45第三章-基于BIM的深化設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工課件

3基于BIM的深化設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工目錄3.1概述3.2BIM在機(jī)電設(shè)備工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用3.3BIM在鋼結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用3.4BIM在玻璃幕墻工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用3.5BIM在混凝土預(yù)制構(gòu)件加工和生產(chǎn)中的應(yīng)用了解BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工中的應(yīng)用概況熟悉BIM在機(jī)電設(shè)備工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用熟悉BIM在鋼結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用熟悉BIM在玻璃幕墻工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用熟悉BIM在混凝土預(yù)制構(gòu)件加工和生產(chǎn)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)要求

BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工中的具體應(yīng)用方式重點(diǎn)難點(diǎn)3.1概述3.1概述基于BIM的深化設(shè)計(jì)和數(shù)字化加工在日益大型化、復(fù)雜化的建筑項(xiàng)目中顯露出相對(duì)于傳統(tǒng)深化設(shè)計(jì)、加工技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性。有別于傳統(tǒng)的平面二維深化設(shè)計(jì)和加工技術(shù)，基于BIM的深化設(shè)計(jì)更能提高施工圖的深度、效率及準(zhǔn)確性?；贐IM的數(shù)字化加工更是一個(gè)顛覆性的突破，基于BIM的預(yù)制加工技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪放樣技術(shù)、數(shù)字物流技術(shù)等的綜合應(yīng)用為數(shù)字化加工打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.1概述圖3.12012年倫敦奧運(yùn)會(huì)某會(huì)館BIM模型圖3.1概述圖3.2某國(guó)際郵輪碼頭BIM模型圖3.1概述通過BIM技術(shù)平臺(tái)使深化設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工有效結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)從深化設(shè)計(jì)到數(shù)字化加工的信息傳遞，打通深化設(shè)計(jì)、數(shù)字化加工建造等環(huán)節(jié)。

通過BIM新型的應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以創(chuàng)新的理念驅(qū)動(dòng)行業(yè)間的交流與協(xié)作，充分發(fā)揮各自領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造建筑行業(yè)設(shè)計(jì)、安裝新型產(chǎn)業(yè)鏈，開啟全新施工模式。3.1.1基于BIM的深化設(shè)計(jì)深化設(shè)計(jì)的類型專業(yè)性深化設(shè)計(jì)：基于專業(yè)的BIM模型，主要涵蓋土建結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電各專業(yè)、精裝修的深化設(shè)計(jì)等。綜合性深化設(shè)計(jì)：基于綜合的BIM模型，主要對(duì)各個(gè)專業(yè)深化設(shè)計(jì)初步成果進(jìn)行校核、集成、協(xié)調(diào)、修正及優(yōu)化，并形成綜合平面圖、綜合剖面圖。3.1.1基于BIM的深化設(shè)計(jì)通過BIM技術(shù)的引入，每個(gè)專業(yè)角色可以很容易通過模型來溝通，從虛擬現(xiàn)實(shí)中瀏覽空間設(shè)計(jì)，在立體空間所見即所得，快速明確地鎖定癥結(jié)點(diǎn)，通過軟件更有效地檢查出視覺上的盲點(diǎn)。BIM模型在建筑項(xiàng)目中已經(jīng)變成業(yè)務(wù)溝通的關(guān)鍵媒介，即使是不具備工程專業(yè)背景的人員，都能參與其中。工程團(tuán)隊(duì)各方均能給予較多正面的需求意見，減少設(shè)計(jì)變更次數(shù)。除了實(shí)時(shí)可視化的溝通，BIM模型的深化設(shè)計(jì)加之即時(shí)數(shù)據(jù)集成，可獲得一個(gè)最具時(shí)效性的、最為合理的虛擬建筑，因此導(dǎo)出的施工圖可以幫助各專業(yè)施工有序合理地進(jìn)行，提高施工安裝成功率，進(jìn)而減少人力、材料以及時(shí)間上的浪費(fèi)，一定程度上降低施工成本。3.1.1基于BIM的深化設(shè)計(jì)圖3.3某高層地下室BIM模型3.1.1基于BIM的深化設(shè)計(jì)圖3.4某鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)BIM模型3.1.1基于BIM的深化設(shè)計(jì)通過BIM的精確設(shè)計(jì)后，可大大降低專業(yè)間交錯(cuò)碰撞。各專業(yè)分包利用模型開展施工方案、施工順序討論，可以直觀、清晰地發(fā)現(xiàn)施工中可能產(chǎn)生的問題，并給予提前解決，從而大量減少施工過程中的誤會(huì)與糾紛。為后續(xù)階段的數(shù)字化加工、數(shù)字建造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.1.2基于BIM的數(shù)字化加工基于BIM的數(shù)字化加工將包含在BIM模型里的構(gòu)件信息準(zhǔn)確地、不遺漏地傳遞給構(gòu)件加工單位進(jìn)行構(gòu)件加工，這個(gè)信息傳遞方式可以是直接以BIM模型傳遞，也可以是BIM模型加上二維加工詳圖的方式，由于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和不遺漏性，BIM模型的應(yīng)用解決了信息創(chuàng)建、管理與傳遞的問題。BIM模型、三維圖紙裝配模擬、加工制造、運(yùn)輸存放、測(cè)繪、安裝的全程跟蹤等手段為數(shù)字化建造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于BIM的數(shù)字化加工建造技術(shù)是一項(xiàng)能夠幫助施工單位實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高精度、高效率安裝完美結(jié)合的技術(shù)。3.2BIM在機(jī)電設(shè)備工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用

