張玉琢 張德海 張 岐

（沈陽(yáng)建筑大學(xué) BIM計(jì)算研究中心，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑的基礎(chǔ)，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]。

近年來(lái)，BIM數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的研究越來(lái)越多。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心主任李美華說(shuō)明了建筑產(chǎn)品對(duì)于產(chǎn)品廠商、設(shè)計(jì)方、施工方以及運(yùn)維方的價(jià)值，分析了BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的前景[2]。施平望提出了構(gòu)建IFC標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫(kù)的必要性，并討論了當(dāng)前BIM軟件接口問(wèn)題的研究，進(jìn)而研究了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)研究[3]。王曉珊以ALLPLAN為建模工具搭建了基于BIM技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)了基于預(yù)制構(gòu)建庫(kù)的構(gòu)件施工驗(yàn)算平臺(tái)[4]。

本文結(jié)合“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題“裝配式建筑分析設(shè)計(jì)軟件與預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)的研究開發(fā)”，重點(diǎn)調(diào)研國(guó)內(nèi)BIM數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展現(xiàn)狀，研究預(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。

1 BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)調(diào)研結(jié)果

項(xiàng)目組以百度搜索引擎為依托，以“BIM預(yù)制構(gòu)件庫(kù)”為檢索詞，對(duì)目前國(guó)內(nèi)較為常用的BIM構(gòu)件庫(kù)進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果總結(jié)如下（按照網(wǎng)絡(luò)檢索結(jié)果先后排序）：

（1） 廣材網(wǎng) http：//bim.gldjc.com（機(jī)電構(gòu)建BIM族庫(kù)）。廣材網(wǎng)成立于2011年，隸屬于廣聯(lián)達(dá)軟件股份有限公司，目前其開設(shè)了BIM構(gòu)件庫(kù)專欄，提供包括消防設(shè)備、水泵、采暖設(shè)備等8大類構(gòu)件資源，主要面向MEP方向，下載的數(shù)據(jù)格式為涵蓋Revit2014—2017的rfa族文件。

（2） 中國(guó)BIM構(gòu)件庫(kù)網(wǎng) http：//www.bimgb.com。中國(guó)BIM構(gòu)件庫(kù)網(wǎng)提供包括建筑構(gòu)件庫(kù)、軌道交通構(gòu)件庫(kù)等四大類構(gòu)件資源，其中建筑構(gòu)件庫(kù)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件共計(jì)23類，為Revit族文件格式，但目前該類構(gòu)件處于暫停下載狀態(tài)。

（3） 開放BIM庫(kù) http：//www.openbimlib.com。提供包括給排水及供暖、通風(fēng)與空調(diào)、建筑電氣等類別BIM構(gòu)件，文件提供格式包括Revit族文件及Skechup文件。

（4） 中國(guó)BIM資源中心 http：//s.bimcc.com。該網(wǎng)站BIM構(gòu)件庫(kù)提供大量結(jié)構(gòu)類BIM構(gòu)件，文件格式包括Revit族文件及Skechup文件等類型。

（5） 畢馬匯 https：//www.nbimer.com/materials/bim-models。畢馬匯BIM云構(gòu)件庫(kù)涵蓋了11000多個(gè)BIM構(gòu)件，其中結(jié)構(gòu)施工類有288個(gè)，提供的文件均為Revit族文件格式。

（6） 易族庫(kù) http：//www.yizuku.com。易族庫(kù)包含285類結(jié)構(gòu)專業(yè)族文件，文件類型為Revit族文件。

（7） 構(gòu)建塢 http：//www.goujianwu.com。構(gòu)建塢的形式與型兔相類似，也是采用安裝插件到Revit中實(shí)現(xiàn)族文件的下載和使用。

（8） BIM之家族庫(kù)http：//www.nbims.com。該族庫(kù)大多為用戶自行上傳的族文件匯總壓縮包，分類不規(guī)范，文件重復(fù)性高。

（9） 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)產(chǎn)品BIM大型數(shù)據(jù)庫(kù) http：//www.bim99.org/home。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)產(chǎn)品BIM大型數(shù)據(jù)庫(kù)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心主辦，其中涵蓋預(yù)制混凝土制品及構(gòu)件BIM模型398種，文件格式為Revit族文件。

（10） 型兔BIM云族庫(kù) http：//www.bimto.cn。型兔BIM云族庫(kù)提供大量基于Revit軟件的BIM族文件，包括數(shù)量眾多的結(jié)構(gòu)族文件，其提供可嵌入Revit的插件，用戶可通過(guò)插件瀏覽云族庫(kù)并下載使用。

