BIM在国内预制构件计划中的应用

BIM在国内预制构件设计中的应用研究胡友斌，（中民筑友科技集团，湖南长沙410000）【摘要】文章简述为何要采用BIM进行预制构件设计及现阶段各类BIM设计软件的基本情况。结合BIM软件在中民筑友科技集团设计信息化中的应用，提出完整的预制构件设计BIM应用方案，并详细论述BIM软件在构件设计和生成生产数据两方面所要实现的功能。为装配式建筑企业进行预制构件设计软件选型及BIM应用方案提供参考。。【关键词】BIM、预制构件、装配式建筑、设计信息化1前言在国家有关推进产业化建设政策的激励下，越来越多的企业开始进军装配式建筑。相比传统建筑物的设计，装配式建筑需在建筑、结构、机电施工图设计上增加预制构件设计（工艺设计），根据所选装配式建筑结构体系，将整栋建筑物按建筑构造和结构要求，拆分成一个个预制构件，并设计每个预制构件的材料、外形轮廓、钢筋、预埋件等。预制构件设计时还需在满足建筑和结构设计的基础上充分考虑制造和安装的需求，能预见实现过程中可能遇到的问题，并将其在设计阶段解决。这些对设计提出了很高的要求，一些企业因此尝试应用BIM软件来进行预制构件设计[1]。当然对于一个综合性企业来说，设计往往只是其中的一个环节，企业需要的也不是简单的BIM模型，而是设计、模型、生产经营数据的集成解决方案，实现设计信息化、模型信息建筑产业化全过程应用的目标，通过BIM技术给企业带来质的提升。因此，采用BIM软件来进行预制构件设计，一方面是要解决构件设计精准度和设计效率问题；另一方面是要利用设计好的BIM模型为计划、采购、制造、物流、装配等各环节提供所需的数据，充分发挥BIM模型的价值。2BIM设计软件国内已有不少企业开始从事预制构件设计，但是专业的预制构件设计BIM软件很少[2]。作为国内主流的BIM软件，Revit的功能很强大，在国内企业摸索装配式建筑设计的初期就尝试用Revit来进行预制构件设计。Revit有强大的族库功能，可通过建立参数化的构件族来快速生成各种预制构件，Revit也支持对构件进行制造模拟、施工安装模拟和进行碰撞检测，但是Revit的优势在于可视化和可持续性设计，在预制构件设计的专业性、便捷性和功能的完整性上存在较多的问题，同时缺少与工业生产对接的模块，暂时还不能满足预制构件设计的需求[3]。为了适应装配式建筑的设计，国内的结构设计软件PKPM和盈建科都已开始研发装配式建筑设计软件。2015年6月PKPM发布了装配式结构设计软件的试用版，其包含的功能只有装配式建筑整体分析中的设计工作，离真正实现完整的装配式建筑设计还需较长的研发时间[4]。盈建科软件于2015年9月发布了装配式结构设计软件YJK-AMCS。YJK-AMCS是在YJK的建模和结构计算功能的基础上，扩充钢筋混凝土预制构件的指定、预制构件的相关计算、预制构件的布置图和大样详图绘制等工作。该软件中很多细节处的设计问题不能解决，也还需要一段时间的改进。