一、管線綜合技術(shù)核心——利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建三維虛擬模型

檢測(cè)各專業(yè)管線碰撞沖突，消除二維設(shè)計(jì)的弊端，形成施工圖

實(shí)現(xiàn)“零變更”施工深化設(shè)計(jì)——施工圖設(shè)計(jì)單位一般不提供BIM服務(wù)市場(chǎng)現(xiàn)狀BIM咨詢公司良莠不齊，施工經(jīng)驗(yàn)欠缺，出圖質(zhì)量不高

少數(shù)成熟的機(jī)電安裝總包公司BIM深化設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)

BIM定義——風(fēng)、水、電等機(jī)電專業(yè)管線在平面、立面、剖面中的定位

指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)管線施工安裝的實(shí)現(xiàn)平衡技術(shù)——利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行施工前的模擬預(yù)裝配

合理、緊湊布置機(jī)電工程各專業(yè)管線

避免施工管線交叉或斜接不當(dāng)管線綜合

一、管線綜合管線綜合主要是應(yīng)用于機(jī)電安裝工程的施工管理技術(shù)，涉及到機(jī)電工程中給排水、暖通、電氣等專業(yè)的管線安裝，往往是工程施工中的重點(diǎn)及難點(diǎn)。1、管線綜合價(jià)值（1）進(jìn)行方案合理優(yōu)化，避免材料浪費(fèi)（2）建立模型后可以出任意平面或剖面圖有利于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工（3）為選擇綜合支架提供方案依據(jù)（4）合理排布，避免返工，保證工期總體原則盡量利用梁內(nèi)空間并盡可能壓縮梁下機(jī)電管線的布置層數(shù)。在滿足轉(zhuǎn)彎半徑條件下，空調(diào)風(fēng)管和有壓水管均可以通過翻轉(zhuǎn)到梁內(nèi)空間的方法，避免與其他管道沖突，保證路由通順，滿足層高要求垂直立面布置保溫管道在上，不保溫管道在下小口徑管道應(yīng)盡量支承在大口徑管道上方或吊掛在大管道下面不經(jīng)常檢修的管道排列在上，檢修頻繁的管道排列在下水平橫管布置大口徑管道靠墻安裝，小口徑管道排列在下面。

管道少的管道靠墻壁安裝，支管多的管道排列在外面。不經(jīng)常檢修的管道靠墻壁安裝，經(jīng)常檢修的管道排列在外面。管道間距管道間距以便于對(duì)管子、閥門及保溫層進(jìn)行安裝及檢修為原則。避讓原則分支管道讓主干管道小管道讓大管道有壓力管道讓無壓力管道冷水管避讓熱水管道附件少的管道避讓附件多的管道臨時(shí)管道避讓永久管道，新建管道避讓所有管道低壓避讓高壓預(yù)留機(jī)電末端空間整個(gè)管線的布置過程中考慮到以后送回風(fēng)口、燈具、煙感探頭、噴灑頭等的安裝合理地布置吊頂區(qū)域機(jī)電各末端在吊頂上的分布,以及電氣橋架安裝后放線的操作空間及以后的維修空間電纜布置的彎曲半徑不小于電纜直徑的15倍123456

一、管線綜合2、管線綜合原則

一、管線綜合3、管線綜合深化設(shè)計(jì)流程

二、碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè)是BIM技術(shù)在機(jī)電安裝最常用的功能，通過RevitMep進(jìn)行管線綜合和優(yōu)化后，將通風(fēng)、噴淋、消火栓、給排水、電纜橋架、建筑結(jié)構(gòu)、空調(diào)水、消防等專業(yè)模型導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞測(cè)試，找出不同專業(yè)之間的碰撞點(diǎn)，然后進(jìn)行模型優(yōu)化，在確保模型“零”碰撞的情況下，利用模型直接導(dǎo)出二維深化設(shè)計(jì)圖紙。在管線較為復(fù)雜的區(qū)域通過BIM模型的綜合、修改、調(diào)整、形成更多方位剖面圖，使得設(shè)計(jì)圖紙更具可視化。