1.2 網(wǎng)絡(luò)調(diào)研結(jié)論

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，能夠得出如下結(jié)論：國(guó)內(nèi)外一些BIM行業(yè)公司正在努力構(gòu)建BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，并開發(fā)了多種構(gòu)件庫(kù)系統(tǒng)框架和原型，不斷豐富BIM虛擬組件的數(shù)量、質(zhì)量，類型和規(guī)格，提升構(gòu)件質(zhì)量，一步步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制BIM構(gòu)件庫(kù)的構(gòu)建。然而，這些BIM預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)暫不能完全為裝配式建筑設(shè)計(jì)提高技術(shù)支撐，存在不足地方主要是：庫(kù)中的模型類型較少，各種實(shí)際建筑產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)、性能及屬性并不能完全包含其中，從而使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不能滿足設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)要求。往往設(shè)計(jì)者在使用模型前，需要重新建立產(chǎn)品模型，之后需要手動(dòng)輸入大量的幾何信息和非幾何信息，影響設(shè)計(jì)效率。

2 構(gòu)件庫(kù)BIM資源集成機(jī)制構(gòu)建

在BIM體系框架的基礎(chǔ)上，研究構(gòu)件庫(kù)BIM資源集成機(jī)制。其基本思路是隨著工程項(xiàng)目的進(jìn)展和需要分階段創(chuàng)建BIM數(shù)據(jù)，即從項(xiàng)目策劃到設(shè)計(jì)、施工、使用不同階段，針對(duì)不同的應(yīng)用建立相應(yīng)的子信息模型。各子信息模型能夠自動(dòng)演化，可以通過(guò)對(duì)上一階段模型進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、擴(kuò)展和集成， 形成本階段信息模型。 也可針對(duì)某一應(yīng)用集成模型數(shù)據(jù)，生成應(yīng)用子信息模型，隨著工程進(jìn)展最終形成面向建筑生命期的完整信息模型。BIM的集成框架包括數(shù)據(jù)層、模型層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 BIM資源集成機(jī)制

（1） 數(shù)據(jù)層。面向建筑生命期的工程數(shù)據(jù)總體上可以分為由結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化的文檔數(shù)據(jù)組成，對(duì)于結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理。為了應(yīng)付企業(yè)級(jí)系統(tǒng)龐大的數(shù)據(jù)量、很高的性能要求，底層數(shù)據(jù)庫(kù)通常需要選用Oracle、SQL Sever、Sybase等大型數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2） 模型層。數(shù)據(jù)模型層通過(guò)BIM信息集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)IFC模型數(shù)據(jù)的讀取、保存、提取、集成、驗(yàn)證，針對(duì)建筑生命期不同階段和應(yīng)用，生成相應(yīng)的子信息模型。這些子信息模型可以是面向階段層面的策劃子信息模型、設(shè)計(jì)子信息模型、施工子信息模型以及運(yùn)營(yíng)子信息模型等，也可以是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用主題的子信息模型，如建筑成本信息模型、施工安全信息模型、物業(yè)管理信息模型等。

（3） 網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)通信層基于網(wǎng)絡(luò)及通信協(xié)議搭建，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交互支持，支持項(xiàng)目各參與方分布式的工作模式。

（4） 應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序?qū)佑蓙?lái)自建設(shè)不同階段的應(yīng)用軟件組成，這些軟件包括規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件、建筑設(shè)計(jì)軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、施工管理軟件、物業(yè)管理軟件等。

在該架構(gòu)中，BIM的建立實(shí)際上是對(duì)建筑生命期工程數(shù)據(jù)的積累、擴(kuò)展、集成和應(yīng)用過(guò)程。分階段或面向應(yīng)用創(chuàng)建子信息模型，為BIM的實(shí)現(xiàn)提供了可行的途徑，BIM信息集成平臺(tái)和BIM數(shù)據(jù)庫(kù)及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)保存、跟蹤和擴(kuò)充機(jī)制，有效解決了BIM數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分布異構(gòu)數(shù)據(jù)的一致、協(xié)調(diào)和共享問(wèn)題。

3 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，會(huì)進(jìn)行如下的BIM構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建5大步驟（見圖2）。

