裝飾深化設(shè)計(jì)中墻體龍骨、鋼架數(shù)字化的底層邏輯

文、圖／ 張玖竹、霍俊龍 （畢馬云設(shè)計(jì)） 編輯／ 郭艷

“龍骨排布”是施工單位進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作，無論對方案落地的可實(shí)施性，還是對工程結(jié)算的成本控制都至關(guān)重要。伴隨裝飾BIM（Building Information Modeling）的不斷發(fā)展，數(shù)字化和參數(shù)化技術(shù)對龍骨排布的應(yīng)用模式日漸清晰，產(chǎn)生的效益也日漸顯著。本文將深入探討隔墻龍骨、鋼架墻以數(shù)字化模式進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的理論、方法和最佳實(shí)踐，揭示隔墻龍骨、鋼架墻進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)與算量的認(rèn)知模型及底層邏輯。

一、龍骨墻、鋼架墻的元素拆解

龍骨和鋼架都是輕質(zhì)隔墻的內(nèi)部骨架。

墻體龍骨以用途分類，包括：豎龍骨、橫貫龍骨、天龍骨、地龍骨、加固龍骨；以龍骨類型分類，則包括：豎龍骨、天地龍骨、橫貫龍骨三類。天龍骨、地龍骨只是朝向不同，是同一種類型；加固龍骨在門洞口兩側(cè)仍是豎龍骨，只是定義不同；在門上側(cè)、窗洞口和電箱上下側(cè)的加固龍骨則是天地龍骨，窗洞口和電箱兩側(cè)的加固則是橫貫龍骨（圖1）。豎龍骨型號主要以長度分為：C100、C75、C50、Z75（隔聲龍骨），天地龍骨均有與豎龍骨配套的型號，橫貫龍骨則僅為 38 龍骨一種。龍骨隔墻的構(gòu)成除龍骨外，還有基層板、填充物、固定卡和螺絲。

圖1 龍骨類型與用途

相較龍骨鋼架以用途分類更簡單，僅為豎向鋼架、橫向鋼架，一般無需在門兩側(cè)做額外加固。鋼架通常以截面形狀做區(qū)分，包括：矩方管、H 型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼（圖2）。各截面形狀描述方式有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如：矩方管 120×80×6.0 mm（長×寬 ×壁厚）；5# 槽鋼為 50×37×4.5 mm（高度×腿寬×腰厚）等。各形狀鋼架的種類均約幾十個(gè)，雖邏輯不復(fù)雜，但數(shù)量眾多，設(shè)計(jì)時(shí)選用的便捷性較低。鋼架墻的構(gòu)成除鋼架外，還有基層板、填充物、埋板、角碼和螺栓。

圖2 常見鋼架截面形狀

二、數(shù)字化設(shè)計(jì)的考量因素

1、模型搭建的復(fù)雜度

實(shí)際項(xiàng)目基于不同的防火、隔聲要求，每道龍骨墻的構(gòu)造不盡相同，包括：豎龍骨間距、龍骨類型、橫貫龍骨道數(shù)和標(biāo)高、填充物、基層板的層數(shù)和厚度。豎龍骨間距通常為 300 mm、400 mm、600 mm，在較短的隔墻時(shí)還需均分排布，不遵照固定間距；豎龍骨還存在雙層龍骨的場景，兩道龍骨的型號也可能不相同，例如：C50 ＋C75 龍骨的組合，C50 ＋C50 龍骨組合等；基層板可在某一側(cè)布置，也可在雙側(cè)布置，材料可是玻鎂板、石膏板、硅酸鈣板等；腔體填充物可是巖棉，也可是硅基改性密胺泡沫棉等防火、吸聲材料（圖3）；因每個(gè)項(xiàng)目的層高不同，橫貫龍骨的道數(shù)和標(biāo)高也不近相同。以上因素的排列組合可達(dá)數(shù)千量級，以常規(guī)BIM 族、組件的方式無論存儲或篩選均不可行，只能通過數(shù)字化工具結(jié)合數(shù)據(jù)系統(tǒng)在項(xiàng)目環(huán)境下進(jìn)行因地制宜的搭建。

