基于建筑信息模型的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程

鄧?yán)誓? 周 崢, 葉 軒, 廖 羚, 雷麗貞

(廣西科技大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院, 廣西 柳州 545006)

0 引 言

建筑信息模型(building information model, BIM)是逐漸興起的新興建筑信息化思想。這一思想起源于20世紀(jì)70年代, 美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)(national building information modeling standard, NBIMS)認(rèn)為: “BIM是一個(gè)分享有關(guān)建筑項(xiàng)目的信息, 為該項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到拆除的全壽命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程; 在項(xiàng)目不同階段, 不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、 提取、 更新和修改信息, 以支持和反映各自職責(zé)的協(xié)同工作”[1]。隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快, BIM已成為當(dāng)前國內(nèi)外科研人員及建筑業(yè)界人士關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。BIM技術(shù)在建設(shè)工程中具有三維可視化、 信息化管理和各階段協(xié)同工作等優(yōu)勢, 近年來在鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)中得到了一定程度的應(yīng)用[3], BIM技術(shù)可以針對建造的具體工序、 流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì), 并通過其可視化的特點(diǎn), 直觀地展示優(yōu)化結(jié)果、 指導(dǎo)施工[4-5]。BIM技術(shù)和現(xiàn)代裝配式建筑結(jié)合, 是裝配式建筑行業(yè)的一次創(chuàng)新, 不僅能滿足建筑精細(xì)化要求, 還可以完成建筑全生命周期管理。因此， BIM技術(shù)在裝配式建筑中予以深入應(yīng)用與推廣成為裝配式建筑信息化建設(shè)的根本出路[6]。

裝配式建筑體系采用統(tǒng)一裝配的建造方式, 這種工業(yè)化的建造體系為信息化管理提供了良好的基礎(chǔ), 也提高了BIM管理推廣和應(yīng)用的可行性[7]。推廣BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用是滿足國家對智慧建造的要求。 智慧建造就是應(yīng)用BIM技術(shù), 全面推進(jìn)裝配式建筑的綠色化發(fā)展, 提升建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的科學(xué)管理水平[8]。 裝配式建筑發(fā)展的優(yōu)勢是施工工期短、 生產(chǎn)效率高、 資源利用率高、 保護(hù)環(huán)境、 符合社會可持續(xù)發(fā)展理念， 其施工特點(diǎn)是構(gòu)件多、 工序復(fù)雜、 信息管理難度大且呈動態(tài)變化[9]。目前裝配式建筑對于構(gòu)件精度要求和施工管理的可視化要求都很高, 而結(jié)合實(shí)際工程的特殊性對BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中的使用方法所開展的研究較少, 且尚未有相關(guān)的方法學(xué)理論被提出[10]。 裝配式建筑構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段是提高構(gòu)件精度和構(gòu)件管理數(shù)字化水平的重要階段, 因此有必要根據(jù)裝配式建筑建造特點(diǎn)和建筑規(guī)范, 對裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程和方法進(jìn)行研究。本文將聚焦裝配式建筑生命周期中的建造過程, 結(jié)合我國裝配式建筑規(guī)范, 總結(jié)出一套完整的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程。

1 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)研究概況和趨勢

知識圖譜是一種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò), 通過描述圖譜網(wǎng)絡(luò)中不同概念之間的相互關(guān)系來確定研究領(lǐng)域內(nèi)的研究方向分布。知識圖譜具有清晰的上下級區(qū)分, 其節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體或概念, 邊代表實(shí)體/概念之間的各類關(guān)系[10]。本節(jié)基于文獻(xiàn)計(jì)量軟件CiteSpace, 對2010—2019年CNKI期刊中BIM領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)行整理分析, 以期為BIM 領(lǐng)域的理論研究與實(shí)踐應(yīng)用提供指導(dǎo)及借鑒[11], 數(shù)據(jù)來源及具體檢索信息見表1。

表1 CiteSpace數(shù)據(jù)檢索信息

1.1 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)研究熱點(diǎn)分析

文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞能夠高度反映文章的主題概念和思想, 因此, 可根據(jù)頻率較高的關(guān)鍵詞確定某學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[12]。通過CiteSpace軟件根據(jù)關(guān)鍵詞繪制裝配式建筑深化設(shè)計(jì)研究熱點(diǎn)知識圖譜, 如圖1所示。

