BIM在混凝土預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

　　1 混凝土預(yù)制構(gòu)件行業(yè)的背景

　　混凝土預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的，它不僅是建筑施工工業(yè)化的標(biāo)志，同時(shí)也為降低成本、節(jié)能減排做出不少貢獻(xiàn)。近年來，混凝土預(yù)制構(gòu)件在軌道交通廣為應(yīng)用，在房屋建筑中的需求量也逐漸增加。2010年，為推動住宅產(chǎn)業(yè)化與節(jié)能減排，北京市政府將開展了多個(gè)混凝土預(yù)制品的住宅試點(diǎn)項(xiàng)目，其工程量預(yù)計(jì)在2013年以后將達(dá)到當(dāng)年住宅施工量的10%。

　　2 當(dāng)前發(fā)展面臨的困惑

　　雖然行業(yè)前景不錯(cuò)，但混凝土預(yù)制品行業(yè)仍存在不足，根據(jù)北京市混凝土預(yù)制構(gòu)件行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，其發(fā)展面臨三個(gè)問題：第一，總體產(chǎn)能過剩，開工不足。第二，非高端產(chǎn)品技術(shù)水平不高，產(chǎn)品質(zhì)量差。第三，粉煤灰、砂、石等原料供應(yīng)緊張。這相比于發(fā)達(dá)國家仍有很大差距。這種現(xiàn)象與該行業(yè)的生產(chǎn)模式及經(jīng)濟(jì)秩序是分不開的。雖然很多構(gòu)件廠已具備相應(yīng)的技術(shù)條件，但由于其與設(shè)計(jì)、施工單位聯(lián)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(jīng)濟(jì)高效地參與到新型項(xiàng)目中，制約了其實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)一體化。

　　通常來講，現(xiàn)有混凝土預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)體系有如下兩種：

　　設(shè)計(jì)單位從構(gòu)件廠已生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件中挑選出滿足條件的來使用。

　　設(shè)計(jì)單位根據(jù)需求向構(gòu)件廠定制混凝土構(gòu)件。

　　但這兩種方式中都存在很多不足，首先，構(gòu)件廠與設(shè)計(jì)單位溝通困難，聯(lián)系不夠緊密。國內(nèi)大部分設(shè)計(jì)師們設(shè)計(jì)時(shí)并沒有充分考慮預(yù)制構(gòu)件的因素，從而不能設(shè)計(jì)出好的預(yù)制裝配式建筑作品。也就不能很好地利用已生產(chǎn)的構(gòu)件類型，同時(shí)也從需求上限制了構(gòu)件的生產(chǎn)。其次，廣大構(gòu)件廠并沒有具備深化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)單位的定制要求，也影響了經(jīng)濟(jì)效益。

　　同時(shí)，構(gòu)件生產(chǎn)也是圍繞項(xiàng)目展開的一系列高度連續(xù)協(xié)作的過程,是由多個(gè)部門共同協(xié)作完成的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,每個(gè)部門都可能根據(jù)需要和要求對其設(shè)計(jì)做出數(shù)次修改，而這些修改對其他部門的設(shè)計(jì)工作往往造成非常大的影響。這樣在設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和施工過程中，就會由于相互的不協(xié)調(diào)產(chǎn)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(shù)，更提出了全新的工作理念。BIM可以讓設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)3D圖形時(shí)就將各種參數(shù)融合其中，比如物理性能，材料種類，經(jīng)濟(jì)參數(shù)等，同時(shí)在各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)之間共享模型數(shù)據(jù)，避免了重復(fù)指定參數(shù)。此時(shí)的BIM模型就可以用來進(jìn)行多方面的應(yīng)用分析：可以用它進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，工程量分析，碰撞分析等等。雖然目前在國內(nèi)BIM的應(yīng)用仍以設(shè)計(jì)為主，但實(shí)際上它的最大價(jià)值在于可以應(yīng)用到構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營的整個(gè)周期，起到優(yōu)化、協(xié)同、整合作用。

