BIM-технология

Введение
BIM – это самая современная и совершенная технология проектирования, используемая в инженерно-строительной области.
Revit позволяет моделировать объект в 3D и черчение в 2D Проектировщик создает трехмерную информационную модель зданий. Каждый элемент в этой информационной модели имеет множество различных технических свойств. Эти свойства проектировщик может задавать самостоятельно и менять в любой момент. [2, с.43]
Помимо простых геометрических параметров, в информационной модели здания могут содержаться сведения и о структуре используемых материалов, и о их плотности, теплопроводности и прочих физических свойствах. После грамотного построения информационной модели здания, проектировщик может автоматически получить практически всю проектную документацию по проектируемому зданию, включая все виды чертежей, планы, схемы конструкций, таблицы ведомостей и спецификаций на материалы и изделия.
Виртуальный объект должен содержать всю геометрию и все свойства реального объекта. Естественно, без трёхмерной графики тут не обойтись.
Revit позволяет моделировать объект в 3D и черчение в 2D Проектировщик создает трехмерную информационную модель зданий. Каждый элемент в этой информационной модели имеет множество различных технических свойств. Эти свойства проектировщик может задавать самостоятельно и менять в любой момент.
Целью написания данного реферата является изучение теоретических аспектов программного комплекса Revit Architecture.
Из выше указанной цели можно выделить следующие задачи:
основные возможности программного комплекса Revit Architecture;
создание информационной модели исторического памятника.
Основные возможности программного комплекса Revit ArchitectureAutodesk Revit создана как полноценная САПР, которая позволяет заниматься архитектурным проектированием, проектировать инженерные системы и строительные конструкции, а также производить моделирование объектов строительства. Благодаря применению системы BIM над одним проектом может одновременно работать большое число специалистов разных профилей, что сводит количество ошибок в проектировании к минимуму. [3]
На основе полученной модели можно оценить количество требуемых материалов и подобрать наиболее подходящую технологию строительства.
Возможности программного комплекса
В проектировании
BIM-технология — нет необходимости что-то чертить. Вместо этого происходит моделирование строения. Чертеж же создается автоматически.
Параметрическое моделирование — между объектами можно задавать связи, в которые затем можно вносить любые изменения.
Построение трубопроводных, электрических и других систем с заданными параметрами.
Возможность создания одного проекта в нескольких вариантах.
Отображение в проекте определенных стадий строительства (включая демонтаж старых объектов).
Отдельный инструментарий для моделирования лестниц и перил.
Возможность задать максимальные углы для труб, кабельных каналов и воздуховодов. [3]
Добавление и удаление заглушек на концах труб.
Готовые шаблоны для санитарно-технических систем, которые существенно ускоряют процесс проектирования.
Настройка расположения арматуры с возможностью задать зависимость одних объектов от других.
Функция моделирования армированных сеток и автоматическое создание по ним документации.
Использование внешних CSV-файлов для организации каталогов параметрических компонентов.
Применение шаблонов временных видов позволяет изменить вид объекта с сохранением исходного состояния.
Параметры моделирования, для использования которых не требуется познаний в сфере программирования.
Свободное изменение эскизов модели.
Качественная визуализация.
Изменение параметров для групп объектов.
Цветовые схемы, позволяющие более наглядно демонстрировать различные проектные идеи.
Инструментарий для отображения трубопроводных систем и электропроводки.
Специальный браузер имеющихся в проекте систем, упрощающий процесс настройки этих систем.
Отображение в проекте труб, расположенных под определенными углами. Расчет сопутствующих параметров.
Возможность в процессе проектирования задать объектам параметры, соответствующие различным строительным материалам.
API, выводящий качество визуализации на новый уровень.
Документация
Пользователь может выбрать любую форму подрезки.
Возможность отображения на фасаде лишь нужных объектов.
Возможность отображения размеров сразу в нескольких единицах измерения. [3]
Возможность назначить одну марку различным элементам арматуры.
Размещение балок и раскосов с высокой точностью.