也有一些企业尝试用CATIA、Rhino、SolidWorks、Tekla来进行预制构件的设计，这些软件都操作便捷、功能强大，只是毕竟属于机械设计和钢结构设计软件，应用于预制构件的设计还有很多专业性的问题待解决。由奥地利内梅切克公司开发的预制构件设计软件“AllplanPrecast”(以下简称Allplan)已在全球多个国家应用多年，是目前市场上最成熟的预制构件设计软件，其包含的功能主要有：建筑设计、结构分析、预制构件设计、生成生产数据。因建筑设计、结构分析国内均已有成熟的软件，国内企业引入该软件主要是使用它的预制构件设计和生成生产数据两项功能，进行参数化的PC构件拆分，及生成各种图、表、数据与工业化生产、ERP管理、工程管理进行对接，帮助企业实现信息化与工业化的融合。当然，Allplan作为国外的预制构件专业设计软件，其存在的不足之处也很明显，主要包括：本土化程度不够，某些地方需进行定制开发；操作便捷性需提高；价格昂贵。3预制构件设计中民筑友科技集团研发有三套装配式建筑体系：框架体系（框架、框剪）、剪力墙体系、墙板体系，将所有预制构件分为以下类型：内隔墙、外隔墙、内隔墙梁、外隔墙梁、预制剪力墙内墙、预制剪力墙外墙、外挂墙、叠合梁、预应力叠合梁、叠合板、预应力空心板、预应力叠合板、框架柱、楼梯、阳台、空调板、飘窗。公司采用的BIM平台是Allplan+MagiCAD，其中Allplan用于预制构件设计，将各种预制构件分为三大类：墙、板、异形件，部分预制构件模型见下图1。挣朽绝牵吩外隔宽墙航梁教捆睡典兼米仇内隔武墙梁隐狭即私锐槽恩购劣役内隔顶墙摸殿止蛋氏庭其鄙广外挂批墙香题绳泥丑较杀乳框架短柱贸阻肠奥缠社阳台贩奉乓辰荷蛙左农预应冷力叠轮合米板冲延掩职劈漠痕预应拾力空砖心板先听旅艳飞袜足叠合列梁奖勺钥萌鱼黎括症楼梯片图乞1鼓萍闸预制公构件叛模型熟所有欲预制援构件茄的设调计落思路症都是然：曾先设取计轮腾廓、茅然后咽布置驱钢筋巨、浆随后购放置底预埋极件烦、最牲后检患查碰晌撞布。钻BI霉M懒软件羽中设哲计出协模型奉并不梢难，复难点恩在于凯复杂捷构件乞的快惯速董建模灿，培提高誉设计驱效率壮；及拆模型殃的准序确性资，为挑后端顾提供厚真实舰的物娃料信勤息愁。若中民泪筑友辜科技叼集团拼经过未一年拘多的猎BI划M剑应用扯研究喝已骑摸索聪出一昨套芦快速阔、准开确的厨建模逃方法货。纸3.蓝1罗轮廓弃设计渠使跨用局BI卵M灿软件欢做耗轮廓情设计层时需避重点赌考虑任的老是预户制浙构件版的肿类型命、材乌料组牛成、治上下监左右逝的连串接节墓点、坡特殊悟构造吴的叉处理英。凑墙壤：国屡内应前用牛主要页是互三类选：贺夹心够墙熄、混扑凝土拦墙、尸双层筝墙华。其暂中带耀外饰固面的才夹心抹墙错最豪为复市杂灾，基见下妨图棉2差，至内少有勇三层监：饰剩面应层算、保始温层偏（四范周穷包有柄防火芳岩棉盯）、茧混凝械土层交，一引些鸣企业伍为了烛确保留外饰扒面的址连接店强度泻，会冈在外悟饰面承层和顽保温幕层之若间加夏一层伯连接痒混凝千土，届在台混凝地土层培中局旬部添耍加最减重勤材料坛XP谋S治，这虎样恰在建明模时谁就需年考虑叉建五慈层。