圖1 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)研究熱點(diǎn)知識圖譜

通過對裝配式建筑深化設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞知識圖譜分析可以看出: 一些突出的高頻關(guān)鍵詞所代表的研究領(lǐng)域?yàn)檠芯繜狳c(diǎn), 除“建筑信息模型”、 “深化設(shè)計(jì)”、 “裝配式建筑”、 “預(yù)制構(gòu)件”等關(guān)鍵詞相對突出之外, 其他的關(guān)鍵詞研究相對分散。各關(guān)鍵詞的節(jié)點(diǎn)大小相差較大, 說明裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之間存在一定差異, 研究的熱點(diǎn)也相對集中在突出關(guān)鍵詞。對于裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域主要研究熱點(diǎn)集中在: 1)裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)大部分都是依托于BIM技術(shù), BIM的信息化優(yōu)勢在裝配式建筑整個(gè)生命周期內(nèi)發(fā)揮作用, 包括建筑性能分析、 質(zhì)量檢測、 碰撞檢查等階段， BIM技術(shù)在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是學(xué)者們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。2)裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)以混凝土結(jié)構(gòu)為主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu), 一般對預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)研究較多, 因預(yù)制裝配式建筑是中國建筑工業(yè)化的重要組成部分, 它在滿足了綠色建筑的設(shè)計(jì)理念的同時(shí)， 相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土建筑提高了設(shè)計(jì)效率， 因此， 對裝配式預(yù)制構(gòu)件的研究也成為研究熱點(diǎn), 未來還可以向鋼結(jié)構(gòu)、 木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展。

1.2 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)研究演化趨勢探析

根據(jù)檢索文獻(xiàn)數(shù)據(jù), 繪制國內(nèi)裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的突現(xiàn)詞時(shí)序圖, 如圖2所示?？傮w來看, 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展不斷從理論研究過渡到實(shí)踐應(yīng)用, 整個(gè)研究發(fā)展可以分為3個(gè)階段。

圖2 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域突現(xiàn)詞時(shí)序圖

2010—2013年, 處于初級研究階段, 2011年, 住建部印發(fā)有關(guān)建筑業(yè)信息化發(fā)展的文件, 建筑信息化這一設(shè)計(jì)理念越來越被建筑行業(yè)所重視。而對于信息化程度要求較高的裝配式建筑也迎來了基礎(chǔ)發(fā)展。此階段“預(yù)制構(gòu)件、 “建筑信息模型”、“預(yù)制裝配式構(gòu)件”、 “深化設(shè)計(jì)”等成為研究重點(diǎn)?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷难b配式深化設(shè)計(jì)以預(yù)制裝配式構(gòu)件為主要研究重點(diǎn), 注重構(gòu)件的設(shè)計(jì)合理化和效率化。

2014—2017年, 處于探索應(yīng)用階段。我國建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程在這期間飛速推進(jìn), 裝配式混凝土建筑越來越成為裝配式建筑的主流。 對于裝配式混凝土建筑的深化設(shè)計(jì)又區(qū)分為工業(yè)建筑和住宅建筑兩個(gè)研究主題方向， 雖然研究重點(diǎn)多在設(shè)計(jì)階段， 但對于施工階段的研究也開始成為一個(gè)新的熱點(diǎn)。

2018—2019年， 政府對裝配式建筑支持力度加大、 市場的需求增加, 裝配式建筑研究已經(jīng)到了深化設(shè)計(jì)細(xì)化階段。隨著工程的深入, 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍也在向鋼結(jié)構(gòu)建筑和高層建筑轉(zhuǎn)變, 同時(shí)把裝配式施工的研究納入整個(gè)裝配式建筑全生命周期當(dāng)中。