二、碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè)分為兩類:硬碰撞和軟碰撞。硬碰撞是指實(shí)體與實(shí)體之間的交叉碰撞。軟碰撞是指實(shí)體間實(shí)際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關(guān)施工要求。例如空間中的兩根導(dǎo)管并排架設(shè)時(shí)，因?yàn)橐紤]到安裝、保溫等要求，兩者之間必須一定的間距，如果這個(gè)間距不夠，即使兩者之間未直接碰撞，但其設(shè)計(jì)是不合理。1、碰撞類型

二、碰撞檢測(cè)2、案例分析B1層機(jī)電管綜模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)時(shí)，要事先制定碰撞檢測(cè)的優(yōu)先級(jí)，并遵循檢測(cè)優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行檢測(cè):即首先進(jìn)行土建碰撞檢測(cè)，然后進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部各專業(yè)碰撞檢測(cè)，最后進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)與給排水、暖、電等專業(yè)碰撞檢測(cè)。碰撞檢測(cè)完成后，即時(shí)調(diào)整或重新布局有碰撞的地方，并修改設(shè)計(jì)模型。通過碰撞檢測(cè)不僅能夠保證工程的進(jìn)度、質(zhì)量和成本，而且能夠?yàn)楹笃谶\(yùn)營(yíng)使用帶來效益。項(xiàng)目中常見碰撞檢測(cè)包括以下內(nèi)容：（1）建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)的碰撞（2）設(shè)備內(nèi)部各專業(yè)碰撞檢測(cè)（3）建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)與設(shè)備專業(yè)碰撞

二、碰撞檢測(cè)梁與門碰撞排風(fēng)管與給排水管碰撞多處管線碰撞空調(diào)排水管與結(jié)構(gòu)梁相撞

二、碰撞檢測(cè)

二、碰撞檢測(cè)

二、碰撞檢測(cè)

二、碰撞檢測(cè)4層，軸7a-7至10交軸7a-j至7a-k區(qū)域暖通專業(yè)平面參考問題：左圖藍(lán)框部分層高3.4m，綠圈部分梁底2.35m。此處過風(fēng)管1600X320，管底1.950m；詳見右圖剖面。剖面1參考

三、凈高優(yōu)化管線凈高優(yōu)化是用來解決管線綜合設(shè)計(jì)過程中因設(shè)計(jì)人員過失導(dǎo)致在某個(gè)區(qū)域內(nèi)的凈空不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范或使用的要求。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行凈高控制，通過建立一個(gè)標(biāo)高檢查過濾器，依據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)的最低管線標(biāo)高，設(shè)置過濾器所顯示的顏色，應(yīng)用過濾器后低于設(shè)置標(biāo)高的管線即會(huì)通過相應(yīng)的顏色顯示出來；建立一個(gè)天花板平面，按要求設(shè)置好天花板標(biāo)高，通過碰撞檢測(cè)功能檢測(cè)天花板跟管線之間的碰撞問題，即可查詢不滿足凈高的區(qū)域位置。

三、凈高優(yōu)化如圖所示，為某地下室優(yōu)化前MEP布置方案，系統(tǒng)最低處到該層樓面的高度3m，不能滿足日常貨車行駛需求，利用BIM技術(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)管、水管、橋架布置混亂，未充分利用空間，優(yōu)化后將水管和風(fēng)管進(jìn)行分層布置，充分考慮水平和垂直空間，最終系統(tǒng)最低點(diǎn)到樓板凈空提高了0.14m。1、案例分析調(diào)整前調(diào)整后

三、凈高優(yōu)化為保證整體凈空能夠完全滿足使用需求，可利用設(shè)置好參數(shù)的貨車模擬漫游，檢測(cè)貨車通過碰撞點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)凈高不足或碰撞位置?？臻g布局是在對(duì)所有機(jī)電管線碰撞檢查且進(jìn)行調(diào)整完之后所考慮的方案，這是運(yùn)用了BIM技術(shù)的可視化功能。深化設(shè)計(jì)技術(shù)人員能夠通過創(chuàng)建的3D模型查看任意構(gòu)件，并且得到該構(gòu)件的具體位置和屬性。通過BIM技術(shù)的這類功能，解放了人類大腦，不再用絞盡腦汁的空間想象，并且彌補(bǔ)了技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)的不足，保證深化設(shè)計(jì)后機(jī)電圖紙的準(zhǔn)確性，這是傳統(tǒng)方法所不具備的功能。1、案例分析