　　BIM的出現(xiàn)，讓我們看到了新的轉(zhuǎn)機(jī)。它的特點(diǎn)使其能很大程度提高混凝土預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)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(shè)參數(shù)與重復(fù)計(jì)算的過程。同時(shí)它的協(xié)同作用可以快速有效地傳遞數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)都是在同一模型中呈現(xiàn)的，這使各部門的溝通更直接。

　　我們可以提取出協(xié)同設(shè)計(jì)工作的簡化模型：

　　混凝土預(yù)制構(gòu)件廠可以直接從建筑設(shè)計(jì)模型中提取需要的部分并且進(jìn)行深化，再通過協(xié)同交給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核，合格后還可由構(gòu)件廠直接生成造價(jià)分析。由于BIM系統(tǒng)中3D與2D的結(jié)合，計(jì)算完后的構(gòu)件可以直接生成2D的施工圖交付車間生產(chǎn)。如此一來，就將模型設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算，造價(jià)分析，車間生產(chǎn)等幾個(gè)分離的步驟就結(jié)合到了一起，減小信息傳輸?shù)拇螖?shù)，提高了效率。

　　同時(shí)，BIM也可以為預(yù)制構(gòu)件的施工帶來很大方便，它能夠生成精準(zhǔn)生動的3維圖形和動畫，讓工人對施工順序有直觀的認(rèn)識。

　　4 以BIM為主的協(xié)同設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前協(xié)同設(shè)計(jì)在混凝土預(yù)制構(gòu)件行業(yè)中尚處于起步階段?；贐IM概念的軟件并不少，應(yīng)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(jìn)入中國建筑市場奠定了一定基礎(chǔ)?，F(xiàn)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(shè)計(jì)院應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。但是由于諸多因素，Revit還只是用于繪制已建項(xiàng)目模型，培養(yǎng)人才，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并沒有真正起到協(xié)同作用，尤其是在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)開發(fā)方面，應(yīng)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(xiàn)狀是：國外先進(jìn)的軟件沒能建立適合國情的標(biāo)準(zhǔn)，不能很好的與國內(nèi)的建筑業(yè)和已經(jīng)盛行的軟件融合，比如：從3D模型生成2D圖紙時(shí)很不完善，計(jì)算時(shí)好多時(shí)候仍是依據(jù)國外標(biāo)準(zhǔn)，對國內(nèi)規(guī)范沒有完全引用。同時(shí)，國內(nèi)尚未開發(fā)出完善的基于BIM理念的軟件，在混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)應(yīng)用方面仍是空白，這就限制了構(gòu)件廠獨(dú)立開發(fā)預(yù)制構(gòu)件的能力。

　　其次，設(shè)計(jì)人員接受三維的模型設(shè)計(jì)有一定難度，培訓(xùn)耗費(fèi)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(yù)制構(gòu)件的優(yōu)勢，對它的效益認(rèn)識不足，同時(shí)其數(shù)據(jù)庫不健全，其設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)的沖突，沒有成熟的軟件及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來做技術(shù)支持，使人們不愿去冒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)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(shí)間，但這絲毫不妨礙其廣闊的發(fā)展前景?；谄鋮f(xié)同設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，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(nèi)的地位。目前，國內(nèi)建筑軟件行業(yè)龍頭產(chǎn)業(yè)建研科技股份有限公司已與Autodesk公司聯(lián)手推廣BIM在國內(nèi)的研究與應(yīng)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(xiàn)。國家也應(yīng)該加大推廣力度，鼓勵關(guān)于混凝土預(yù)制構(gòu)件軟件的開發(fā)。更主要的是各構(gòu)件廠都應(yīng)做好前瞻性的準(zhǔn)備，達(dá)成共識，真正實(shí)現(xiàn)通過依靠科技來達(dá)到效益的提高。