2 基于BIM技術(shù)的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程

現(xiàn)階段裝配式建筑多以混凝土結(jié)構(gòu)為主， 而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)思路是“等同現(xiàn)澆”[13], 該設(shè)計(jì)思路采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土設(shè)計(jì)方式對建筑整體進(jìn)行設(shè)計(jì)， 但是這只完成了一半的設(shè)計(jì), 對于上一階段的整體建筑構(gòu)件進(jìn)行合理的“拆分”再“組裝”才是整個(gè)設(shè)計(jì)步驟的完成。裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)完成后需要在考慮規(guī)范性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上對其進(jìn)一步深化設(shè)計(jì), 讓裝配式構(gòu)件在組裝后與拆分設(shè)計(jì)前的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)“等同”, 以提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)的安全性和整體性。裝配式項(xiàng)目的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際工程的規(guī)模劃分拆分區(qū)域, 對于拆分的構(gòu)件與現(xiàn)澆整體之間的連接節(jié)點(diǎn)、 構(gòu)件結(jié)合面進(jìn)行設(shè)計(jì)以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和構(gòu)件實(shí)用性, 根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 1—2014)對連接節(jié)點(diǎn)荷載驗(yàn)算, 按照構(gòu)造要求處理構(gòu)件結(jié)合面。在完成這一系列的設(shè)計(jì)方案后制訂合理的生產(chǎn)計(jì)劃, 根據(jù)構(gòu)件的物料表準(zhǔn)備相應(yīng)的生產(chǎn)材料。

2.1 基于BIM的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

裝配式建筑項(xiàng)目需要對構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)拆分深化設(shè)計(jì)以保證能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。引入BIM技術(shù)協(xié)同裝配式建筑構(gòu)件深化設(shè)計(jì), 是借助BIM信息化、 可視化的優(yōu)點(diǎn)來滿足深化設(shè)計(jì)需求。利用BIM技術(shù)， 一方面可以優(yōu)化整條深化設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈， 從設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、 施工、 運(yùn)維各流程出發(fā)將傳統(tǒng)復(fù)雜的深化設(shè)計(jì)流程一體化, 在流程上做“減法”; 另一方面是將建筑部品部件信息化、 數(shù)據(jù)化, 將各流程有關(guān)建筑、 結(jié)構(gòu)、 機(jī)電、 裝修的信息集成到BIM平臺這一載體上, 使建筑信息透明化、 立體化、 多維化, 在信息維度上做“加法”[14]。基于BIM的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程通過運(yùn)用BIM技術(shù), 分析深化設(shè)計(jì)構(gòu)件的參數(shù)數(shù)據(jù), 根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)和《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等一系列行標(biāo)規(guī)范的指導(dǎo)確定整體設(shè)計(jì)方案, 具體見圖3。

傳統(tǒng)的二維深化設(shè)計(jì)流程, 從建筑設(shè)計(jì)方案的擬定到圖紙的審查和會審, 需要消耗大量人工資源, 并且只能通過圖紙傳遞信息, 信息不流通、 不共享、 不協(xié)同。此外, 設(shè)計(jì)過程和分析優(yōu)化過程是在不同的軟件中獨(dú)立進(jìn)行的, 軟件間的信息傳遞容易丟失大量重要數(shù)據(jù)、 降低參數(shù)化設(shè)計(jì)的效率。 本文提出的基于BIM的深化設(shè)計(jì)流程是以BIM模型為基礎(chǔ)、 Revit插件平臺為核心、 SQL數(shù)據(jù)庫為管理后臺的數(shù)據(jù)信息耦合方法， 通過深化設(shè)計(jì)平臺的人機(jī)可視化操作管理界面和SQL數(shù)據(jù)庫的信息融合集成, 將Revit三維模型信息與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)聯(lián), 實(shí)現(xiàn)基于Revit深化設(shè)計(jì)平臺對構(gòu)件信息進(jìn)行增加、 修改、 查詢、 刪除等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)管理及后臺運(yùn)行。

裝配式建筑對所需構(gòu)件精細(xì)化要求程度往往很高, 同時(shí)又涉及到眾多專業(yè)和領(lǐng)域, 為了實(shí)現(xiàn)BIM目標(biāo), 在現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下, 本研究提出裝配式構(gòu)件的整體方案設(shè)計(jì), 借助BIM主流軟件Revit進(jìn)行三維建模, 并完成構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)。將模型上傳至深化設(shè)計(jì)平臺, 進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件庫建立、 鋼筋排布優(yōu)化、 構(gòu)件驗(yàn)算優(yōu)化和生產(chǎn)優(yōu)化, 之后建立匹配深化模型的構(gòu)件信息模型, 在SQL數(shù)據(jù)庫中存放, 調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)定的參數(shù), 達(dá)到構(gòu)件定型并設(shè)計(jì)相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃。