四、綜合支吊架設(shè)計(jì)傳統(tǒng)施工方法是各專業(yè)依據(jù)深化設(shè)計(jì)圖各自為政，加工和安裝自己專業(yè)的吊架，其缺點(diǎn)是吊架整齊不一、五花八門，有絲桿吊桿、角鋼、槽鋼等，設(shè)置單獨(dú)的支吊架就會(huì)出現(xiàn)由于支吊架的吊桿過多，導(dǎo)致吊頂上方支吊架無法生根或管線及支架間過分擁擠導(dǎo)致無法設(shè)置檢修通道等現(xiàn)象，同時(shí)各專業(yè)管線安裝使用單獨(dú)支吊架時(shí)鋼材用量大。在安裝中通風(fēng)管道的寬度已經(jīng)占據(jù)了走廊的寬度空間，其他管線的吊架根本無法生根安裝，有時(shí)不得不借助設(shè)備房的墻體作為吊架固定點(diǎn)，造成支吊架管線布局散亂，不能合理利用空間，既浪費(fèi)材料和人力，且工作效率低，工程進(jìn)度慢，協(xié)調(diào)問題多。借助BIM技術(shù)對(duì)綜合排布完成的管線進(jìn)行不同專業(yè)之間的綜合支吊架設(shè)計(jì)，按照“風(fēng)上、電中、水下”的布置原則，分層排布在綜合吊架的各層橫擔(dān)上，保證管線排部有序，美觀大方，避免各機(jī)電安裝專業(yè)施工階段管路交叉打架、銜接不當(dāng)造成返工。

五、確定管道洞口管線在建筑結(jié)構(gòu)中密集排布，肯定需要預(yù)留洞口，能否準(zhǔn)確的的定位洞口，這是施工階段重要解決的問題。傳統(tǒng)的解決方式是在施工遇到問題之后，由深化設(shè)計(jì)技術(shù)人員通過自己豐富的專業(yè)知識(shí)以及良好的空間想象能力繪制出大概預(yù)留洞口的位置，但是這種方法很容易出現(xiàn)偏差。當(dāng)運(yùn)用BIM技術(shù)之后，創(chuàng)建的BIM模型能夠直觀表達(dá)機(jī)電管線的走向，由此可確定預(yù)留洞口的位置，不會(huì)出現(xiàn)遺漏、偏差等問題，深化設(shè)計(jì)技術(shù)人員的工作效率得到提升，并且解決了反復(fù)檢查施工圖紙和返工的問題。利用Navisworks軟件把建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電模型整合在一起，通過全方位的查看整合后的模型，大概記住需要預(yù)留洞口的位置，再利用該軟件的碰撞檢查功能檢查機(jī)電管線與建筑結(jié)構(gòu)模型的碰撞點(diǎn)，利用碰撞點(diǎn)準(zhǔn)確的對(duì)預(yù)留洞口定位。生成預(yù)留洞，指導(dǎo)施工在完成碰撞檢測(cè)后，通過對(duì)穿墻管線的預(yù)埋進(jìn)行優(yōu)化，為結(jié)構(gòu)施工預(yù)留洞提供指導(dǎo)。地下室預(yù)留洞開動(dòng)套管3.3BIM在鋼結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用3.3.1概述鋼結(jié)構(gòu)工程的實(shí)施過程如果要向“流水線化”轉(zhuǎn)變?nèi)匀恍枰诤芏喾矫孢M(jìn)行調(diào)整。首當(dāng)其沖的就是：確保數(shù)據(jù)資料貫穿實(shí)施過程的始終。BIM正好能夠在這個(gè)過程中承擔(dān)數(shù)據(jù)的載體，成為深化設(shè)計(jì)到工廠加工過程中的重要部分。在整個(gè)加工過程中，為配合BIM數(shù)據(jù)的識(shí)別和調(diào)用，所有的設(shè)備都優(yōu)先采用數(shù)字化驅(qū)動(dòng)的加工方式，例如數(shù)控機(jī)械、機(jī)器人或機(jī)器手等。3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合南京火車站工程鋼結(jié)構(gòu)總面積22萬m2，構(gòu)件數(shù)量4萬件，主站房用鋼重量8萬t，合計(jì)總用鋼量（包括站區(qū)雨篷、附屬鋼結(jié)構(gòu)工程）11萬t；鋼材多是非國(guó)標(biāo)截面，制作復(fù)雜。使用三維設(shè)計(jì)軟件，準(zhǔn)確繪制了三維空間模型，并轉(zhuǎn)化成精確的加工圖紙和安裝圖紙，提供了所需的一切精確數(shù)據(jù)。3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合南京火車站工程圖3.5梁柱節(jié)點(diǎn)3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合南京火車站工程圖3.6生成圖紙3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合南京火車站工程圖3.7構(gòu)件加工3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合2010年上海世博會(huì)芬蘭館——“冰壺”采用三維深化設(shè)計(jì)軟件，把復(fù)雜紛亂的連接節(jié)點(diǎn)以三維的形式呈現(xiàn)出來，顯示出所有構(gòu)件之間的相互關(guān)系。通過這樣的設(shè)計(jì)手段，保證了異型空間結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)，提高了工作效率和空間定位的準(zhǔn)確性。3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合