Автоматическое формирование спецификаций по ГОСТам и СНиПам.
Моделирование этапов возведения объекта.
Экспорт и импорт проектов из AutoCAD.
Ведомости, в которых отображается количество необходимых строительных материалов.
Работа с такими форматами, как DWG, DWF, DXF и DGN.
Маркировка объектов в процессе их размещения.
Использование внешних баз данных.
Использование спецификаций панелей и отображение нагрузок на эти панели.
Точное моделирование улов любой сложности и добавление аннотаций с необходимой информацией.
Создание информационной модели исторического памятникаК моменту начала работы по моделированию Зашиверской церкви мы уже имели определенный опыт применения технологии BIM к памятникам архитектуры (в основном каменным). Однако вся описанная выше история Спасо-Преображенской церкви – появление, существование и переезд, а также планы по дальнейшему использованию, показывают, что надо создавать не просто модель здания, а информационную модель музейного объекта хранения. Точнее, информационную модель здания и объекта хранения одновременно. [1, с.92]
Такое понимание главным образом и определило методику моделирования.
Пришлось отбросить те применявшиеся нами ранее, в том числе и для памятников каменной архитектуры, подходы, которые были предназначены для возведения (проектирования) здания, и рассматривать это сооружение двояко: и как единое здание, и как «множество элементов» – набор должным образом расположенных маркированных бревен, брусков и досок, из которых оно и собрано (маркировка производилась в соответствии с уже имеющимися маркировочными чертежами, выполненными второй экспедицией). Причем эти два совершенно разных подхода надо было реализовывать одновременно!
Исходя из такой необходимости, мы посчитали самым правильным при информационном моделировании Зашиверской церкви повторить путь сборки здания после его перевозки на новое место в Академгородке (рис. 7).
Забегая вперед, отметим, что такой подход к моделированию памятников архитектуры дает дополнительные и весьма существенные преимущества перед «обычным» компьютерным макетированием: он позволяет паспортизовать все элементы, из которых состоит здание, индивидуально отслеживая затем их состояние.
Отметим также, что виртуальная реконструкция в рамках данного проекта была связана с задачей построения информационной модели в точности с оригиналом, дошедшим до наших дней. Поэтому важным моментом в анализе и выборе концепции создания будущей модели была не ориентация на дату постройки церкви, а ее воссоздание в реальном состоянии, с включениями в конструкцию и отделку отреставрированной церкви позднейших наслоений, реставрационных дополнений и новодела из иного материала. Такой подход позволяет в дальнейшем использовать модель для контроля за физическим состоянием памятника, а также производства работ по его реставрации.

Рис. 7. Некоторые виды составных элементов информационной модели памятника архитектуры и общий вид в разрезе
В этом заключается главное отличие информационной модели здания от обычной виртуальной исторической реконструкции (рис. 8). [1, с.93]
Первым этапом разработки информационной модели Зашиверской церкви стало изучение архивных документов и записей, графических зарисовок, произведенных сотрудниками экспедиций, рабочей документации проекта реставрации, современных фотоизображений и натурных обмеров.

Рис. 8. Фрагмент модели здания – главный вход
Для создания информационной модели использовались следующие программы: [1, с.93]
1) AutoCAD – в нем создавались шаблоны некоторых сложных по форме элементов (кружал главок, сечения алтарной бочки, резных элементов оконниц галереи и др.), которые затем импортировались в файл проекта или файлы соответствующих библиотечных элементов воссоздаваемых деталей;
2) Autodesk Revit Architecture – основное средство создания информационной модели здания.
Одной из проблем, традиционно возникающих при информационном (а ранее – при «обычном» компьютерном) моделировании памятников архитектуры, являются единицы измерения, с которыми работают BIMM программы. Поскольку эти программы рассчитаны на современное проектирование, в российской адаптации они работают в миллиметрах.
