基于BIM技術(shù)的裝配式預(yù)制構(gòu)件庫(kù)研究

張玉琢 張德海 張岐

摘? 要：裝配式建筑的推廣能夠使資源得到節(jié)約，可以減少施工所帶來(lái)的各種污染，同時(shí)也可以在保證施工質(zhì)量的同時(shí)有效提升工作效率和施工人員的安全。文章研究了預(yù)制構(gòu)件BIM數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方法，試圖為裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一種新的思路，最終可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工的一體化建造。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式;預(yù)制構(gòu)件;數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0141-02

引言

預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑的基礎(chǔ)，裝配式建筑的建造是基于預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)建筑功能并滿足各層用戶需求的過(guò)程。裝配式建筑必須要求打破傳統(tǒng)的先專業(yè)拆分設(shè)計(jì)后施工的模式，轉(zhuǎn)到以設(shè)計(jì)師牽頭，進(jìn)行建筑系統(tǒng)集成、建筑產(chǎn)品化的思路上來(lái)。預(yù)制構(gòu)件BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建研究是裝配式建筑實(shí)現(xiàn)集成設(shè)計(jì)、智能制造、虛擬建造的重要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，可以在更高層次上實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全流程全專業(yè)全產(chǎn)業(yè)的一體化集成，而不僅僅把BIM數(shù)據(jù)庫(kù)作為三維模型的儲(chǔ)存空間[1-4]。

本文研究構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，產(chǎn)生的一系列應(yīng)用技術(shù)成果可深度契合到工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制裝配式混凝土建筑體系中，能夠推動(dòng)建設(shè)工程的預(yù)制和裝配技術(shù)，提高建筑工業(yè)化技術(shù)集成水平。

1 預(yù)制構(gòu)件BIM數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理

1.1 預(yù)制構(gòu)件的模數(shù)化設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今裝配式設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)體系類型層出不窮，但是預(yù)制構(gòu)件與部品的模數(shù)化設(shè)計(jì)概念并不強(qiáng)，預(yù)制構(gòu)件為了預(yù)制尺寸而預(yù)制生產(chǎn)。因此，模數(shù)化設(shè)計(jì)是必須預(yù)制構(gòu)件與部品首要遵循的前提，以用來(lái)協(xié)調(diào)尺寸。

1.2 BIM構(gòu)件庫(kù)的功能分析

通過(guò)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件研發(fā)系統(tǒng)框架的研究，希望BIM構(gòu)件庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)的功能主要可以歸納有以下內(nèi)容：

（1）預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法采用了搭積木的方式進(jìn)行虛擬建造，各構(gòu)件如何組合成型，是預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，而且現(xiàn)階段暫未出現(xiàn)成熟的拆分-組合方法。構(gòu)建優(yōu)秀的預(yù)制裝配式BIM構(gòu)件庫(kù)，為預(yù)制構(gòu)件間的合理有效的組合提供原材料。因此，BIM構(gòu)件庫(kù)必須提供優(yōu)秀的實(shí)體模型。

（2）BIM構(gòu)件庫(kù)為BIM模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析提供信息支撐，其本質(zhì)上是研發(fā)基于BIM構(gòu)件庫(kù)的自主預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM平臺(tái)。因此，BIM構(gòu)件庫(kù)必須提供完備的參數(shù)信息。

1.3 實(shí)現(xiàn)一體化建造

BIM構(gòu)件庫(kù)是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，便可以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度的提升，實(shí)現(xiàn)覆蓋設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工、現(xiàn)場(chǎng)施工等。搭建出預(yù)制裝配式BIM模型能夠在一定程度上強(qiáng)化設(shè)計(jì)與施工、生產(chǎn)之間的聯(lián)系。

2 BIM構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建的關(guān)鍵技術(shù)

基于BIM構(gòu)件庫(kù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法能夠高效地進(jìn)行運(yùn)用的核心是建筑數(shù)據(jù)的高度共享，而要想達(dá)到高度的數(shù)據(jù)共享，就要把通用性較強(qiáng)的構(gòu)件進(jìn)行有效的管理，因此必須實(shí)現(xiàn)完善的預(yù)制構(gòu)件BIM構(gòu)件庫(kù)。它作為研究的核心內(nèi)容，需要持續(xù)不斷的進(jìn)行理論上的研究以及實(shí)踐中的運(yùn)用，使BIM構(gòu)件庫(kù)的實(shí)現(xiàn)成為可能。