2010年上海世博會(huì)芬蘭館——“冰壺”圖3.8梁柱節(jié)點(diǎn)3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合

2010年上海世博會(huì)芬蘭館——“冰壺”圖3.9結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合深化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)需要為后續(xù)加工和虛擬拼裝服務(wù)，需注意以下幾點(diǎn)（1）標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)需要編列便于人識(shí)別的構(gòu)件編號(hào)，通過構(gòu)件的編號(hào)可以讓工程師快速找到該構(gòu)件的所在位置或者相鄰構(gòu)件的識(shí)別信息。編號(hào)系統(tǒng)必須通過數(shù)字和英文字母的組合表述出以下內(nèi)容：①建筑區(qū)塊；②軸線位置；③高程區(qū)域；④結(jié)構(gòu)類型（主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)、臨時(shí)連接等）；⑤構(gòu)件類型（梁、柱、支撐等）。3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合深化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)需要為后續(xù)加工和虛擬拼裝服務(wù)，需注意以下幾點(diǎn)（1）標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)上海自然博物館新館工程——“細(xì)胞墻”圖3.10“細(xì)胞墻”結(jié)構(gòu)效果圖圖3.11節(jié)點(diǎn)編號(hào)示意圖3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合深化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)需要為后續(xù)加工和虛擬拼裝服務(wù)，需注意以下幾點(diǎn)（2）關(guān)鍵坐標(biāo)數(shù)據(jù)記錄在構(gòu)件信息列表里加入控制點(diǎn)理論坐標(biāo)，則既便于工程師快速識(shí)別，又能夠輔助后續(xù)工作。坐標(biāo)點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的需要而確定，例如，規(guī)則的梁和柱往往只需要記錄端部截面中點(diǎn)即可，而復(fù)雜節(jié)點(diǎn)就比較適合選擇與其他構(gòu)件接觸面上的點(diǎn)。這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)需要被有規(guī)則地排列以便于調(diào)取。3.3.2BIM和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的融合深化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)需要為后續(xù)加工和虛擬拼裝服務(wù)，需注意以下幾點(diǎn)（3）數(shù)據(jù)平臺(tái)架設(shè)BIM應(yīng)用與深化設(shè)計(jì)的融合不單是建立模型和數(shù)據(jù)應(yīng)用，還需要在管理上體現(xiàn)融合的優(yōu)勢(shì)。建立一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，這個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)不僅要作為文件存儲(chǔ)的服務(wù)器，也要為團(tuán)隊(duì)協(xié)作和參與單位交流提供服務(wù)。所有的數(shù)據(jù)和文件的發(fā)布、更新都要第一時(shí)間讓所有相關(guān)人員了解。3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（1）鑄鋼節(jié)點(diǎn)首先，將各不相同的鑄鋼節(jié)點(diǎn)按一定的截面規(guī)格分解成標(biāo)準(zhǔn)模塊，然后將標(biāo)準(zhǔn)模塊按最終形狀組合成模，再加以澆注成型。該工藝創(chuàng)造性地改變了對(duì)應(yīng)不同形式節(jié)點(diǎn)需加工不同模型的思路，可大大節(jié)省模型制作時(shí)間及費(fèi)用，非常適合類似陽光谷這種具有一定量化且又不盡一致的鑄鋼節(jié)點(diǎn)。3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（1）鑄鋼節(jié)點(diǎn)其次，采用高密度泡沫塑料壓鑄成標(biāo)準(zhǔn)模塊，利用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行數(shù)控切割和數(shù)控定位組合成模，大大提高了模型的制作加工精度及效率。圖3.12泡沫塑料塊圖3.13機(jī)器人數(shù)控切割3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（1）鑄鋼節(jié)點(diǎn)然后，采用熔模精鑄工藝（消失模技術(shù)），提高鑄件尺寸精度和表面質(zhì)量。圖3.14節(jié)點(diǎn)泡沫塑料模型圖3.15鑄鋼節(jié)點(diǎn)

