基于bim 技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的設(shè)計(jì)研究

1、<p>　　基于BIM 技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的設(shè)計(jì)研究</p><p>　?。壅?提出將BIM 技術(shù)應(yīng)用到預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，論述了二者的適應(yīng)性，并以一棟試驗(yàn)樓為例，給出了利用BIM技術(shù)做裝配式建筑的完整過(guò)程，分析了BIM 技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過(guò)程和價(jià)值，探討了BIM 模型在預(yù)制建筑中下一步的研究方向。 </p><p>　　［關(guān)鍵詞］建筑信息模型（BIM）

2、；裝配式建筑；深化設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　建筑信息模型( building information modeling，BIM) 是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，建筑全生命周期為主線(xiàn)，將建筑產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)起來(lái)并集成項(xiàng)目相關(guān)信息的數(shù)據(jù)模型[1]。Tekla Structures 是BIM的眾多設(shè)計(jì)軟件之一，其包含3D 鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)、3

3、D 鋼筋混凝土設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理等模塊。 </p><p>　　圖1Tekla Structures模塊 圖2試驗(yàn)樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖 </p><p>　　Tekla Structures軟件（如圖1）可以實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)模型的精確建立和細(xì)致管理，將建筑的結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)、建筑做法、工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝等環(huán)節(jié)完全體現(xiàn)在模型中，結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)主要指鋼筋的具體分布、上下連接的方式、連接所需要的構(gòu)件。建筑做法是

4、指附著在結(jié)構(gòu)墻板上的保溫、防水等建筑構(gòu)造措施。工廠加工與現(xiàn)場(chǎng)安裝所涉及的吊鉤、預(yù)埋件等于現(xiàn)場(chǎng)施工和生產(chǎn)相協(xié)調(diào)。同時(shí)，Tekla Structures軟件可自動(dòng)生成并輸出制造的圖表，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。基于BIM 理念，通過(guò)多種軟件建立三維數(shù)字模型并導(dǎo)入Tekla Structures，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，構(gòu)建各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作的平臺(tái)，提高工作效率，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，避免返工勞動(dòng)，降低工程成本[2]。 </p><p&g

5、t;<b>　　1 應(yīng)用案例 </b></p><p>　　1. 1 工程概況 </p><p>　　本工程是沈陽(yáng)市某裝配式住宅為試驗(yàn)樓模型，采用預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，平面圖如圖2，建筑面積7330m2 ，建筑高度55.8m，地上18 層，樓板是預(yù)制現(xiàn)澆疊合，剪力墻暗柱、屋面造型為現(xiàn)澆部分，其他構(gòu)件工廠預(yù)制，預(yù)制率達(dá)到70% 左右。 </p><

6、;p>　　1. 2 BIM 模型的建立 </p><p>　　Tekla Structures 具有預(yù)制混凝土專(zhuān)項(xiàng)的模塊，適合裝配式鋼筋混凝土的深化，同時(shí)它包含參數(shù)化節(jié)點(diǎn)，方便建模。在Tekla Structures 中開(kāi)發(fā)參數(shù)化節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配筋，這些應(yīng)用大大提高了建模的效率。 </p><p>　　在確定連接方式（此實(shí)例為套筒連接）與現(xiàn)澆部分的前提下，Tekla Structures

7、建立預(yù)制混凝土模塊主要可以分為四個(gè)部分，預(yù)制剪力墻（或柱）、預(yù)制梁、預(yù)制板、預(yù)制樓梯。如圖3所示。 </p><p>　　a)預(yù)制墻 b)預(yù)制梁 </p><p>　　c)預(yù)制板 d)預(yù)制梯板 </p><p><b>　　圖3預(yù)制構(gòu)件 </b></p><p>　　1. 3 深化設(shè)計(jì) </p><p

8、>　　構(gòu)件深化的布置按分級(jí)來(lái)進(jìn)行，如圖4所示，以其中的一片外墻為實(shí)例，說(shuō)明分級(jí)要求逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　a)第一級(jí)：在確定坐漿縫厚度、連接方式的基礎(chǔ)上，繪制混凝土墻的尺寸，包括長(zhǎng)、寬、高等。 b)第二級(jí)：根據(jù)建筑開(kāi)窗等要求，對(duì)混凝土嵌板進(jìn)行開(kāi)洞處理。 </p><p>　　c)第三級(jí)：對(duì)混凝土嵌板進(jìn)行配筋，同時(shí)對(duì)鋼筋進(jìn)行編號(hào)，包括套筒等，方便以后對(duì)鋼筋用量的統(tǒng)計(jì)。

9、d)第四級(jí)：按照設(shè)備專(zhuān)業(yè)、建筑專(zhuān)業(yè)的要求繪制保溫材料、預(yù)留插座或孔洞，達(dá)到生產(chǎn)要求。 </p><p><b>　　圖4 分級(jí)模型 </b></p><p>　　此住宅每層共有預(yù)制構(gòu)件91 個(gè)，其中外墻板21塊，內(nèi)墻12 根，梁共計(jì)20 根，樓板( 預(yù)制現(xiàn)澆疊合板，含陽(yáng)臺(tái)板塊) 36 塊，預(yù)制樓梯2塊，如圖5所示。 </p><p>　　圖5