圖3 龍骨隔墻設(shè)計(jì)面板

除龍骨、基層板、填充物組合變化多樣的難點(diǎn)外，各種加固的場景也是業(yè)務(wù)難點(diǎn)。加固對象包括各種設(shè)備穿墻洞口、強(qiáng)弱電箱、開關(guān)插座等電氣點(diǎn)位、冷熱水點(diǎn)位等，加固的細(xì)部參數(shù)包括兩側(cè)出挑距離，搭接關(guān)系等。門洞口的加固一般為龍骨對扣，需將加固龍骨旋轉(zhuǎn)180°。

鋼架墻的難點(diǎn)是型號眾多，無論矩方管、槽鋼、H 型鋼截面尺寸均不是設(shè)計(jì)師隨意設(shè)計(jì)的，而是有固定的尺寸值，如何便捷的查找和調(diào)用是日常深化設(shè)計(jì)中的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。數(shù)字化系統(tǒng)的云端存儲恰好解決了型號存儲的問題，以下拉選項(xiàng)的方式為篩選提供了良好的用戶體驗(yàn)，并可基于云端同步修改。鋼架的埋件、角碼也需在設(shè)計(jì)時(shí)交互選擇連接方式，其存儲與調(diào)用方式同型鋼類似。鋼架如采用螺栓連接方式，應(yīng)在項(xiàng)目中構(gòu)建螺栓模型，此細(xì)度要求與龍骨不同，龍骨的螺絲通常情況下無需建模，但鋼架螺栓應(yīng)建模。

墻體內(nèi)腔體的填充物的材料、容重是典型的非幾何信息，如何存儲、賦值是傳統(tǒng)3ds Max、SketchUp 等造型軟件無法解決的問題，其只能是基于具體項(xiàng)目通過文字標(biāo)注，并不能像Revit 等BIM 軟件直接復(fù)用于第二個(gè)項(xiàng)目，形成知識、經(jīng)驗(yàn)的沉淀。

2、施工圖紙表達(dá)

龍骨墻和鋼架墻會涉及 3 類視圖：龍骨定位圖、龍骨立面排布圖和局部龍骨平面圖。龍骨定位圖是整層的平面視圖，核心信息是龍骨的平面間距定位。因門上口等位置存在平面不可見的龍骨，故深化設(shè)計(jì)時(shí)還需成套出具龍骨立面排布圖和局部龍骨平面圖，并標(biāo)明龍骨的排布和標(biāo)高（圖4）。龍骨立面排布圖和局部龍骨平面圖表達(dá)方式的實(shí)質(zhì)，是構(gòu)件通過不同的剖切面進(jìn)行多視角的展現(xiàn)，BIM 深化設(shè)計(jì)的模式可通過創(chuàng)建視圖方式實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)CAD 則需獨(dú)立繪制，并不能實(shí)現(xiàn)平立面的聯(lián)動，即在平面移動龍骨，立面可聯(lián)動修改。此外，即便BIM 模式可實(shí)現(xiàn)通過剖切方式創(chuàng)建配套的平立面，但因龍骨隔墻的數(shù)量通常較多，工作量仍然較大，布置龍骨屬于“簡單、重復(fù)、低價(jià)值”操作。畢馬云的龍骨隔墻詳圖功能，可基于選擇的龍骨墻體自動創(chuàng)建配套的立面圖和平面大樣圖，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注和類型標(biāo)記，還可基于圖紙的圖位自動計(jì)算合適的比例進(jìn)行布圖。

龍骨立面排布圖和局部龍骨平面圖因存在雙層龍骨各自間距不同的情況，故還存在一個(gè)平面配 2 套立面的情況，增加了布圖美觀性的挑戰(zhàn)。

3、物料用量統(tǒng)計(jì)

龍骨和型鋼的設(shè)計(jì)、采購和結(jié)算通常是不同的單位，龍骨與型鋼的計(jì)量方式也略有區(qū)別。龍骨和型鋼在設(shè)計(jì)時(shí)均以米為單位，龍骨在采購時(shí)通常以3 m、4 m 等倍尺的固定尺寸按根數(shù)采購，型鋼則以噸數(shù)等重量采購?；谏鲜鲂枨?，應(yīng)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中單獨(dú)存儲各型號龍骨、型鋼的標(biāo)準(zhǔn)長度和理論重量，統(tǒng)計(jì)用量時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)長度統(tǒng)計(jì)非標(biāo)段的長度，以便場外切割。型鋼除非標(biāo)段的長度統(tǒng)計(jì)外，在物料量中還應(yīng)反映理論重量，以便采購下單和結(jié)算。