Однако задачи информационного моделирования объектов недвижимого культурного наследия связаны непосредственно с самим фактом существования такого объекта и с необходимостью учета различных особенностей, составляющих его неповторимую индивидуальность. Это предполагает, в частности, внимательное отношение при моделировании к строительным технологиям прошлого. Что, в свою очередь, означает точное воспроизведение пропорциональных отношений конструкции церкви, распространенных в русской архитектуре в период ее строительства.
Как известно, здания (ныне – памятники архитектуры) до XIX века в миллиметрах не строили, единицами измерений в древнерусском зодчестве были различные виды саженей. В нашем случае за модуль была принята 1/2 церковной сажени (1 сажень = 186,4 см), по которой мы и создавали уровни для привязки к ним каждого из венцов бревен и архитектурных элементов, каждый раз пересчитывая все в миллиметрах (рис. 9-10). [1, с.93]
Рис. 9. Западный и восточный фасады Зашиверской церкви. Пропорциональный анализ выполнен Е.А. Ащепковым. 1969 г.
Рис. 10. Западный и восточный фасады информационной модели Зашиверской церкви
На сегодняшний день работа только с одним видом единиц измерения – явное слабое место архитектурных BIMM программ, усложняющее их применение в историко-архитектурных исследованиях и реставрационном проектировании. Хотя, с другой стороны, эти программы создавались для современных потребностей проектно-строительной индустрии, а тот факт, что область их применения оказалась гораздо шире – их явное достоинство. Диалектика в чистом виде!
После анализа объекта с точки зрения разделения его объемно-пространственной структуры на элементы, было решено выделить следующие этапы выполнения моделирования: [1, с.94]
создание уровней (фактически модульная опорная сетка, по которой ведется воссоздание объекта);
моделирование бревенчатых стен;
моделирование фигурных бревенчатых стен;
создание окон и дверей;
моделирование шатра;
моделирование алтарной бочки;
моделирование покрытий кровли;
моделирование главок шатра и алтарной бочки.
Решение о моделировании бревенчатых стен принималось с целью обеспечения возможности учета каждого бревна, а также изменения его свойств. Для этого был проанализирован весь инструментарий Revit Architecture. В результате мы остановились на «стенах с врезанным профилем». Так как сечения различных бревен варьируются, для каждого из них требуется создание специального врезанного профиля по индивидуальным размерам. Для этого мы создавали точные чертежи профилей в AutoCAD, а затем загружали их в проект и добавляли к стенам на определенных высотных отметках. Например, у стены северного фасада порядка 50 позиций в перечне загруженных профилей (рис. 11).
Рис. 11. Работа с бревенчатыми стенами в программе Revit Architecture
Поскольку все многообразие загруженных элементов отражается в автоматически генерируемых спецификациях, возникает потребность в их четкой систематизации. Для этого необходима грамотная маркировка таких профилей в соответствии с маркировочными чертежами собранной церкви. Тогда по спецификациям нетрудно определить, какой профиль какого диаметра бревна какой стене принадлежит. Это особенно востребовано в случаях, если бревно потребуется отредактировать.
Кроме этого, необходима четкая систематизация самих стен, так как в одних случаях удобнее создавать единую стену на всю высоту сооружения, индивидуализируя входящие в нее бревна их профилями, а в других необходимо составлять ее «по бревнам» (то есть создавать множество стен, у которых высота равна диаметру бревна).
К сожалению, сегодня это еще определяется не проектной целесообразностью, а имеющимися в распоряжении реставратора компьютерными ресурсами и тем обстоятельством, что большие сборки для BIMM программ еще весьма «тяжелы».
Наибольшие затруднения из-за недостаточной адаптации инструментария программы Revit Architecture к работе с памятниками архитектуры вызвало моделирование фигурных бревенчатых стен: алтарная стена с вырезами в бревнах для ворот, стена апсиды с криволинейным внешним контуром для алтарной бочки. Но все это решилось силой человеческого разума. [1, с.94]
Для создания окон и дверей использовалась разработанная нами ранее технология «комплексных элементов». В таких элементах мы связывали окна или двери с фрагментами декора и при установке, скажем, окна одновременно в проект вносились и связанные с ним подоконники, наличники, облицовка проемов, элементы декора и прочее (рис. 12).