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（1）鑄鋼節(jié)點(diǎn)陽光谷共有實(shí)心鑄鋼節(jié)點(diǎn)573個(gè)，且各不相同，如采用傳統(tǒng)的模型制作工藝，需加工相同數(shù)量的模型，即573個(gè)。每個(gè)模型都先需要制作一副鋁模再壓制成蠟?zāi)；蛩芰夏Ｐ?，每副鋁模制作周期約2星期，且只能使用一次，光模型制作時(shí)間對(duì)工程進(jìn)度來說就是相當(dāng)大的制約，無法滿足施工要求?，F(xiàn)采用組合成模技術(shù)，按不同截面劃分為11種形式，則節(jié)省模具數(shù)量達(dá)98%,節(jié)省模具費(fèi)用500多萬元，時(shí)間上也大大節(jié)約。

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（2）焊接節(jié)點(diǎn)散板拼接焊接節(jié)點(diǎn)主要是將節(jié)點(diǎn)分散為中心柱體和四周牛腿兩大部分，如圖所示，分別加工，最后組拼并焊接形成整體。

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（2）焊接節(jié)點(diǎn)首先將節(jié)點(diǎn)的每個(gè)牛腿按照截面特性做成矩形空心塊體，然后利用機(jī)器人進(jìn)行精確切割，形成基礎(chǔ)組拼件，如圖所示。

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（2）焊接節(jié)點(diǎn)在完成了節(jié)點(diǎn)所有基礎(chǔ)組拼件的加工后，即需要組拼并焊接，形成完整節(jié)點(diǎn)。如圖所示，焊接主要分為兩個(gè)步驟：打底焊以及后期填焊；整個(gè)過程必須保證焊接的連續(xù)性和均勻性。

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（2）焊接節(jié)點(diǎn)整板彎扭焊接主要是將節(jié)點(diǎn)的上下翼緣板分別作為一個(gè)整體，利用有關(guān)機(jī)械進(jìn)行彎扭以保證端部能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的位置，之后在將節(jié)點(diǎn)的腹板和構(gòu)造板件組合進(jìn)行整體焊接。在完成節(jié)點(diǎn)的制作過程以后需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的斷面進(jìn)行機(jī)加工處理。陽光谷作為曲面、異型精細(xì)鋼結(jié)構(gòu)，其加工精度較之常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)來說要求更高。尤其是節(jié)點(diǎn)牛腿各端面，其精度將直接影響到安裝的精確性。

3.3.3BIM與數(shù)字化加工實(shí)施的整合2010年上海世博會(huì)世博軸工程——“陽光谷”（2）焊接節(jié)點(diǎn)

圖3.19端面加工專用機(jī)床3.4BIM在玻璃幕墻工程深化設(shè)計(jì)及數(shù)字化加工中的應(yīng)用3.4.1 在玻璃幕墻工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的準(zhǔn)備建筑設(shè)計(jì)的BIM模型延續(xù)至幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，能直觀地表達(dá)建筑效果。但其所存儲(chǔ)的信息僅限于初步設(shè)計(jì)階段，尤其是對(duì)于材料、細(xì)部尺寸以及幕墻和主體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的信息都很少。而這些信息和構(gòu)件細(xì)部等，都是在幕墻深化設(shè)計(jì)、加工過程中進(jìn)行完善的，這一過程稱之為“創(chuàng)建工廠級(jí)幕墻BIM模型”。工廠級(jí)BIM模型的創(chuàng)建貫穿了幕墻設(shè)計(jì)、加工、裝配等階段。創(chuàng)建工廠級(jí)幕墻BIM模型首先需要依據(jù)建筑設(shè)計(jì)提供的BIM模型或自行創(chuàng)建的建筑模型，對(duì)幕墻系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)BIM模型中的構(gòu)件進(jìn)行細(xì)化，且隨著構(gòu)件的不同處理階段，不斷完善和調(diào)整模型。

