CC BY
47Создание информационной модели и расчет этажа административного здания
Блохина Нина Сергеевна,
к.т.н., доцент кафедры «Прикладная математика», Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), [email protected]
Малыгин Кирилл Михайлович
студент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), [email protected]
BIM (Building Information Model) бурно внедряется в процесс проектирования строительных объектов. Информационная модель здания - это пригодная для компьютерной обработки структурированная информация о проектируемом, существующем или даже утраченном строительном объекте. С помощью такой модели возможна совместная работа различных специалистов (архитекторов, конструкторов, специалистов в области расчета конструкций и.т.д.). На протяжении всего жизненного цикла модель здания является базой данных объекта, в которой хранятся данные по всем разделам и стадиям проектирования. Однако, передача информации из комплекса, который формирует информационную модель в расчетный комплекс, нуждается в корректировке квалифицированными специалистами. Полностью доверить расчет и проектирование программным комплексам пока не возможно. В данной работе описывается создание 3D модели этажа административного здания в программном комплексе Revit. Затем информационная модель передается в расчетный комплекс ЛИРА САПР, где производится расчет аналитической модели заданной конструкции. Экспорт информационной модели производится с использованием IFC формата.
Ключевые слова: BIM, ЛИРА САПР, REVIT, информационная модель.
Строительная отрасль имеет сложную организационную структуру. Весь процесс проектирования и строительства очень сложен и раздроблен, в процессе участвуют разные функциональные отделы: архитектурные мастерские, конструкторские бюро, технологи, подрядные и субподрядные организации, поставщики, владельцы. Эффективность взаимосвязи всех участников строительства определяет качество будущего проекта. Идея совместной работы отдельных функциональных отделов была предложена еще в начале 90х годов. До этого в промышленности преобладала исключительно функциональная организация труда. В отличие от линейного подхода, свойственного функциональной организации, в совместном все процессы протекаю параллельно, таким образом, все сотрудники находятся в постоянном тесном взаимодействии. Одним из основных недостатков функциональной организации является малая степень взаимодействия участников проекта, и как следствие этого, на принятие решений затрачивается много времени. При совместной организации нагрузка распределяется быстрее и эффективнее, а трудовые ресурсы задейству-ются оптимально. Это позволяет минимизировать риски, связанные с переделыванием и выполнением лишней работы. Для совместной работы различных функциональных отделов необходима единая информационная модель, доступная всем участникам работы на любой стадии проектирования.
При распределении прав доступа к центральной модели (модель выполняет роль базы данных) для всех участников проекта многих недостатков удается избежать, так как данные о состоянии объекта всегда актуальны и отображают все изменения в модели.
Таким образом, на протяжении всего жизненного цикла модель здания является базой данных объекта, в которой хранятся данные по всем разделам и стадиям проектирования. Подобный процесс работы стал возможен с внедрением BIM (Building Information Model).
На сегодняшний день с появлением BIM, иначе происходит процесс проектирования инженерных сооружений. Формируется информационная модель сооружения. Как правило, виртуальное здание разрабатывается в трехмер-
х
X
о
го А с.
X
го m
о
ю 5
M О
to
О)
о
сч
ю
OI
О Ш
m х
<
m о х
X
ном пространстве, это существенно упрощает представление, восприятие и понимание проекта.
Так как в виртуальном здании моделируются все процессы, происходящие с реальным объектом, становится возможным оценивать такие факторы, как энергопотребление, инсоляцию и т.д. Кроме того, большим преимуществом BIM технологий является возможность для проектировщиков анализировать различные варианты конструкции. Разработчики BIM-моделей должны быть специалистами широкого профиля. Они должны обладать всесторонними знаниями о процессе проектирования здания как единого целого, обязаны иметь представление о функционировании зданий после того, как оно будет построено. BIM также обеспечивает в режиме реального времени работу архитекторов, инженеров-проектировщиков, конструкторов, и других специалистов. Эта совместная работа значительно эффективнее, так как почти вся информации становится доступной уже на более ранних стадиях проектирования и строительства. Таким образом, оценить правильность того или иного решения можно значительно раньше, чем при традиционном методе проектирования, а это значительно снижает вероятность ошибок и снижает стоимость проекта. BIM открывает новые возможности, но также и обязывает ко многому. Для создания информационной модели здания успешно применяется программный комплекс Autodesk Revit. Для взаимодействия с различными участниками проекта используется трансляция форматов как в направлении участников, находящихся вне Revit-среды, для задания им исходных данных, так и в обратном направлении для включения полученных результатов в основной проект. В процессе трансляции форматов обеспечивается качественное согласование атрибутов данных (типов и весов линий, слоев и категорий, цветов и др.). Кроме использования трансляции непосредственно в форматы одной из сторон, участвующих в обмене данными, в Revit предусмотрено также взаимодействие с любыми САПР архитектурно-строительного направления с использованием промежуточного IFC-формата, предназначенного специально только для обмена данными. Для такого обмена достаточно наличия в каждой САПР лишь двух трансляторов — из собственного формата в IFC-формат и из IFC-формата в собственный. Для подобной работы создается информационная модель здания (Building Information Model). BIM модель должна обладать следующими качествами:
должна быть правильно скоординирована и согласованна;
должна допускать необходимые корректировки;
должна позволять обрабатывать и анализировать свои данные.