Рис. 12. Комплексные библиотечные элементы окон и дверей, созданные
для модели Зашиверской церкви
Моделирование главок и шеек с крестами шатра и алтарного прируба было определено как отдельный этап работ, к которому мы подошли особенно скрупулезно. Во-первых необходимо было все сделать конструктивно правильно, чтобы затем иметь возможность проводить по модели конструктивные расчеты (кстати, это замечание относится и ко всей модели). Во-вторых, эта часть модели получилась самой сложной из-за значительного числа декоративных элементов (рис. 13). [1, с.94]
Рис. 13. Библиотечные элементы лемеха, созданные для модели Зашиверской церкви
Главным инструментом этого раздела проекта стали «Балки и раскосы». Предварительно мы скрупулезно изучили всю конструкцию и продумали перечень элементов, которые должны быть смоделированы. Затем в точном соответствии с обмерными чертежами подготовили большое количество библиотечных элементов лемеха разных размеров, кружал, которые затем загружались в модель и приводились в нужное пространственное положение (рис. 14). [1, с.95]
Рис. 14. Конструктивные виды шатровой главки
Далее были смоделированы все строительные элементы здания, в том числе стропильная конструкция кровли, обрешетка крыши, перекрытий и прочее (рис. 15).
Рис. 15. Алтарная и шатровая главки модели Зашиверской церкви
Применение «традиционной» методики моделирования весьма близко к обычному проектированию. «Дискретная» же методика проектирования, о которой мы рассказали в настоящей статье, по сравнению с предыдущей является более сложно реализуемой, но и дает лучшие результаты, позволяя индивидуально отслеживать каждый составной элемент здания.
Фактически же обе эти методики открывают возможность компьютерной информатизации обслуживания и хранения памятников архитектуры (рис. 16).
Рис. 16. Различные виды компьютерной модели Зашиверской церкви
ЗаключениеПродукт великолепен во всех отношениях! Что и говорить: шикарные инструменты построения модели, работа с формами при грамотном применении — высший пилотаж, чудеса автоматического извлечения необходимых видов и проекций из подготовленной модели, выше всяких похвал встроенный модуль визуализации, отличные инструменты для коллективной работы, точный подсчет материалов и элементов проекта, вариантность.
Проведенная работа показала, что моделирование памятников архитектуры с использованием технологии BIM – задача вполне выполнимая, хотя современные программы информационного моделирования зданий не рассчитаны первоначально на работу с такими объектами, а больше приспособлены к проектированию новых зданий и сооружений.
Также становится понятным, что эффективное информационное моделирование исторических зданий уже сегодня должно иметь как минимум две разные методики работы, которые условно можно назвать «традиционной» (главным образом для кирпичных и каменных зданий) и «дискретной» (для деревянных и других «разборных» сооружений). Выбор и применение этих методик зависят прежде всего как от самого здания, так и от технологии работы с памятником архитектуры (особенностей его обслуживания и хранения).
Применение «традиционной» методики моделирования весьма близко к обычному проектированию. «Дискретная» же методика проектирования, о которой мы рассказали в настоящей статье, по сравнению с предыдущей является более сложно реализуемой, но и дает лучшие результаты, позволяя индивидуально отслеживать каждый составной элемент здания.
Фактически же обе эти методики открывают возможность компьютерной информатизации обслуживания и хранения памятников архитектуры.
Список литературы
Козлова Татьяна, Владимир Талапов. Технология BIM в России: Зашиверская церковь / Архитектура и строительство. – CADmaster. – 2011. - № 6. – СС.90-95.
Нагибович, А.А. Примеры проектирования в Ревит. – Репозиторий БНТУ. – СС. 43-47. – URL: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/28521/Primery_proektirovaniya_v_Revit.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Интернет сайт https://minterese.ru/vozmozhnosti-autodesk-revit-architecture/