3.4.1 在玻璃幕墻工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的準(zhǔn)備Revit軟件創(chuàng)建幕墻BIM模型的優(yōu)勢(shì)①模塊化：由于Revit軟件的模塊化功能，可以將外幕墻不同類型單元做成不同的幕墻嵌板族，這樣就可以根據(jù)單元類型創(chuàng)建族，同一種類型的單元應(yīng)用同一個(gè)族，從而大大減少工作量。②參數(shù)化：對(duì)于外幕墻中同一種類型的嵌板族，其各種構(gòu)件的定位可以利用參照線及參照面定位，并為參照線和參照面設(shè)置定位參數(shù)，使單元板塊尺寸上的變化可以應(yīng)用參數(shù)調(diào)節(jié)。③類型參數(shù)與實(shí)例參數(shù)：根據(jù)參數(shù)形式的不同，將參數(shù)分為類型參數(shù)與實(shí)例參數(shù)，實(shí)例參數(shù)是族的參數(shù)，可以分別為每個(gè)族調(diào)整參數(shù)；而類型參數(shù)則是一個(gè)類型的所有族的參數(shù)，調(diào)節(jié)類型參數(shù)則所有該類型的板塊自動(dòng)跟著變化。

3.4.1 在玻璃幕墻工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的準(zhǔn)備Revit軟件創(chuàng)建幕墻BIM模型的流程①創(chuàng)建幕墻定位系統(tǒng)。受限于Revit軟件平臺(tái)建模功能的薄弱，形體復(fù)雜的幕墻模型首先需要?jiǎng)?chuàng)建定位體系。在目前軟件開發(fā)情況下，定位系統(tǒng)的功能一般可由CAD完成。即樓層標(biāo)高平臺(tái)和幕墻定位線需先在CAD中創(chuàng)建，并將之引入Revit軟件平臺(tái)。②通過幕墻嵌板族創(chuàng)建幕墻單元。采用幕墻嵌板族，將單元面板、臺(tái)階構(gòu)造及豎挺做在嵌板族里，且臺(tái)階寬度的變化靠嵌板族中參數(shù)調(diào)節(jié)。相當(dāng)于一個(gè)單元做成一個(gè)嵌板。③將幕墻單元導(dǎo)入項(xiàng)目的幕墻定位系統(tǒng)，并輸入臺(tái)階參數(shù)，以獲得模型中每區(qū)每層的幕墻板塊臺(tái)階尺寸。

3.4.1 在玻璃幕墻工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的準(zhǔn)備Revit軟件創(chuàng)建幕墻BIM模型的流程④創(chuàng)建幕墻支撐體系。同樣經(jīng)過定位、創(chuàng)建構(gòu)件族、創(chuàng)建構(gòu)件單元、構(gòu)件單元導(dǎo)入等環(huán)節(jié)，創(chuàng)建符合施工精度要求的工廠級(jí)BIM模型，如圖所示。

3.4.2基于BIM模型的工作界面劃分建筑中包含的各專業(yè)很多，包括土建、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電等，這些不同專業(yè)之間的工廠級(jí)BIM模型應(yīng)由各專業(yè)分包按照一定的規(guī)則結(jié)合本專業(yè)的特點(diǎn)自行制定。通過將各專業(yè)之間的BIM模型組織在一起，能有效地發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間模型的碰撞問題，同時(shí)，分析不同專業(yè)之間交接界面的設(shè)計(jì)等。①精確界定各專業(yè)之間的工作界面劃分。②判斷深化設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的最終選型是否合理。③分析不同專業(yè)之間的相互關(guān)系以及設(shè)計(jì)合理性。

3.4.3基于BIM模型的幕墻深化設(shè)計(jì)BIM技術(shù)對(duì)幕墻深化設(shè)計(jì)具有重要的影響建筑設(shè)計(jì)信息傳達(dá)的可靠性大大提高深化設(shè)計(jì)過程中更合理的幕墻方案的選擇判定深化設(shè)計(jì)出圖

3.4.3基于BIM模型的幕墻深化設(shè)計(jì)上海某超高層工程外幕墻單元板塊共計(jì)19759塊，依據(jù)建筑成形原則所產(chǎn)生幕墻從下至上是始終變化的。為了匹配這一建筑效果同時(shí)實(shí)現(xiàn)平滑過渡的原則，每層幕墻單元板塊的尺寸都是變化的。由于塔樓的旋轉(zhuǎn)縮小，上下層交接位置的凹凸臺(tái)尺寸也是逐漸變化的。從理論上來說，優(yōu)化前每個(gè)單元板塊都不一樣，整個(gè)塔樓有近兩萬種的板塊種類，基本沒有通用性，這就給實(shí)際施工帶來巨大的挑戰(zhàn)。

