基于BIM技術(shù)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

孫 飛

中國(guó)建筑第二工程局有限公司

基于BIM技術(shù)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

孫 飛

中國(guó)建筑第二工程局有限公司

新時(shí)期，各行各業(yè)都在發(fā)展信息技術(shù)，在建筑領(lǐng)域，信息化也受到了廣泛關(guān)注。采用BIM技術(shù)的主要目的是解決因設(shè)計(jì)、施工、構(gòu)件加工對(duì)接不足造成的能源、資源浪費(fèi)。通過(guò)建立BIM技術(shù)的參數(shù)化構(gòu)件族，深化施工模型的設(shè)計(jì)，利用三維施工模擬、提取構(gòu)件工程信息等手段，將裝配式產(chǎn)業(yè)化工程從現(xiàn)場(chǎng)粗放的“土建工程”轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)致的“安裝工程”，在建造過(guò)程中，體現(xiàn)其縮短工期、合理利用勞動(dòng)力、提高工程質(zhì)量、降低能耗和控制成本等優(yōu)勢(shì)。

裝配式混凝土；BIM結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的優(yōu)越性不言而喻，但是到目前為止，BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中尚欠缺一定的成熟性?；诖?，文章通過(guò)Revit軟件創(chuàng)建構(gòu)件參數(shù)族，并通過(guò)文件系統(tǒng)目錄，從而搭建能夠快速拼裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用系統(tǒng)，旨在為BIM技術(shù)應(yīng)用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提供一定的參考價(jià)值。

1 BIM以及預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)概述

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。BIM模型屬于三維數(shù)字模型，是存儲(chǔ)信息的載體，是BIM技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)。BIM技術(shù)的應(yīng)用指的是通過(guò)建立三維數(shù)字模型，在建筑工程的設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程以及運(yùn)營(yíng)管理階段，對(duì)建筑物進(jìn)行可視化分析、科學(xué)統(tǒng)計(jì)工程量，因此BIM技術(shù)的核心是信息。PC(PrecastConcrete)是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)稱，是以混凝土預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)裝配、連接以及部分現(xiàn)澆而成的混凝土結(jié)構(gòu)。

通過(guò)引用BIM技術(shù)以構(gòu)件族為核心使設(shè)計(jì)與施工良好銜接，強(qiáng)化了與構(gòu)件廠及業(yè)主的溝通；通過(guò)BIM參數(shù)化與可視化手段模擬各種未知情況，為快速?zèng)Q策提供了支撐；制定符合項(xiàng)目特點(diǎn)的BIM標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)施的必要保障；工程經(jīng)驗(yàn)、施工設(shè)備等信息必須與BIM模型信息相結(jié)合才能有效指導(dǎo)施工；BIM技術(shù)可有效記錄承載知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)有助于后續(xù)工作。但是，應(yīng)用BIM也是有一定的缺陷的，BIM技術(shù)將減少大量的材料、人工、機(jī)械浪費(fèi)。一些企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益將有所減少，甚至影響到整個(gè)行業(yè)的利益。如果BIM技術(shù)掌握不熟練，則會(huì)直接影響企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)應(yīng)該熟練掌握BIM，更好的將其應(yīng)用于實(shí)踐工作中，獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 基于BIM 技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.1 構(gòu)件參數(shù)化環(huán)節(jié)

具體分為兩步：①全面搜集與查找常規(guī)構(gòu)件的參數(shù)信息。以B級(jí)六角頭螺栓為例，對(duì)常規(guī)構(gòu)件參數(shù)化的過(guò)程進(jìn)行分析；②統(tǒng)計(jì)信息的工作完成后，即編制參數(shù)族。主要操作流程為：打開(kāi)Revit軟件→鼠標(biāo)點(diǎn)擊新建族→選擇恰當(dāng)?shù)哪０濉鶕?jù)族信息完成族編輯工作。在選擇模板的環(huán)節(jié)中，應(yīng)根據(jù)Revit的用途，選擇相應(yīng)的模板文件。由于本例中的螺栓是基于面板工作的，因此應(yīng)選取基于面的公制常規(guī)模型。根據(jù)B級(jí)六角頭螺栓規(guī)格參數(shù)表可以看出，相同的螺栓具有著不同的規(guī)格，在BIM參數(shù)族中對(duì)于不同規(guī)格的構(gòu)件，無(wú)需再次編輯族，只需根據(jù)六角頭螺栓組參數(shù)加以修改，就能夠獲得所需要的規(guī)格型號(hào)，這樣不但方便，而且為后期的修改工作提供了極大的便利。

