0 引言

　　目前，很多工程项目利用BIM技术进行建筑、结构、机电等模型的搭建，然后利用BIM模型进行施工模拟、可视化设计、辅助算量、碰撞检测等工作，其中，以机电专业为中心的深化设计应用最深，BIM价值体现最高。利用常规门族绘制的BIM模型，在运行碰撞检测时可检测出管线与门在空间位置上重合的硬碰撞，如机电管线穿过门;但常规碰撞检测无法检测出管线和门的空间距离很近时影响门开启的软碰撞，特别是机电管线复杂、机电设备繁多的大型工程项目机电设备用房。因此，须采用新技术快速检测机电管线与门的软碰撞来规避机电管线影响门正常开启的风险。本文以天津平安泰达金融中心项目为实际案例进行该问题的研究探讨。

　　1 工程概况

　　天津平安泰达金融中心项目位于天津市河西区，总建筑面积约30.6万m²，包括56层办公楼、62层公寓楼、4层商业裙房、5层整体地下室。项目体量巨大，机电管线系统复杂，数量庞大，工程设计各类门窗达8 377樘，门窗与机电管线之间的软碰撞数量繁杂，项目门类型如表1所示。

　　表1 平安泰达金融中心项目门类型 

　　表1 平安泰达金融中心项目门类型

　　2 常规碰撞检测存在的问题

　　基于BIM技术的常规碰撞检测技术根据需求分别导出机电模型和建筑结构模型，然后利用Navisworks软件进行门与机电管线的碰撞检测。

　　其中，建筑模型中的门为软件自带族库中的普通门类型。该门类型在BIM软件中只显示门在关闭状态下的三维空间尺寸，因此，在进行碰撞检测时，无法显示门在开启范围空间内与机电管线的碰撞，在机电深化设计中，机电专业人员往往会忽视这一问题，从而导致现场施工完毕后门无法正常开启。

　　3 碰撞检测新技术

　　本文所述机电管线与门软碰撞检测方法是通过设计一种合理的非常规BIM门族实现快速高效地检测机电管线与门的软碰撞问题。平安泰达金融中心项目各专业采用Revit软件进行模型的搭建及数据交互，在该BIM软件中提取常规BIM门族文件，并基于此制作非常规BIM门族文件，将门开启的范围在该文件中表达出来，然后将其族载入原来建筑模型中替换常规BIM门族，与机电模型整合进行碰撞检测，检测流程如图1所示。

　　图1 碰撞检测流程  

　　3.1 提取常规BIM门族

　　准确的BIM门族是实现本研究方法的关键，BIM门族获得的途径主要包括软件提取、自建族2种方式，为了保障门类型及尺寸的最高精度，本文采用在软件中提取的方式获得常规BIM门族。

　　采用Revit软件进行项目建筑模型的搭建，自动生成建筑、结构、机电、设备等常用族库文件夹;在族库文件夹中的建筑平开门文件夹，分别提取单扇和双扇建筑平开门作为常规BIM门族;将提取出的族文件另存到本地文件夹并按设计图纸的门窗表对BIM门族进行命名，作为绘制非常规BIM门族的基础族文件。提取出来的常规BIM门族效果如图2所示(以单扇门为例)。

　　图2 常规BIM门族效果  

　　3.2 制作非常规BIM门族

　　在Revit软件中提取出常规BIM门族，由于常规BIM门族在建筑模型中的效果是关闭状态，无法体现出门开启状态下的空间布局范围，这也是发生机电管线与门软碰撞的决定性因素。因此，须对其进行优化，制作成满足需求的非常规BIM门族。经过对Revit软件相关功能及使用需求的研究，确定了添加可调角度、添加扇形区域参数2种非常规BIM门族的绘制方案。

　　1)可调角度的非常规BIM门族

　　在Revit软件中加载常规BIM门族(以单扇门为例)，对常规门族进行参数化修改，通过拉伸常规模型绘制门板，分别添加门板宽度和门开启角度参数，门板宽度为常规门族的默认宽度。此方法的重难点是设置门开启角度的参数驱动，成功设置参数驱动后可根据需求实时调整门的开启角度，以满足碰撞检测需求(见图3,4)。

　　图3 参数化门族平面示意  

　　图4 参数化门族立面效果  

　　2)添加扇形范围的非常规BIM门族

　　在Revit软件中加载常规BIM门族(以单扇门为例)，根据门的高度和宽度在门开启的方向拉伸常规模型绘制半透明的常规模型，此扇形的半透明常规模型即为门开启的范围，扇形区域覆盖整个门开启的范围，高度同门的高度，一侧与门平齐，如图5所示。

　　图5 添加扇形范围的非常规BIM门族效果 

　　绘制完毕后另存为非常规BIM门族，并根据建筑门窗表中所有尺寸的防火门进行修改完善，制作单扇和双扇非常规BIM门族，该门族中半透明的扇形区域和门板形成一个整体，族类型属性为门。

　　根据此方法分别绘制单扇和双扇可开启角度的非常规BIM门族，并保存为族文件。

　　通过以上两种方式制作的非常规BIM门族都可在门开启的方向进行空间范围的延伸，为机电管线与门软碰撞的检测提供模型依据。由于只添加开启角度的方式无法完全覆盖门开启范围，综合考虑选择添加半透明扇形区域的方式绘制非常规BIM门族，进行与机电管线的软碰撞检测。

　　3.3 处理建筑模型

　　完成非常规BIM门族的创建之后，须将非常规BIM门族载入本项目建筑BIM模型中，替换原有门的类型，效果如图6所示。进行BIM门族替换时须根据建筑平面图防火门的类型、位置、开启方向及地面高程、门槛高度准确放置门族，建筑模型的准确性是机电管线与门软碰撞检测准确性的前提。

　　图6 可调角度门族建筑模型效果  

　　3.4 运行碰撞检测

　　将加载非常规BIM门族的建筑模型与相应楼层区域的机电模型相结合，作为碰撞检测的模型基础。

　　在进行碰撞检测之前，首先须将建筑模型中门的开启角度设置好，然后将建筑模型和机电模型导出NWC格式文件，再将NWC格式文件加载到Navisworks软件中，该软件可自动将所有系统族为门的构件归为一类，将建筑模型中的所有门作为检测模型1，机电管线作为检测模型2，运行碰撞检测，可一次性检测出该建筑模型和机电模型中所有机电管线与门的软碰撞问题。

　　通过上述方法针对本项目建立了非常规可调角度BIM门族，并全部加载到建筑模型中，根据需求设置门的开启角度为工程设计角度，各区域碰撞数量为办公楼65，公寓楼53，地下室45，商业裙房32。将碰撞检测结果反馈到机电单位进行模型完善，调整管线模型，最终解决全部软碰撞问题。

　　4 结语

　　经过实际案例检验，通过非常规BIM门族解决机电管线与门的软碰撞问题行之有效，与现有技术相比，本技术具有以下优点。

　　1)通过建立非常规BIM门族文件的方式进行软碰撞检测，方法简单，易于操作，且改进的非常规BIM门族不影响其他BIM应用。

　　2)根据设计图纸文件中门窗表的尺寸要求进行非常规门族的改进，在门开启的范围内按门的尺寸进行空间距离的模型延伸，或通过门开启角度进行开启方向的空间示意，具有科学性、适用性，满足机电管线与门软碰撞检测所需的空间要求。

　　3)通过应用本技术，可一次性、快速检测出机电管线与门的软碰撞问题，大大提高了大型复杂工程项目中不同专业之间的碰撞检测效率，同时，有效提升了机电管线的综合排布效率，为同类项目相关问题的解决提供了借鉴。