Вначале создается информационная модель здания в ПК Revit. Эта программа отличается от своих аналогов тем, что позволяет интегрировать в себя разные программные продукты, в частности ПК Лира САПР. Что, в конечном счете, упрощает передачу модели в эти продукты. Таким образом, появляется возможность передать модель быстрее и с большим набором параметров, чем при передаче через IFC формат. Чтобы выполнить статический расчет, проектировщик должен предпринять следующие действия. В ПК Revit. создается сетка осей для проектирования здания. Затем по этим осям моделируется требуемый ему объект, задаются необходимые параметры, такие как материал стен, перекрытий и колон. В данной работе рассматривается проектирование одного этажа административного здания, представленного на рисунке 1.
Рис. 1. Модель этажа.
Этаж содержит двадцать пять колон, несущие стены и перекрытия, являющиеся потолком и полом этажа, а также несколько перегородок. Колона имеет сечение четыреста на четыреста миллиметров, материал конструкции - железобетон. Стены - несущие, имеют толщину триста миллиметров, материал - железобетон. Перекрытие также выполнено из железобетона и имеет толщину триста миллиметров. Далее в программном комплексе Revit задаются граничные условия, формируются нагрузки и т. Все эти параметры нужны для того, чтобы составить аналитическую модель. Увидеть ее можно изменяя отображение модели в 3D виде. Эти параметры переданы путем установки надстроек ПК Лира САПР в ПК Revit. Это возможно, используя выборочную установку программного продукта Лира САПР. В этом случае, при выборе компонентов, которые будут установлены, ставится галочка напротив строки «Импорт из Revit Structure». После предпринятых шагов в интерфейсе программы появится новая
вкладка «Лира САПР». В этой вкладке появляется возможность экспортировать модель в ПК Лиру или ПК Сапфир для дальнейшего расчета и корректировки. Данный метод позволяет ускорить и упростить расчет этажа, но имеет свои нюансы. А именно, все конструкции должны быть несущими. Если колона в ПК Revit была поставлена путем выбора «Архитектурные колоны», то данные колоны не отобразятся в дальнейшем расчете. Также, нюансы такого вида передачи - это неправильное определение материалов конструкции и искаженное представление сечения колон. Чтобы избежать большинство искажений, необходимо на первом шаге открыть модель в ПК Сапфир для проверки размеров и материалов, и в случае необходимости их откорректировать. А на втором шаге произвести экспорт модели в ПК Лира САПР. Расчет описанным выше методом займет меньше времени по сравнению методом путем экспорта через IFC файл. Но, следует заметить, что передача модели через IFC файл является более универсальной, так как может быть доступна в дальнейшем различными функциональными группами специалистов.
В данной работе представлен пример передачи модели через IFC файл. Расчет проводился с использованием некоммерческой версии ПК Лира САПР 2013. Более поздние версии имеют ограничение на количество полигонов и точек. В свою очередь, у старых версий нет таких ограничений, но не поддерживается импорт модели напрямую. Для того чтобы сохранить модель здания из ПК Revit в формате IFC, нужно экспортировать модель из этого же комплекса используя IFC «2x3 Coordination View 2.0», как представлено на рисунке 2.
чета. Пример сформированной аналитической модели приведен на рисунке 3.
Рис. 2. Окно экспорта модели.