龍骨的卡件與螺絲因?qū)儆诘蛦蝺r(jià)配套產(chǎn)品，適合以含量方式進(jìn)行用量統(tǒng)計(jì)，型鋼的角碼、埋件和螺栓因影響加工和采購，更適合以模型統(tǒng)計(jì)，并配合損耗率進(jìn)行下單量的統(tǒng)計(jì)。上述統(tǒng)計(jì)的模式既考慮了建模效率和模型細(xì)度，也考慮了商務(wù)和采購的實(shí)際應(yīng)用，是經(jīng)廣大一線工程師實(shí)踐總結(jié)的較佳的解決方案。

三、數(shù)字化設(shè)計(jì)的效益評估

1、10 倍的設(shè)計(jì)效率提升

即便最簡單的矩形房間，隔墻龍骨的創(chuàng)建都包含了天地龍骨、豎龍骨、門窗加固龍骨，有的電箱、點(diǎn)位還包含各種加固龍骨。以20 m2的房間為例，即有約80 根。如此繁復(fù)的工作，純靠人工布置不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易產(chǎn)生誤操作。畢馬云設(shè)計(jì)的“隔墻龍骨”功能，是基于Revit 開發(fā)的參數(shù)化專業(yè)工具，可在10 s 內(nèi)完成手工數(shù)分鐘的操作，以智能算法實(shí)現(xiàn)間距、龍骨方向的計(jì)算，創(chuàng)建出天地龍骨類型相應(yīng)的匹配，并布置加固龍骨。

2、 50 倍的用量統(tǒng)計(jì)效率提升

龍骨和鋼架的物料用量統(tǒng)計(jì)涉及總用量和明細(xì)兩種形式?？傆昧恐饕墙Y(jié)合損耗率，進(jìn)行材料采購下單；明細(xì)用量主要應(yīng)用于切割加工，以節(jié)省損耗率?；跀?shù)字化的模式，以上所有計(jì)算均可在畢馬云等BIM 系統(tǒng)中自動執(zhí)行，用戶僅需點(diǎn)擊一下“提量組價(jià)”功能即可完成。工程量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還具有可溯源的特性，如需查看明細(xì)，可逐個(gè)部位分別展現(xiàn)工程量。

數(shù)字化隔墻龍骨和鋼架墻的深化設(shè)計(jì)在工程量統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域的提效明顯，不僅是效率的提升，更是工作模式的改變，是新質(zhì)生產(chǎn)力的具體表現(xiàn)。

四、面臨挑戰(zhàn)與未來趨勢

1、對設(shè)計(jì)方案合理性的校驗(yàn)

龍骨與水電點(diǎn)位的碰撞檢測與自動優(yōu)化，是非常有價(jià)值但還未實(shí)現(xiàn)的高價(jià)值功能。目前碰撞檢測的技術(shù)較為成熟，但自動優(yōu)化點(diǎn)位或龍骨位置的技術(shù)仍未取得突破，主要的技術(shù)限制是龍骨與水電點(diǎn)位在碰撞時(shí)的優(yōu)化規(guī)則缺少相關(guān)算法。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展，數(shù)字化模式必將誕生相關(guān)規(guī)則大模型的提煉方法，實(shí)現(xiàn)自動優(yōu)化的突破。

2、最佳切割方式的計(jì)算

基于項(xiàng)目總龍骨用量和定尺長度，數(shù)字化的龍骨深化模式可利用算法模型生成余量最少的切割方式，從而節(jié)約原料采購成本。單根龍骨和型鋼的單價(jià)雖較廉價(jià)，但公建項(xiàng)目通常會涉及數(shù)萬根，如能提升5%的材料利用率，則可節(jié)約數(shù)十萬元。受制于BIM 數(shù)據(jù)平臺的發(fā)展程度，市場還缺少較成熟、較完整的項(xiàng)目數(shù)據(jù)整合平臺，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來一定會有所突破，在材料采購業(yè)務(wù)產(chǎn)生更大的、可度量的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

通過深入分析BIM 技術(shù)在數(shù)字化裝飾中龍骨隔墻和鋼架墻深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，可以看出其強(qiáng)大的潛力和優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和行業(yè)的逐漸普及，BIM 將推動裝飾行業(yè)向更高效、更智能的新時(shí)代邁進(jìn)，從而推動企業(yè)的管理升級。