BIM在混凝土預制構件設計中的應用研究

　　1 混凝土預制構件行業(yè)的背景

　　混凝土預制構件的優(yōu)點是眾所周知的，它不僅是建筑施工工業(yè)化的標志，同時也為降低成本、節(jié)能減排做出不少貢獻。近年來，混凝土預制構件在軌道交通廣為應用，在房屋建筑中的需求量也逐漸增加。2010年，為推動住宅產業(yè)化與節(jié)能減排，北京市政府將開展了多個混凝土預制品的住宅試點項目，其工程量預計在2013年以后將達到當年住宅施工量的10%。

　　2 當前發(fā)展面臨的困惑

　　雖然行業(yè)前景不錯，但混凝土預制品行業(yè)仍存在不足，根據北京市混凝土預制構件行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，其發(fā)展面臨三個問題：第一，總體產能過剩，開工不足。第二，非高端產品技術水平不高，產品質量差。第三，粉煤灰、砂、石等原料供應緊張。這相比于發(fā)達國家仍有很大差距。這種現象與該行業(yè)的生產模式及經濟秩序是分不開的。雖然很多構件廠已具備相應的技術條件，但由于其與設計、施工單位聯系不夠緊密，沒有良好的銜接管理模式，所以造成他們不能經濟高效地參與到新型項目中，制約了其實現生產一體化。

　　通常來講，現有混凝土預制構件設計體系有如下兩種：

　　設計單位從構件廠已生產的預制構件中挑選出滿足條件的來使用。

　　設計單位根據需求向構件廠定制混凝土構件。

　　但這兩種方式中都存在很多不足，首先，構件廠與設計單位溝通困難，聯系不夠緊密。國內大部分設計師們設計時并沒有充分考慮預制構件的因素，從而不能設計出好的預制裝配式建筑作品。也就不能很好地利用已生產的構件類型，同時也從需求上限制了構件的生產。其次，廣大構件廠并沒有具備深化設計的能力，沒有大量投入到科技研發(fā)中，新品開發(fā)速度緩慢，造成了他們不能滿足設計單位的定制要求，也影響了經濟效益。

　　同時，構件生產也是圍繞項目展開的一系列高度連續(xù)協(xié)作的過程,是由多個部門共同協(xié)作完成的。在整個設計過程中,每個部門都可能根據需要和要求對其設計做出數次修改，而這些修改對其他部門的設計工作往往造成非常大的影響。這樣在設計，生產和施工過程中，就會由于相互的不協(xié)調產生很多問題。

　　3 BIM的概念及對問題的解決

　　BIM是BuildingInformationModel（建筑信息模型）的簡稱。它不僅為我們提供了新的技術，更提出了全新的工作理念。BIM可以讓設計師在設計3D圖形時就將各種參數融合其中，比如物理性能，材料種類，經濟參數等，同時在各個專業(yè)設計之間共享模型數據，避免了重復指定參數。此時的BIM模型就可以用來進行多方面的應用分析：可以用它進行結構分析，經濟指標分析，工程量分析，碰撞分析等等。雖然目前在國內BIM的應用仍以設計為主，但實際上它的最大價值在于可以應用到構件的設計、生產、運營的整個周期，起到優(yōu)化、協(xié)同、整合作用。

　　BIM的出現，讓我們看到了新的轉機。它的特點使其能很大程度提高混凝土預制構件的設計生產效率。設計師門只需做一次更改，之后的模型信息就會隨之改變，省去了大量重設參數與重復計算的過程。同時它的協(xié)同作用可以快速有效地傳遞數據，且數據都是在同一模型中呈現的，這使各部門的溝通更直接。

　　我們可以提取出協(xié)同設計工作的簡化模型：

　　混凝土預制構件廠可以直接從建筑設計模型中提取需要的部分并且進行深化，再通過協(xié)同交給結構設計師完成結構的設計與校核，合格后還可由構件廠直接生成造價分析。由于BIM系統(tǒng)中3D與2D的結合，計算完后的構件可以直接生成2D的施工圖交付車間生產。如此一來，就將模型設計，強度計算，造價分析，車間生產等幾個分離的步驟就結合到了一起，減小信息傳輸的次數，提高了效率。

　　同時，BIM也可以為預制構件的施工帶來很大方便，它能夠生成精準生動的3維圖形和動畫，讓工人對施工順序有直觀的認識。

　　4 以BIM為主的協(xié)同設計的發(fā)展現狀

　　目前協(xié)同設計在混凝土預制構件行業(yè)中尚處于起步階段?；贐IM概念的軟件并不少，應用最廣泛的是Autodesk公司的Revit。 Graphisoft公司的ArchiCAD, Bentley 公司的 Bentley Architecture也都在努力打造中國市場。以Autodesk公司為例，近年來，Autodesk公司不斷的宣傳BIM的理念，為其Revit系列軟件進入中國建筑市場奠定了一定基礎?，F在，Autodesk也培養(yǎng)了大量Revit人才并投入工作崗位，這使得BIM理念被部分設計院應用于實際項目中。但是由于諸多因素，Revit還只是用于繪制已建項目模型，培養(yǎng)人才，積累相關經驗，并沒有真正起到協(xié)同作用，尤其是在預制構件設計開發(fā)方面，應用甚少。

　　首先，周邊軟件不健全。雖然我國市場這方面的軟件并不少，但現狀是：國外先進的軟件沒能建立適合國情的標準，不能很好的與國內的建筑業(yè)和已經盛行的軟件融合，比如：從3D模型生成2D圖紙時很不完善，計算時好多時候仍是依據國外標準，對國內規(guī)范沒有完全引用。同時，國內尚未開發(fā)出完善的基于BIM理念的軟件，在混凝土預制構件的生產應用方面仍是空白，這就限制了構件廠獨立開發(fā)預制構件的能力。

　　其次，設計人員接受三維的模型設計有一定難度，培訓耗費大。

　　最后，人們意識上的差距。由于人們并未完全意識到新型預制構件的優(yōu)勢，對它的效益認識不足，同時其數據庫不健全，其設計流程與傳統(tǒng)的沖突，沒有成熟的軟件及網絡系統(tǒng)來做技術支持，使人們不愿去冒風險進行嘗試。

　　5 解決思路及前景

　　雖說BIM在建筑行業(yè)的普及還有一段時間，但這絲毫不妨礙其廣闊的發(fā)展前景?；谄鋮f(xié)同設計的特點，它必將取代CAD等二維繪圖軟件和Maya等傳統(tǒng)三維繪圖軟件在建筑行業(yè)內的地位。目前，國內建筑軟件行業(yè)龍頭產業(yè)建研科技股份有限公司已與Autodesk公司聯手推廣BIM在國內的研究與應用。只要大的平臺得到建立并得到推廣，二次開發(fā)的軟件自然會如雨后春筍般出現。國家也應該加大推廣力度，鼓勵關于混凝土預制構件軟件的開發(fā)。更主要的是各構件廠都應做好前瞻性的準備，達成共識，真正實現通過依靠科技來達到效益的提高。