从设计每轮廓斤时的辩难点梨是端对于熟各冬层用新什么哀样的安生成盾方式抚，凉能与殊其材燥料统凤计的絮方式抚相径一致计。外梢饰面腰物料民一般迅是讯按奋面积干统计弹或是押标准史外饰风面板温的块喘数来滚统计坡；籍混凝映土是德按体杯积来巧统计芳；保任温材掠料潮一般泄是按榆体积随来贤统计识，预但惯需欢注意搏的是爽在保播温材桃料仇端部南放置验的防肚火岩互棉披，忆混凝羽土伐层内璃放置龙的放减重撑材料沃，象可晓分别性按长极度和谎面积竞来统星计，朱这样烟与厦工厂笔的瓦实际叼生产凭更符汪。违肆图赖2议牙烫带梁喊外隔眠墙轮祸廓图厌体乱渣墙体宇上下壶与扩梁狼/稼楼但板鲜/停墙连堪接，死左右读与返柱脾/逆墙连哲接垫，永连接迎节点蚊样式令多狂；如摄果抢是尼外墙神，行构造秤防水尺也是熟必不茎可少学的，鬼因此左、往您往墙葵体欢上棚、鬼下戴、约左统、至右见处的陆饰面桨层咱、保愧温层篮、形混凝独土孤层诱会绩不披平齐娃。在额门窗朝、洞碧口处而，需撒考虑面热桥秋效应禁来对喉保温挠层进即行编情辑，容另外须就是植建立踢必要染的番防水帖构造录。在然轮廓舒设计蠢时乡的堵难点奶是在北建模眉前童考虑灰好如摇何快喂速、循准确爸的沙得到鞠所需剪要的牛轮廓锄。对盏于通藏用摩型的蓝连接张节点浴、构仰造，槽我们火可以婚将丧其络参数炊化的络建立吸在歉预制秃构件堪内；浙对于朵特有寄的外互形轮蚂廓，阔可以宵建立淋一些霉辅助嘉轮廓秧块绑，宫需要社的时册候，却添加赚到预起制构绳件内帅即可斑。展芒板园：国捞内应状用溉的主销要是数两帐类颂：或叠合狗板和唱空心恩板点，零其轮关廓都兄比较差简单精，剧材料贩也都岁只有语一种白。旗异形蕉件棍：连梁别、柱浸、楼威梯、摄沉箱晋等六，此形状苦都比则较方仰正，弦由混滔凝土飞直接尘浇筑码而成愉，封在轮请廓设资计上霞不聚存在约困难虏。阁3.携2肃甚钢筋熄布置教对于底板、道异形隶件，允钢筋铅的规唤格、纯型号教、数岁量、券形状晃都不重算多泛，且嗽分布昏有规泉则，脱做几菌个参羽数化陷的智醉能构梳件就袜能实饰现快瞧速生声成钢检筋。昨但渐对于代复杂买构件项，如侦带梁顽外隔但墙，胳其钢艰筋的姿处理拴就比浓较麻开烦，轻见下广图无3层.胶图欲3醒农屡带梁液外隔奇墙内碍钢筋粘对带坚梁桃外隔挠墙奏的剪钢筋遍可镜分三尽大类涂来被处理禁：习第一役类弃是燃墙体赚基础杀加固照钢筋削（钢和筋田网）居，员可蹦采用乎参数产化设顿置猾，定纤义脉好钢逮筋攀网类灰型，箭如局C南6@喘20蓬0消和客C散4筒@1库50狭，樱定义薯钢筋看网在蛙墙体画上下险左右终处承是步否案需要雀伸出宫、缩仁入、助以及补搭接京样式肢。在宿实际勺生产膏中，庄钢筋筑网的燥生成逮方式叮有两者种，胃一种晃是采尿用切崇割好瓦的纵棚横钢德筋搭沉接束而成胁，另哲外一燃种是挨采用址标准赵尺寸遮的锈成品芒钢筋悠网片采。采散用库不同咸生成醋方式乱的鹅钢筋晓网，县在进遗行池钢筋鸣布置击时棒需酷进行越不同暗的处易理。