徐馬云龍 (安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,安徽 合肥 230032)
隨著我國(guó)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型,裝配整體式建筑得到大力發(fā)展,BIM技術(shù)以其信息集成化、設(shè)計(jì)工作過程的傳遞性、對(duì)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的充分支撐等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于裝配整體式建筑的設(shè)計(jì)、施工、裝配、管理、使用維護(hù)等各階段,BIM技術(shù)貫穿建筑建造的全過程。利用BIM技術(shù)對(duì)裝配整體式建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化工作,建立裝配整體式建筑信息模型,結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析,將預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行合理的布置,完成構(gòu)件通用化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、協(xié)調(diào)化等設(shè)計(jì),促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)內(nèi)各專業(yè)、各階段間的協(xié)同工作能力的提升,從而完成建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
BIM,全名 Building Information Modeling,通過建模軟件將建筑的各項(xiàng)相關(guān)信息、數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),構(gòu)建所有建筑構(gòu)件的三維信息模型。同時(shí)BIM不僅僅是將各項(xiàng)建筑數(shù)字信息集成在同一模型中,而是能夠基于建筑信息模型對(duì)目標(biāo)建筑設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行模擬、整合、協(xié)調(diào)、檢查等,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)施工的科學(xué)管理等工作內(nèi)容。
裝配整體式混凝土建筑是由預(yù)制構(gòu)件通過可靠的方式進(jìn)行連接并與現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。裝配整體式混凝土建筑今后將是房地產(chǎn)和建筑業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),全國(guó)范圍內(nèi)的高等院校、科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工企業(yè)都將圍繞裝配整體式建筑及BIM技術(shù)展開相關(guān)的研究與實(shí)踐工作。
圖1 合肥某項(xiàng)目的單體建筑的BIM模型
目前常規(guī)的設(shè)計(jì)方法是基于等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)概念。首先確定結(jié)構(gòu)體系,進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置,結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析,水電暖專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì),完成建筑的施工圖設(shè)計(jì)。在施工圖的基礎(chǔ)上,進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的布置、預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)等專項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。最后展開預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)工作。
在此設(shè)計(jì)過程中,涉及多專業(yè)的協(xié)同工作,在建筑規(guī)劃方案階段即需考慮預(yù)制構(gòu)件的布置、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等問題,對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝都提出了較高的要求。
基于BIM技術(shù),由不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員為該項(xiàng)目創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、給排水等3D信息化模型,進(jìn)而建立裝配整體式混凝土建筑模型。設(shè)計(jì)人員可進(jìn)行、預(yù)制構(gòu)件布置、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),同時(shí)完成校核鋼筋、預(yù)埋管線、孔洞等工作,進(jìn)行鋼筋、水電管線的碰撞檢查,并進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的安裝模擬檢查,顯示出是否存在鋼筋、水電管線的碰撞、預(yù)制構(gòu)件的安裝方案是否合理等內(nèi)容。
預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠商可通過BIM模型,對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段的勞務(wù)、材料、設(shè)備等的需用量進(jìn)行模擬計(jì)算和優(yōu)化,生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件、機(jī)電等專業(yè)能夠在同一平臺(tái)上進(jìn)行協(xié)同工作,減少不同專業(yè)間的交叉工作,從而提高生產(chǎn)效率和準(zhǔn)確率、降低整體生產(chǎn)成本。
施工企業(yè)亦可通過BIM模型,在施工前可模擬預(yù)制構(gòu)件吊裝施工的工作。根據(jù)預(yù)制構(gòu)件安裝順序、后澆節(jié)點(diǎn)的鋼筋布置等3D模型,制作預(yù)制構(gòu)件吊裝施工模擬視頻,在實(shí)際施工開始之前對(duì)預(yù)制構(gòu)件吊裝施工方案進(jìn)行合理優(yōu)化,進(jìn)而提高安裝效率、降低施工難度、優(yōu)化施工造價(jià)成本。
合肥市某裝配式建筑項(xiàng)目,抗震設(shè)防烈度為7度,II類場(chǎng)地,地下一層,地上30層,建筑高度87.3m,抗震等級(jí)為二級(jí)。
該項(xiàng)目單體構(gòu)造邊緣構(gòu)件部位采用裝配整體式結(jié)構(gòu),其余部分采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),預(yù)制裝配率不低于50%。
根據(jù)《關(guān)于公布<合肥市裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配率計(jì)算方法(試行)>的通知》(合建設(shè)〔2013〕15號(hào)),預(yù)制裝配率的計(jì)算公式為:
通過revit軟件建立BIM戶型模型(圖2)、預(yù)制水平構(gòu)件模型(圖3)、預(yù)制豎向構(gòu)件(圖4)、后澆節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(圖 5)等。
當(dāng)前我國(guó)正致力于BIM技術(shù)、裝配整體式建筑的推廣應(yīng)用,建筑行業(yè)的發(fā)展方向?qū)⑹侵悄芑?、自?dòng)化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化以及信息化。裝配整體式混凝土建筑的設(shè)計(jì)工作中,BIM技術(shù)的應(yīng)用將建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件布置、連接節(jié)點(diǎn)的鋼筋碰撞、預(yù)埋管線孔洞、預(yù)制構(gòu)件安裝等各階段的信息進(jìn)行集成整合,提高設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)精度等,促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)更好的發(fā)展。
圖2 戶型模型
圖3 預(yù)制水平構(gòu)件模型
圖4 預(yù)制豎向構(gòu)件
圖5 后澆節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)