定型模板施工工藝的推廣與應用

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　　一、BIM的定義和主要特點

　　根據美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義：BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達;BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程;在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業(yè)。

　　簡單說來，BIM就是通過數字信息來仿真模擬建筑物所具有的真實信息，不僅包含諸如梁、柱、門、窗等三維幾何形狀信息，還包含大量的非幾何形狀信息，如建筑構件的材料、重量、價格和進度等，這些信息是常見二維CAD和三維CAD所無法提供和展現的?？梢哉f，“BIM不僅僅是一個設計軟件或一個圖形化的工具，它是一個數據管理平臺，是基于三維實體數據庫，實現建筑生命周期中各個階段、各個專業(yè)的各種相關信息的集成”：

　　二、淺談BIM與鋼結構的關系

　　作為建筑行業(yè)中一個重要的分支專業(yè)，鋼結構制作介于建筑設計、結構設計和施工安裝之間，起著承上啟下的作用，從理論上看，鋼結構制作又分為計算機仿真設計(鋼結構BIM設計)和車間實體加工兩個部分。

　　鋼結構BIM設計自上世紀90年代末被引入替代2D-CAD設計至今已經10多年，過去，通常我們稱之為鋼結構三維實體建模，其作用也通常停留在建模和出圖過程中，設計人員常常關注的是建模和出圖過程的效率，但隨著建筑業(yè)BIM概念越來越被推廣、研究和應用，鋼結構BIM軟件商也越來越注重輸出信息接口的標準化，一方面足以支撐對建筑BIM的協同，另一方面BIM模型本身包含的信息在后續(xù)鋼結構制作廠家內的管理和制作流程中的完整應用也正被充分重視、研究、應用和拓展中。本文從鋼結構BIM創(chuàng)建開始，介紹其在鋼結構深化設計和加工制造中的重點應用。

　　三、關于鋼結構BIM的建立

　　一般情況下，鋼結構制作企業(yè)在接到訂單后的第一要務就是通過3D實體建模進行深化設計。鋼結構BIM三維實體建模出圖進行深化設計的過程，其本質就是進行電腦預拼裝、實現“所見即所得”的過程。首先，所有的桿件、節(jié)點連接、螺栓焊縫、混凝土梁柱等信息都通過三維實體建模進入整體模型，該三維實體模型與以后實際建造的建筑完全一致;其次，所有加工詳圖(包括布置圖、構件圖、零件圖等)均是利用三視圖原理投影生成，圖紙中所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度等均是從三維實體模型上直接投影產生的。

　　三維實體建模出圖進行深化設計的過程，基本可分為四個階段，每一個深化設計階段都將有校對人員參與，實施過程控制，由校對人員審核通過后才能出圖，并進行下一階段的工作。

　　第一階段，根據結構施工圖建立軸線布置和搭建桿件實體模型。導入AutoCAD中的單線布置，并進行相應的校合和檢查，保證兩套軟件設計出來的構件數據理論上完全吻合，從而確保了構件定位和拼裝的精度。創(chuàng)建軸線系統及創(chuàng)建、選定工程中所要用到的截面類型、幾何參數。

　　第二階段，根據設計院圖紙對模型中的桿件連接節(jié)點、構造、加工和安裝工藝細節(jié)進行安裝和處理。

　　在整體模型建立后，需要對每個節(jié)點進行裝配，結合工廠制作條件、運輸條件，考慮現場拼裝、安裝方案及土建條件。

　　圖2-2：三維實體模型局部

　　圖2-3：三維實體模型節(jié)點

　　第三階段，對搭建的模型進行“碰撞校核”，并由審核人員進行整體校核、審查。

　　所有連接節(jié)點裝配完成之后，運用“碰撞校核”功能進行所有細微的碰撞校核，以檢查出設計人員在建模過程中的誤差，這一功能執(zhí)行后能自動列出所有結構上存在碰撞的情況，以便設計人員去核實更正，通過多次執(zhí)行，最終消除一切詳圖設計誤差。

　　第四階段，基于3D實體模型的設計出圖。

　　運用建模軟件的圖紙功能自動產生圖紙，并對圖紙進行必要的調整，同時產生供加工和安裝的輔助數據(如材料清單、構件清單、油漆面積等)。節(jié)點裝配完成之后，根據設計準則中編號原則對構件及節(jié)點進行編號。編號后就可以產生布置圖、構件圖、零件圖等，并根據設計準則修改圖紙類別、圖幅大小、出圖比例等。

　　所有加工詳圖(包括布置圖、構件圖、零件圖等)均是利用三視圖原理投影、剖面生成深化圖紙，圖紙上的所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度均是在桿件模型上直接投影產生的。因此由此完成的鋼結構深化圖在理論上是沒有誤差的，可以保證鋼構件精度達到理想狀態(tài)。

　　用鋼量等資料統計。統計選定構件的用鋼量，并按照構件類別、材質、構件長度進行歸并和排序，同時還輸出構件數量、單重、總重及表面積等統計信息。

　　通過3D建模的前三個階段，我們可以清楚地看到鋼結構深化設計的過程就是參數化建模的過程，輸入的參數作為函數自變量(包括桿件的尺寸、材質、坐標點、螺栓、焊縫形式、成本等)及通過一系列函數計算而成的信息和模型一起被存儲起來，形成了模型數據庫集，而第四各階段正是通過數據庫集的輸出形成的結果?？梢暬哪Ｐ秃涂山Y構化的參數數據庫，構成了鋼結構BIM，我們可以通過變更參數的方式方便地修改桿件的屬性，也可以通過輸出一系列標準格式(如IFC、XML、IGS、DSTV等)，與其他專業(yè)的BIM進行協同，更為重要的是幾乎成為鋼結構制作企業(yè)的生產和管理數據源。這也正是鋼結構BIM被鋼結構制作廠家高度重視的原因。

　　四、鋼結構BIM在企業(yè)管理中的應用

　　企業(yè)管理的目的是實現對企業(yè)各種資源(包括人、財、物等)的精細化管理，BIM技術的引入，其被結構化數據庫所體現的產品、工程物料屬性和附加其上的進度和成本信息的量化描述特性，作為信息源頭，對后續(xù)物料采購、物料庫存、物料消耗、加工工藝、產品質量和產品進度乃至成本核算等資源的管理都起到了舉足輕重的作用。

　　鋼結構制作在業(yè)務鏈中所處的位置，決定了其無法避免地具有“三邊”的特性，即“邊設計、邊制作、邊變更”，尤其在完成國內工程時，特征更加明顯。

　　在傳統鋼結構制作管理中，往往用紙面、傳真、郵件等方式完成企業(yè)內部，或設計單位與制作單位之間的圖紙和信息傳遞，效率受到很大影響，有時更會在傳遞時產生信息失真甚至丟失;同樣，企業(yè)內部為更好地完成生產組織，必須依靠手工分揀、手工摘料和人工輸入等手段來完成圖、料信息源的收集，繼而完成材料采購清單、構件清單、零件清單、下料加工清單、工藝路線卡、手工排版等信息的收集和計算，現在看來，這一切顯得冗長繁瑣和數據不精確，也成為后續(xù)工作變更的因素之一。