圖2 BIM構(gòu)件庫(kù)構(gòu)建步驟

（1） 構(gòu)件生產(chǎn)和分類。BIM構(gòu)件庫(kù)不僅屬于構(gòu)件的設(shè)計(jì)單位，也屬于配套的生產(chǎn)單位。在進(jìn)行具體的操作時(shí)，需要達(dá)到這二者的平衡以及協(xié)調(diào)；此外，對(duì)于構(gòu)件工廠而言，為了提升項(xiàng)目的施工效率，他們應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)一些具備較高通用性的預(yù)制構(gòu)件，并在施工開始后，按照實(shí)際的施工要求高效的生產(chǎn)BIM構(gòu)件庫(kù)中缺少的構(gòu)件，這樣才能大大加快項(xiàng)目總體的施工速度。

BIM構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建的基礎(chǔ)工作是構(gòu)件在入庫(kù)之前的分類。設(shè)計(jì)單位首先明確預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)以及相應(yīng)的構(gòu)件庫(kù)內(nèi)放置的構(gòu)件類型。此外，在完成了構(gòu)件的分類之后，還必須依據(jù)相關(guān)的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一定規(guī)律的儲(chǔ)存，提升構(gòu)件庫(kù)在擴(kuò)充時(shí)的便捷性以及在日常維護(hù)時(shí)的高效性。

（2） 構(gòu)件編碼。對(duì)于構(gòu)件而言，為了達(dá)到較高的信息化要求，要積極高效地進(jìn)行編碼的運(yùn)用。在信息化編碼的運(yùn)用下，信息數(shù)據(jù)的處理變得直觀起來(lái)，無(wú)論是人工操作還是計(jì)算機(jī)運(yùn)算，信息的處理效率都得到了最大程度地提升。

（3） 構(gòu)件創(chuàng)建及構(gòu)件信息錄入。構(gòu)件參數(shù)錄入必須要在相應(yīng)的建模深度基礎(chǔ)上，最大限度的錄入更多的有用的參數(shù)數(shù)據(jù)。在錄入過(guò)程中，尤其要注意的一點(diǎn)是，構(gòu)件內(nèi)的數(shù)據(jù)信息不要超過(guò)了相應(yīng)的數(shù)量限度，構(gòu)件所涵蓋的數(shù)據(jù)只需要滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)深度的標(biāo)準(zhǔn)就是符合要求的。

（4） 審核和入庫(kù)。在完成了構(gòu)件的編碼之后，必須要將這些命名的結(jié)果上交給建筑部門規(guī)定的BIM構(gòu)件庫(kù)審核人員進(jìn)行檢查。而對(duì)于審核人員來(lái)說(shuō)，必須要依據(jù)審核標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格審查構(gòu)件錄入信息的完整性和準(zhǔn)確性，測(cè)試構(gòu)件的三維模型的平立剖顯示與錄入?yún)?shù)設(shè)置等。

（5） 構(gòu)件庫(kù)的總體功能設(shè)計(jì)與創(chuàng)建。通過(guò)以上4大步驟可以預(yù)制構(gòu)件模型及其信息參數(shù)對(duì)BIM構(gòu)件庫(kù)的功能需要，最大限度地窮盡每一類預(yù)制構(gòu)件的功能和使之標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)長(zhǎng)期探索更新的過(guò)程。

最后，構(gòu)件庫(kù)的總體功能設(shè)計(jì)可以歸納為構(gòu)件存儲(chǔ)和構(gòu)件調(diào)用兩部分。前者是數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部功能，BIM構(gòu)件庫(kù)作為構(gòu)件的存儲(chǔ)機(jī)制也同樣重要的是完成構(gòu)件庫(kù)系統(tǒng)與其中構(gòu)件中間的信息化映射，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)目標(biāo)構(gòu)件的參數(shù)檢索等功能，為后續(xù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工階段提供準(zhǔn)確而有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。后者是數(shù)據(jù)庫(kù)外部功能，預(yù)制構(gòu)件不是一個(gè)獨(dú)立的集合體，只有和外部第三方軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享才能最大地發(fā)揮其功能。構(gòu)件調(diào)用可以完成基于BIM構(gòu)件庫(kù)的裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組合。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)不同形式開展現(xiàn)有成型BIM構(gòu)件庫(kù)和轉(zhuǎn)換機(jī)制的文獻(xiàn)調(diào)研，列舉出常見的BIM族庫(kù)，對(duì)構(gòu)件庫(kù)BIM資源情況進(jìn)行梳理和總結(jié)。研究預(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。