После экспорта модели, запускается ПК Сапфир, и в нем необходимо выбрать опцию «Импорт модели...», после чего модель преобразуется в формат !РО. После открытия модели, нужно задать необходимые параметры. Так же нужно изменить интерпретацию колон на несущий конструктив, установить граничные условия у перекрытий и проверить правильно ли отобразились материалы всех элементов конструкции. После выполнения этих действий, формируется аналитическую модель для последующего рас-
Рис. 3. Аналитическая модель этажа.
В полученной модели необходимо проверить, все ли элементы отобразились. Следующими шагами являются выбор опций «Дотянуть» и «Пересечь» во вкладке Аналитика. Это необходимо для того, чтобы найти общие точки у элементов. Далее, необходимо сформировать триангуляционную сеть, предварительно настроив ее параметры: четырехугольная триангуляция пластин с шагом 0,4 метра. Конечным шагом в ПК Сапфир является экспорт в ПК Лира САПР, используя соответствующую кнопку во вкладке «Аналитика».
В ПК Лира САПР, мы проверяем конструктивные характеристики элементов, такие как -жесткость, материал, метод армирования. Эти характеристики может задать сам пользователь, а может выбрать из предоставленных вариантов, что представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Жесткости и материалы.
По умолчанию, загружений в этом комплексе два: нагрузка от стен и собственный вес конструкции. При выборе нужного варианта загруже-ния, изменяются нагрузки на нашу конструкцию. Самым последним шагом в расчете - это нажа-
х
X
о
го А
с.
X
го m
о
ю 5
M О
to
тие на кнопку «Выполнить полный расчет». Так как все шаги были выполнены верно, расчет прошел успешно. Результат расчета от нагрузки ненесущих стен (изополя напряжений по Оу) представлен на рисунке 5.
Рис. 5. Изополя напряжений Qy.
В заключение можно отметить, что применение BIM - Building Information Modeling (Информационное моделирование здания) является закономерным явлением совершенствования методов проектирования строительных зданий и сооружений. Его внедрение обусловлено велением времени и развитием информационных технологий. Однако, на данном уровне развития BIM технологий, а скорее всего и в дальнейшем, нельзя обойтись без строгого контроля со стороны инженера - проектировщика. Особенно это касается стадии экспорта информационной модели в тот или иной расчетный комплекс. Как правило, на этом этапе необходимо бывает произвести грамотную корректировку аналитической модели [3].
Information model development and administrative building level calculating
Blokhina N.S., Malygin K.M.
National Research Moscow State University of Civil Engineering (NRU MGSU)
BIM (Building Information Model) has been active implementation in process of engineering of object of construction. In paper was show that information model of building if suitable for computer processing and structured information about existed or even lost object.
This model implementation can made joint operation with various specialists (architects, designers, specialists in the field of structural calculations, etc.). It is show that during all stage of life cycle, a building model used as database of an object in which data is stored for all sections and stages of constructed. However, the transfer of information from the complex, which forms the information model to the settlement complex. In contemporary condition marked calculation and design of program complex yet is impossible.
In this article described creation of 3D model of level of administrative building in program complex Revit.
After this process, information model translated to calculated complex Lira SAD, that realize calculated of analytic model of specific constructed object. The information model is exported using by IFC format.
Keywords: BIM, CAD Lira, REVIT, Information model
References
1. BIM technology. The essence and features of the introduction
of information modeling of buildings. V. Talapov. DMK Press Publishers, 1915.
2. Autodesk Revit Architecture. Official training course. James
Wandezand, Phil Reed, Eddie Krigel. Publishing House DMK Press, 2017. 3. Blokhina N.S. Lyovina D.A. Creating a 3D model of a core structure in the Revit software package with the subsequent calculation of an analytical model of a given structure in LIRA CAD // Innovations and investments. 2019. №1. p 172-17.
Литература
1.Технология BIM. Суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий. В. Талапов. Издательство ДМК Пресс, 1915.
2. Autodesk Revit Architecture. Официальный учебный курс. Джеймс Вандезанд, Фил Рид, Эдди Кригел. Издательство ДМК Пресс, 2017. 3. Блохина Н.С. Лёвина Д.А. Создание 3D модели стержневой конструкции в программном комплексе Revit с последующим расчетом аналитической модели заданной конструкции в ПК ЛИРА САПР // Инновации и инвестиции. 2019. №1. стр 172-17.