2.1 BIM構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建步驟

在實(shí)際的構(gòu)建完善構(gòu)件庫(kù)的過(guò)程中，普遍會(huì)進(jìn)行如下的BIM構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建5大步驟，如圖1所示。

2.2 預(yù)制構(gòu)件的分類

對(duì)構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的分類是構(gòu)件錄入構(gòu)件庫(kù)首要流程，也是構(gòu)件檢索的重要影響因素。在實(shí)際的運(yùn)用進(jìn)程中，為了進(jìn)一步地提升構(gòu)件庫(kù)的便捷性，要清楚了解我國(guó)目前技術(shù)成熟的裝配式結(jié)構(gòu)體系，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)國(guó)內(nèi)裝配式結(jié)構(gòu)中的BIM預(yù)制構(gòu)件分類體系。

2.3 預(yù)制構(gòu)件編碼錄入

構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化分類，僅僅是完成了對(duì)于構(gòu)件的選擇，而構(gòu)件庫(kù)的內(nèi)容上還有著較大的缺失。對(duì)于存儲(chǔ)在構(gòu)件庫(kù)中的各個(gè)構(gòu)件而言，為了達(dá)到良好的區(qū)分效果，必須要制定相應(yīng)的標(biāo)識(shí)碼，并且做到一一對(duì)應(yīng)。預(yù)制構(gòu)件的編碼方法裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件為了保證編碼的簡(jiǎn)單實(shí)用，需要統(tǒng)一形式編碼，如DL代表疊合梁，YZ代表預(yù)制柱。預(yù)制構(gòu)件分類編號(hào)，如圖2所示。

2.4 預(yù)制構(gòu)件信息錄入

在構(gòu)件設(shè)計(jì)的每個(gè)流程中，需要的信息數(shù)量是有著一定程度的差異的。在這樣的背景之下，要求必須要進(jìn)行信息的進(jìn)一步分級(jí)，在BIM構(gòu)件庫(kù)中的預(yù)制構(gòu)件信息錄入流程中，僅僅選取需要的信息深度就能夠達(dá)到操作的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 預(yù)制構(gòu)件審核入庫(kù)

對(duì)于剛上傳的構(gòu)件，檢索系統(tǒng)是無(wú)法檢索出結(jié)果的，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把構(gòu)件劃分到待檢中，根據(jù)不同的分類把用戶上傳的構(gòu)件分配到入庫(kù)界面中，等待統(tǒng)一審核。審核合格者正式入庫(kù)，審核不合格者刪除并提交反饋意見和反饋說(shuō)明。這樣做的好處有兩個(gè)，其一是大大減輕了管理人員的負(fù)擔(dān)，其二是確保檢索構(gòu)件的可靠性與真實(shí)性。目前，人工審核仍然是驗(yàn)證工作的主體，面對(duì)如此龐大的構(gòu)件信息，需要審核人員有足夠的耐心和細(xì)心，檢測(cè)構(gòu)件的各項(xiàng)功能是否滿足要求，只有在確保準(zhǔn)確無(wú)誤后才能入庫(kù)，即通過(guò)審核的構(gòu)件能“真正入庫(kù)”，并能被檢索到。

2.6 BIM構(gòu)件庫(kù)的總體功能設(shè)計(jì)

裝配式建筑BIM構(gòu)件庫(kù)系統(tǒng)以視圖的形式表現(xiàn)出模塊的各項(xiàng)內(nèi)容，并以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)劃出構(gòu)件庫(kù)的性能需求。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)轫?xiàng)目中涵蓋了大量的信息數(shù)據(jù)，需要耗費(fèi)較多的時(shí)間，為了提升操作的整體效率，進(jìn)行了如圖3的功能設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

BIM構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建主要包括預(yù)制構(gòu)件BIM模型創(chuàng)建和BIM構(gòu)件庫(kù)的總體功能設(shè)計(jì)兩部分。通過(guò)對(duì)構(gòu)件分類、編碼及不同深度等級(jí)的信息完整錄入，選定利用Revit軟件平臺(tái)完成BIM預(yù)制構(gòu)件的創(chuàng)建，說(shuō)明了BIM構(gòu)件庫(kù)總體功能設(shè)計(jì)框架，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的入庫(kù)審核，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行合理、有效的存儲(chǔ)管理、修改和刪除、上傳、檢索、調(diào)用。

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