2.2 深化設(shè)計(jì)平臺

圖3中基于BIM的深化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段, 使用BIM深化設(shè)計(jì)平臺, 對BIM軟件進(jìn)行正向設(shè)計(jì)。建立參數(shù)化項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件庫, 將構(gòu)件驗(yàn)算優(yōu)化的過程內(nèi)嵌至深化設(shè)計(jì)平臺中, 對構(gòu)件進(jìn)行承載力驗(yàn)算和施工荷載驗(yàn)算, 可視化驗(yàn)算結(jié)果并生成BOM物料清單制訂生產(chǎn)計(jì)劃。

圖3 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)流程圖

(1) 預(yù)制構(gòu)件庫建立。確定拆分方案后， 在BIM軟件Revit中建立構(gòu)件樣板族庫, 按照構(gòu)件的種類和特點(diǎn)設(shè)置構(gòu)件參數(shù), 根據(jù)修改對應(yīng)部位參數(shù), 達(dá)到快速修改模型尺寸建立特征相似且有微小區(qū)別的構(gòu)件。通過Revit公制族樣板建立主要截面形式的參數(shù)化族樣板庫, 根據(jù)項(xiàng)目的拆分方案建立項(xiàng)目構(gòu)件庫, 完成預(yù)制構(gòu)件庫的建立。

(2) 鋼筋布置。構(gòu)件信息進(jìn)一步明確后, 可以查看各三維構(gòu)件模型的鋼筋排布、 用量等信息。先檢查節(jié)點(diǎn)連接處鋼筋排布的疏密、 是否與其他構(gòu)件發(fā)生碰撞等問題, 避免傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)漏現(xiàn)象； 再對復(fù)雜部位模擬配筋, 通過可視化界面分析圖紙的準(zhǔn)確性和可施工性, 進(jìn)而提升深化設(shè)計(jì)質(zhì)量, 在技術(shù)交底時(shí)三維模型的直觀性是二維圖紙無法比擬的。

(3) 構(gòu)件驗(yàn)算優(yōu)化。裝配式構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)在于完成構(gòu)件模塊的設(shè)計(jì), 對于構(gòu)件的吊裝、 承載力、 施工荷載等按照建筑規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算以達(dá)到規(guī)范要求甚至更優(yōu)。分析規(guī)范中抗彎承載力、 裂縫寬度、 受拉鋼筋應(yīng)力等指標(biāo), 需要在驗(yàn)算過程用到構(gòu)件的參數(shù)， 如混凝土軸心抗壓強(qiáng)度、 箍筋配筋量、 構(gòu)件預(yù)制高度等。這些數(shù)據(jù)同樣是BIM模型所需的數(shù)據(jù), 可以在BIM設(shè)計(jì)平臺通過代碼開發(fā)設(shè)計(jì)模塊, 將驗(yàn)算過程輸入, 實(shí)現(xiàn)代入數(shù)據(jù)自動驗(yàn)算, 并在軟件內(nèi)根據(jù)結(jié)果人為優(yōu)化構(gòu)件。構(gòu)件驗(yàn)算優(yōu)化涉及到數(shù)據(jù)讀取, Revit中構(gòu)件的參數(shù)類型和單位各不相同, 讀取數(shù)據(jù)前需要統(tǒng)一構(gòu)件類型和單位。 數(shù)據(jù)讀取的方法一種是讀取內(nèi)置名(elem.get-Parameter), 另一種是通過Symbol.LookupParameter(參數(shù)名)自動讀取, 可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際設(shè)計(jì)要求選擇。

(4) BOM物料表。在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件入庫后, 快速讀取當(dāng)前構(gòu)件的混凝土和鋼筋信息, 通過BIM模型的數(shù)據(jù)支持, 對建筑材料進(jìn)行采購成本核算和管理控制。將深化設(shè)計(jì)階段信息關(guān)聯(lián)至生產(chǎn)階段, 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息到生產(chǎn)信息的協(xié)同共享, 最終將物料表交給生產(chǎn)工廠, 指導(dǎo)生產(chǎn)。