10、預(yù)制構(gòu)件拼裝好的標(biāo)準(zhǔn)層 </p><p>　　由于Tekla Structures 中自帶的參數(shù)化節(jié)點(diǎn)無(wú)法滿(mǎn)足住宅樓的深化設(shè)計(jì)要求，所有構(gòu)件獨(dú)立配筋，人工修改的工作量很大。為提高工作效率，可以對(duì)Tekla Structures進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，除一些現(xiàn)澆構(gòu)件外，把標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件都做成參數(shù)化的形式。通過(guò)參數(shù)化建模，提高工作效率[3]。 </p><p>　　預(yù)制構(gòu)件的主要特點(diǎn)是內(nèi)部鋼筋分布合理，

11、不會(huì)發(fā)生碰撞，內(nèi)部鋼筋的排列很容易分布，主要是連接部分，連接部分鋼筋密集，一旦發(fā)生鋼筋碰撞，不僅給施工造成很大麻煩，而且會(huì)造成很大的工程浪費(fèi)[4]。Tekla Structures 自帶碰撞校核管理器來(lái)檢查鋼筋，打開(kāi)后選定所需校核的構(gòu)件或模型，直接點(diǎn)擊校核即可。圖6實(shí)例為連接部分碰撞檢查的詳圖。碰撞檢查完成后，管理器對(duì)話(huà)框會(huì)將所有碰撞的位置全部列出來(lái)，包括碰撞對(duì)象的名稱(chēng)、碰撞的類(lèi)型、構(gòu)件及對(duì)象的ID 等。當(dāng)選取列表中的某個(gè)碰撞位置時(shí)，碰

12、撞實(shí)體在模型中會(huì)高亮顯示出來(lái)，以便檢查修改。 </p><p>　　圖6 梁、暗柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋碰撞檢查 圖7Tekla Structures 對(duì)預(yù)制外墻進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì) </p><p>　　1. 4 自動(dòng)生成圖紙和匯總工程量 </p><p>　　Tekla Structures可精確統(tǒng)計(jì)模型的工程量(包括混凝土、鋼筋) ，并可根據(jù)需要定制輸出各種形式的統(tǒng)計(jì)報(bào)表[5]

13、。清單的輸出內(nèi)容包括截面尺寸、編號(hào)、材質(zhì)、混凝土的用量，鋼筋的編號(hào)及數(shù)量，鋼筋的用量等信息。根據(jù)模型對(duì)全樓的構(gòu)件數(shù)量及材料用量分類(lèi)匯總，即可對(duì)某個(gè)構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的工程量統(tǒng)計(jì)（如預(yù)制柱見(jiàn)圖7），也可以獲得定制的整體工程量清單。 </p><p>　　由于預(yù)制構(gòu)件多，住宅樓深化設(shè)計(jì)的出圖量巨大，采用傳統(tǒng)方法手工出圖工作量相當(dāng)大，而且發(fā)生錯(cuò)誤修改圖紙也不可避免。Tekla Structures具有強(qiáng)大的智能出圖和自動(dòng)更新

14、功能，對(duì)圖紙的模板做相應(yīng)定制后就能自動(dòng)生成需要的深化設(shè)計(jì)圖紙，整個(gè)出圖過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，而且有別于傳統(tǒng)CAD 創(chuàng)建的數(shù)據(jù)孤立的二維圖紙，Tekla Structures 自動(dòng)生成的圖紙和模型動(dòng)態(tài)鏈接，一旦模型數(shù)據(jù)發(fā)生修改，與其關(guān)聯(lián)的所有圖紙都將自動(dòng)更新。圖紙能精確表達(dá)構(gòu)件相關(guān)鋼筋的構(gòu)造布置，各種鋼筋彎起的做法、鋼筋的用量等可直接用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。避免了人工出圖可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，大大提高了出圖效率。 </p><p&g

15、t;<b>　　2 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　利用BIM 技術(shù)建立裝配式戶(hù)型庫(kù)和裝配式構(gòu)件產(chǎn)品庫(kù)，可以使預(yù)制裝配式建筑( prefabricated concrete，PC) 建筑戶(hù)型標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)件規(guī)格化，減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高了出圖效率，尤其在預(yù)制構(gòu)件的加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝上大大提高了工作效率。目前BIM模型研究還偏重于設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，對(duì)于施工階段與BIM 模型結(jié)合有待需要進(jìn)一步探討，圍繞

16、構(gòu)件的制造、運(yùn)輸、裝配過(guò)程實(shí)現(xiàn)預(yù)制建筑建造的全過(guò)程動(dòng)態(tài)可視化管理，還需要進(jìn)一步研究。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　［1］ 劉爽．建筑信息系統(tǒng)( BIM) 技術(shù)的應(yīng)用［J］．建筑學(xué)報(bào)，2008( 2) : 100-101． </p><p>　　［2］ 周文波，蔣劍，熊誠(chéng)． BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的

17、應(yīng)用研究［J］．施工技術(shù)，2012，41( 4) : 72-74． </p><p>　?。?］ 何關(guān)培，王軼群，應(yīng)予墾． BIM 總論［M］．北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011． </p><p>　?。?］ 寶琦．基于BIM 的工業(yè)建筑協(xié)同設(shè)計(jì)［J］．工業(yè)建筑，2010( S1) : 84-86． </p><p>　?。?］ 熊誠(chéng)．BIM技術(shù)在PC住宅產(chǎn)業(yè)化