2.2 構(gòu)件模型庫(kù)管理

通過(guò)建立BIM構(gòu)件，搭建完成了CSI構(gòu)件族庫(kù)管理系統(tǒng)平臺(tái)；并通過(guò)內(nèi)網(wǎng)/外網(wǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了快捷的項(xiàng)目管理和對(duì)族、組件、模塊的平臺(tái)化管理。構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)系統(tǒng)采用C/S與B/S混合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Revit嵌入式運(yùn)用和web遠(yuǎn)程使用；(2)系統(tǒng)不僅支持Revit工具還可支持其他文件類型的BIM工具，實(shí)現(xiàn)多種軟件CSI構(gòu)件在一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)集中管理；(3)支持通過(guò)上傳新的自定義私有族文件，獲取在一定時(shí)間內(nèi)下載公共族或下載一定量族文件的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)族庫(kù)的自我更新。企業(yè)內(nèi)部BIM實(shí)施規(guī)范性族構(gòu)件的統(tǒng)一管理和共享，加快了BIM建模的效率，有利于BIM的實(shí)施推廣。族庫(kù)中定額信息的關(guān)聯(lián)和利用，提升了BIM數(shù)據(jù)對(duì)施工管理的價(jià)值。

2.3 構(gòu)件模擬資料管理

(1)PC端：通過(guò)CSI構(gòu)件庫(kù)中的BIM模型將構(gòu)件的試驗(yàn)報(bào)告、進(jìn)場(chǎng)外觀檢查和構(gòu)件圖紙等信息相關(guān)聯(lián)，可更好地管理項(xiàng)目，提高施工質(zhì)量、安全水平，把控施工進(jìn)度。

(2)手機(jī)APP端：通過(guò)手機(jī)端將圖片、視頻、音頻、文字等信息發(fā)送至網(wǎng)頁(yè)端指定位置，方便項(xiàng)目部時(shí)刻查看并記錄施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全情況；還可將上述信息與圖紙的相關(guān)位置關(guān)聯(lián)，更精準(zhǔn)地把控項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)時(shí)語(yǔ)音或視頻對(duì)話，快捷地展現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，快速查出變更位置，為施工提供便利，也為后期的施工索賠及洽商變更提供依據(jù)。

2.4 BIM 軟件與結(jié)構(gòu)分析軟件互通

完成結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)后，接下來(lái)的工作是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。那么計(jì)算前必須將結(jié)構(gòu)模型文件的轉(zhuǎn)化工作完成。結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化的具體操作流程為：將結(jié)構(gòu)模型文件進(jìn)行轉(zhuǎn)化→從Revit Structure 軟件中導(dǎo)出文件→點(diǎn)擊Revit Structure 軟件中的附加模塊→點(diǎn)擊外部工具→導(dǎo)出exr 格式類型的文件→點(diǎn)擊SAP2000 導(dǎo)入文件→點(diǎn)擊Revit Structure.exr →點(diǎn)擊所導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)模型文件→結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化成功。為了確保結(jié)構(gòu)分析計(jì)算工作的準(zhǔn)確性，在結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出前，還需要完成以下工作，即以物理模型為對(duì)照，對(duì)分析模型做一致性檢查。同時(shí)，也要注重所導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)分析軟件模型的檢查工作。

綜上所述，目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化工程已在我國(guó)逐步發(fā)展起來(lái)，建筑產(chǎn)業(yè)化可節(jié)省資源，通過(guò)BIM的參數(shù)化與可視化手段模擬各種未知情況，為快速?zèng)Q策提供了支撐；制定符合本項(xiàng)目特點(diǎn)的BIM標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)施的必要保障。

[1]姬麗苗，張德海，管梽瑜，韓進(jìn)宇.基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法初探[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，01：54-56. [2]鮑子虞.基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法初探[J].建材與裝飾，2015，45：137-138.

[3]張超.基于BIM的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)研究[D].東南大學(xué)，2016.