2.3 基于BIM的信息模型

BIM在本質(zhì)上是基于建筑信息模型的協(xié)同工作方法, 其核心技術(shù)是信息的共享和無損流動[15]。 因此， BIM深化模型從建立到最終生成， 需要建立一個(gè)統(tǒng)一的匹配各層級構(gòu)件的信息模型。在基于BIM的裝配式預(yù)制構(gòu)件庫建立后， 需要將構(gòu)件參數(shù)信息與構(gòu)件庫實(shí)時(shí)進(jìn)行信息匹配。對于構(gòu)件庫中構(gòu)件信息， 包括幾何尺寸信息、 生產(chǎn)信息、 物料表信息等, 信息與構(gòu)件型號或批次一一對應(yīng)。建立SQL Sever數(shù)據(jù)庫是BIM模型與構(gòu)件參數(shù)匹配的關(guān)鍵。匹配的思路是通過BIM軟件中RevitAPI的功能讀取構(gòu)件的幾何尺寸、 鋼筋配量、 材料屬性等信息, 并通過SQL中的INSERT語句將這些信息同步到專屬的SQL Sever數(shù)據(jù)庫中， 可以通過對BIM軟件的開發(fā)來完成生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫信息的讀取。生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不僅是對設(shè)計(jì)階段構(gòu)件管理， 還為后期施工階段的可視化管理提供保障。

BIM信息模型中以信息類別、 信息內(nèi)容、 可視化方法為主體, 深化設(shè)計(jì)階段BIM構(gòu)件模型建立完成, 同時(shí)產(chǎn)生的附加信息是建立BIM信息模型的基礎(chǔ)。信息模型以文件信息、 構(gòu)件空間位置、 構(gòu)件類型、 構(gòu)件幾何尺寸、 物理特性以及鋼筋信息分類管理, 在模型交互傳遞中以可視化的方式展現(xiàn)。BIM信息構(gòu)成圖如圖4所示。

圖4 深化設(shè)計(jì)階段BIM信息構(gòu)成圖

BIM信息模型的主要內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方法如下: 1)設(shè)計(jì)資料管理： 設(shè)計(jì)規(guī)范、 原始圖紙信息、 項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)規(guī)范和各個(gè)版本的項(xiàng)目模型文件、 設(shè)計(jì)圖紙, 根據(jù)深化設(shè)計(jì)平臺的文檔管理界面, 對文件進(jìn)行重命名, 按照圖紙內(nèi)容、 構(gòu)件型號、 項(xiàng)目名稱等逐一命名， 降低文件丟失造成的損失； 2)定位信息： 構(gòu)件作用的空間位置信息, 如一層疊合梁、 一層疊合板等反映構(gòu)件作用空間, 建模完成后對每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)命名, 實(shí)現(xiàn)可視化； 3)構(gòu)件分類信息： 在深化設(shè)計(jì)階段中導(dǎo)入項(xiàng)目構(gòu)件庫中的構(gòu)件逐一命名并添加序號, 如13-疊合梁不貫通； 4)構(gòu)件幾何數(shù)據(jù)： 構(gòu)件在建模完成并驗(yàn)算優(yōu)化后, 輸出對應(yīng)的幾何尺寸、 鋼筋尺寸、 預(yù)埋件尺寸、 開洞尺寸等信息, 存儲在數(shù)據(jù)庫中, 設(shè)計(jì)人員調(diào)出構(gòu)件管理界面進(jìn)行查看、 修改, 在模型交互時(shí)設(shè)計(jì)和制作雙方人員可以在構(gòu)件管理界面查詢構(gòu)件相關(guān)幾何尺寸； 5)構(gòu)件體積， 砼算量, 鋼筋位置、 型號、 數(shù)量： BOM表自動讀取當(dāng)前構(gòu)件的形狀、 編號與鋼筋配比等信息, 在深化設(shè)計(jì)階段向生產(chǎn)階段過渡時(shí), 自動將這些信息同步至數(shù)據(jù)庫, 擴(kuò)展并完善構(gòu)件信息, 完成構(gòu)件定型, 制訂相應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃。