仓这是暂因为建在实锹际牌生产帝时敢，门妻窗凉、洞绞口处氧不冲布置赞钢筋三网，齿如果循使槐用纵步横钢县筋搭畏接而悟成的婶钢筋腊网，巡模型微中讨钢筋随量可吓用于颗指导躬生产至；腔但是倘如果璃采用锋成品虹钢筋恨网片呀，则卫构件施的最熔大轮造廓尺弓寸饿即是锁钢筋在网片群的尺缩寸剑，瞧模型沫中钢孔筋量夏会比秋实际谷生产摇所需妥量少黎。所伞以当湿工厂反采用菠成品踪钢筋浸网片孙来进定行墙纳体基锦础加慧固时摊，锋需按谷构件层最大滑轮廓慰来算放置笑钢筋仔；全当构队件尺慢寸大喘，超愉过标置准钢应筋网枪片的步尺寸魄，辉需寄要杯拼接顷时还蚀要表考虑明拼接嫌长度浑。皮第二注类是仅梁坑内钢出筋，统可淋按普德通梁博内振钢筋厚的方景法来泄处理滩。此做踢参数业化的牵智能捡构件园，弄在布把置墙裤带梁卖中的闭梁内朗钢筋眉时，悄根据持梁宿内钢登筋川设置搬好付智能厌构件母内梯的马钢筋显参数遣，然菜后将惹该右智能沾构件馆定位搞到伶墙不嘱可见跟面纲上部级（梁弯）即斩完成蝇梁内调钢筋吨的布迷置。尼第三驻类是即附加稿钢筋险（繁加强暮钢筋冒）缴，对库于洞袄口引、墙掉体外严轮廓镜处的粗加强谱钢筋千，可张以采挖用赶按嫂轮廓耗自动胁生成陷；柴对于沾吊筋均、拉龄结筋草则被需要丧手动扔添加莲。叫3.航3跑两预埋冰件设爹置狡再瓜预制车构件轿的预菌埋件掏可现归为沫三类边：抵连接卡预埋天件、肉水电爬预埋烤件、箭生产韵用预迅埋件支。连草接关预埋暗件又擦分为沸构件款自身业连接倾用的基预埋伏件沸（赴如舟墙体猛连接却件三）和耀用于排与甚其它脖构件倒进行叶连接书的预条埋件省（瘦如暖普通毫套筒为）；流水电表预埋戒件包巧括各肚种电翠气元商件、再水电仗管道铲、管爪件等视；生陈产用府预埋鸦件则股包括晴用于勺脱模煎、翻愁转、驻起吊际的各库类吊汇具及伶一些识用于变生产裳时起万固定平、圾支撑智作用便的部嗽件。已BI欣M盲软件住中门可将吴预埋哀件分龟四大闸类来州处理斩：符腹号预狭埋件轿、线俘性预锦埋件盘、面张预埋宵件和唐预埋齿件组竞，喷以便构于后舟期的米物料葡统计闭。按声个数预统计窗的如驼：吊艺钉、凭弯头炊、甘JD陷G8祖6尤盒等话定义鱼为符群号预疯埋件毛；按芒长度傍来统非计的医如挨：饶JD蓄G2粮0绪线管润、门慰窗副话框、挖防水右橡胶短条等币定义窄为线障性预冰埋件磁；按扭面积昨来统患计的蓄如曾：帅10庙0m桐m收厚录XP识S拍、免劝拆模助、外泥挂饰赠面板花等定城义为丘面预郑埋件致；为打了便碧于康放置束、简更化操同作，古可过将预花埋件窜与预接埋件花、预获埋件辛与浓3晴D恐实体绢、预袍埋件慕与钢栋筋做稿一个谊预埋鱼件组纪，实涂现多顾个元尘素同漫时放岔置，追并会逐分开炕统计信。如须将单亡眼吊待钉跟毒与抗脉拔渐钢筋纵做成什一个优预埋他件组接，则迷可以笼省略愤在放院置单聚眼吊俩钉后熊要为掩每个铺单眼册吊钉盐添加蜻抗还拔弱钢筋渐的工腾作，所且在伞统计肺物料遮时单版眼吊窑钉会诉按符式号预仙埋件跃来统布计个倍数，斩而抗偷拔姥钢筋浇会按套钢筋脂等级蛾和直净径来贴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