武松等2以 BIM 技术为载体,完成了数据共享和业务集成,从而实现了桥梁施工过程中的数智化升级与数字孪生驱动的桥梁智能建造;搭建智慧工地以提升生产效率,实现了桥梁运营期智慧运维监测,最终形成了桥梁智能建造、智慧服务一体化综合管理平台。齐成龙等3以杭州湾跨海大桥为工程背景,围绕方案比选、接口设计、信息化建设管理、钢结构智能建造、智能梁场、装配式构件智能建造等方面,构建复杂环境条件下的大跨度铁路桥梁智能设计
10、与智能建造体系。杨元元4基于BIM 技术,对大型预制梁场智慧建造模式进行研究,搭建了智慧梁场协同管理平台,对我国的装配式桥梁工程建造新模式的发展具有深远意义。此外,杨云英等5基于 5D BIM 技术对建筑施工阶段的低碳信息集成管理技术进行探索,提出了 6D BIM技术的概念,并详细阐述了如何收集低碳信息、建立低碳管理模型,实现了 BIM 技术与低碳建筑之间的联动。姜彩琳6分析了建筑项目施工阶段的成本与碳排放的计算,利用工程计量造价系统,构建了基于 BIM 的施工成本和碳排放计算模型,进而构建出了低碳信息集成管理的 6D BIM。潘升等7以某海外建筑钢结构工程为例,详细介绍了 3D 模型、4D
11、进度、5D 成本、6D 构件状态的应用过程,强调了6D BIM 技术的高效与可视化管理,突出了 6D BIM技术在工程项目中的优势。近年来,5D BIM 技术以其明显的优势和广阔的前景被广泛应用于国内外建筑工程领域。随着我国“双碳”目标和绿色建筑领域发展要求的提出8,融入低碳信息集成管理技术的 6D BIM 技术也诞生了。然而,目前 6D BIM 技术仍处于理论阶段,关于其在工程实际中应用的文献资料很少,且现有文献大多偏向于对整个建筑工程的碳足迹计算与应用研究,基础设施碳足迹则相对被忽略。因此,本文依托工程实例,建立双壁钢围堰 BIM,对围堰施工进度与资源消耗进行关联模拟,并确定碳排放测算方法
12、,通过 QT Creator 二次开发碳足迹计算系统,建立碳足迹因子数据库,进而实现对双壁钢围堰全生命周期碳排放的实时监测与计算。本文完整介绍了6D BIM 在工程各个阶段的应用及其效果,体现了6D BIM 技术信息化、可视化、多维化、低碳化和可持续发展的优势。1 6D BIM 技术路线介绍6D BIM 技术路线如图 1 所示。图 1 6D BIM 技术路线2 3D BIM 的建立与转换2 1 BIM 的建立根据双壁钢围堰的设计图纸和参数,利用 Revit软件建立三维模型,精确反映钢围堰单元构件的定位及尺寸9,通过可视化效果模拟其预拼装过程。建立模型时,先建立各节段单元件的三维族库,然后将单元
13、件进行组拼,双壁钢围堰及施工平台模型如图 2 所示。图 2 双壁钢围堰及施工平台模型将 Revit 3D 模型导入 Navisworks 软件进行碰撞检测,快速查找出模型各单元件的碰撞点,并出具碰撞检测报告10。根据报告结果,不断对双壁钢围堰的设计方案进行优化,解决了传统的二维 CAD(计算机辅助设计)图纸无法避免错、漏、碰这一问题11。2 2 Revit-Midas Civil 模型转换Midas Civil 作为通用的空间有限元分析软件,广泛适用于桥梁、地下结构、工业建筑等土木工程领域12,尤其针对桥梁结构,在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多便捷的功能13。然而,利用Revit 软
14、件建立的 3D 模型无法直接转换到 MidasCivil 软件中进行结构分析。针对这一问题,本文基于 Revit 平台的 Revit API(应用程序接口)技术,借助 Visual Studio 平台上的 C#语言,实现 Revit 模型信息提取程序的二次开发,获取 Revit 双壁钢围堰82第 4 期张红卫.基于 6D BIM 技术的双壁钢围堰碳足迹计算模型及应用研究模型所含的几何参数、弹性模量、泊松比等模型信息,利用 C#语言编写 MCT 文件并生成接口程序。MCT 文件作为 Midas Civil 的数据文件,包含建模时模型所需的所有信息;把该接口放置于 Revit软件中,在交互的 GU
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