3 應(yīng)用實(shí)例

以《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(2015版)等規(guī)范為數(shù)據(jù)源指導(dǎo)深化設(shè)計(jì)流程, 采用上述裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)流程與方法對杭州某新建小學(xué)風(fēng)雨操場進(jìn)行裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)(圖5)。整個(gè)建筑的總建筑面積為2.1萬m2, 地上建筑面積13 721 m2, 操場長36 m, 寬22.5 m。依照上述規(guī)范, 以項(xiàng)目所需疊合梁構(gòu)件為例, 對疊合梁在庫族建立、 布置、 驗(yàn)算、 生產(chǎn)計(jì)劃方面進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。首先利用Revit軟件構(gòu)建項(xiàng)目疊合梁族庫, 按照疊合梁的種類, 將特定的參數(shù)賦予給梁模型構(gòu)件, 如預(yù)制高度、 后澆帶高度、 鍵槽位置等， 應(yīng)用深化設(shè)計(jì)平臺分析, 得到精細(xì)化參數(shù)如疊合梁貫通層面積等。

圖5 項(xiàng)目構(gòu)件設(shè)計(jì)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員通過設(shè)計(jì)平臺獲取構(gòu)件模型尺寸和其他參數(shù), 點(diǎn)擊任意構(gòu)件可以查詢各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)構(gòu)件尺寸約束等主要參數(shù)設(shè)計(jì)完成后, 在構(gòu)件管理界面(圖6a)點(diǎn)擊構(gòu)件型號檢查參數(shù), 雙擊構(gòu)件， 可直接對參數(shù)進(jìn)行修改, 同時(shí)導(dǎo)出BOM表(圖6b)對構(gòu)件的混凝土、 鋼筋等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 造價(jià)人員對生產(chǎn)費(fèi)用進(jìn)行評估, 制訂生產(chǎn)批次和生產(chǎn)計(jì)劃, 并將設(shè)置好的信息更新到數(shù)據(jù)庫。施工人員根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息實(shí)時(shí)調(diào)配現(xiàn)場構(gòu)件數(shù)據(jù)。在施工荷載作用下，聯(lián)對構(gòu)件的受彎承載力、 受拉鋼筋應(yīng)力、 斜截面受剪承載力、 裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算, 點(diǎn)擊“驗(yàn)算”按鈕完成各項(xiàng)驗(yàn)算指標(biāo)。驗(yàn)算受力界面如圖6c所示。

圖6 平臺功能界面

本文提出的裝配式深化設(shè)計(jì)方法在一定程度上提高了深化設(shè)計(jì)效率, 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程資源共享、 遠(yuǎn)程技術(shù)同步, 優(yōu)化了裝配式建筑跨區(qū)域協(xié)同的方法, 降低了裝配式項(xiàng)目， 尤其是生產(chǎn)階段成本費(fèi)用, 證實(shí)了基本BIM的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)的實(shí)用性以及拓展了針對BIM軟件進(jìn)行二次開發(fā)功能插件在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。

4 結(jié) 論

為了解決裝配式建筑深化設(shè)計(jì)過程中存在的“信息閉塞”、 “設(shè)計(jì)復(fù)雜”和“低效漏項(xiàng)”等問題, 本文以BIM技術(shù)和《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》為數(shù)據(jù)來源, 利用知識圖譜在知識推理上的優(yōu)勢, 通過構(gòu)建裝配式建筑深化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的知識圖譜剖析裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢, 從裝配式建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范和裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)的要求出發(fā), 提出了一種基于BIM技術(shù)的裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程。該流程將BIM理念和技術(shù)與裝配式建筑高度結(jié)合, 推動了裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化和升級, 保證了深化設(shè)計(jì)的快速性和準(zhǔn)確性。本研究中裝配式構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)思路, 同樣適用于建筑其他領(lǐng)域?qū)I(yè)的構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)合BIM的二次開發(fā)技術(shù), 對促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)人工智能的發(fā)展有積極意義, 具有較好的應(yīng)用前景。