3.4.3基于BIM模型的幕墻深化設(shè)計(jì)上海某超高層工程外幕墻通過項(xiàng)目的BIM模型的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，結(jié)合數(shù)據(jù)分析軟件，基于建筑形態(tài)設(shè)計(jì)原則，對(duì)幕墻單元板塊的種類進(jìn)行優(yōu)化。綜合考慮建筑120°對(duì)稱的特性，同時(shí)結(jié)合工程上幕墻偏差允許的范圍一般至少為2mm,以及轉(zhuǎn)接件可調(diào)節(jié)量等特點(diǎn)，最終將單元板塊減少至約七千種，同時(shí)大大增加了同一種規(guī)格板塊的數(shù)量。通過BIM模型的構(gòu)件分析功能，可以快速準(zhǔn)確地分析出同一種類型幕墻構(gòu)件的數(shù)量，即使它們?cè)诓煌姆謪^(qū)之內(nèi)。

3.4.3基于BIM模型的幕墻深化設(shè)計(jì)上海某超高層工程外幕墻基于精確創(chuàng)建的工廠級(jí)BIM模型，可以任意輸出所需的建筑樓層剖面、平面甚至細(xì)部構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，滿足工程施工深化設(shè)計(jì)要求，如圖所示。

圖3.21基于BIM模型的深化圖紙3.4.3基于BIM模型的幕墻深化設(shè)計(jì)Rhino軟件更擅長(zhǎng)于進(jìn)行三維建模、劃分幕墻表皮分格，它是一款基于NURBS的造型軟件，具有非常強(qiáng)大曲面建造功能。跟其他BIM三維建模軟件相比，Rhino軟件有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①與建筑工程制圖最常用的AutoCAD等軟件有對(duì)接接口，可以互相導(dǎo)入進(jìn)行無縫搭接，具有良好的兼容性。②操作簡(jiǎn)單，容易上手，而且沒有很高的硬件要求，在一般配置的計(jì)算機(jī)上就可以運(yùn)行。③建模功能強(qiáng)大，且建模后誤差很小，此誤差在建筑單位級(jí)別中可以忽略不計(jì)（小于1mm)。④Rhino軟件建模非常流暢，它所提供的曲面工具可以精確地制作所有用來作為渲染表現(xiàn)、動(dòng)畫、工程圖用的模型。⑤Rhino軟件對(duì)建立好的NURBS三維模型還能進(jìn)行曲率分析、對(duì)幕墻表皮板塊劃分、表皮劃分等一系列幕墻加工圖的鋪助工作。

3.4.4 基于BIM的幕墻數(shù)字化加工幕墻產(chǎn)業(yè)本身屬于易流程化的行業(yè)，尤其是采用單元式幕墻的項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)制圖、工廠制造、運(yùn)輸存儲(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)安裝等各環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了流程化，引入BIM技術(shù)，能大大提高整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率。（1）設(shè)備材料統(tǒng)計(jì)運(yùn)用創(chuàng)建的幕墻BIM模型，可以方便快速地對(duì)項(xiàng)目中運(yùn)用的不同構(gòu)件的種類材質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，對(duì)每一種同類型不同規(guī)格單元中所用的材料按要求自動(dòng)生成定額表，可與Excel等數(shù)據(jù)處理軟件鏈接使用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

3.4.4 基于BIM的幕墻數(shù)字化加工（2）幕墻構(gòu)件加工通過BIM參數(shù)化模型，可以輕松地得到不同單元板塊的尺寸數(shù)據(jù)。單元板塊內(nèi)的構(gòu)件之間按照幕墻深化設(shè)計(jì)原則也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可以被公式定義出來的關(guān)系，而將這個(gè)關(guān)系植入單元板塊內(nèi)部，就可以方便地通過參數(shù)化引擎驅(qū)動(dòng)單元板塊內(nèi)部所有關(guān)聯(lián)構(gòu)件隨著某一個(gè)尺寸的變化而變化。通過BIM參數(shù)化模型，往往只需要將其中的3D單元構(gòu)件摘取出來，在平面圖中加以適當(dāng)?shù)臉?biāo)注即可使用，工作效率大大增加，減少了錯(cuò)誤概率。

3.5BIM在混凝土預(yù)制構(gòu)件加工和生產(chǎn)中的應(yīng)用3.5BIM在混凝土預(yù)制構(gòu)件加工和生產(chǎn)中的應(yīng)用將BIM技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化住宅預(yù)制混凝土構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工等過程，能夠提高預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工的效率和準(zhǔn)確性?？梢约皶r(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、加工中的偏差，便于在實(shí)際的生產(chǎn)中改進(jìn)。本節(jié)主要介紹BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、模型建立、模具設(shè)計(jì)、加工和運(yùn)輸中的應(yīng)用。

3.5.1 預(yù)制構(gòu)件的數(shù)字化深化設(shè)計(jì)使用BIM軟件對(duì)建筑模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，不僅可以發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間是否存在干涉和碰撞，還可以檢測(cè)構(gòu)件的預(yù)埋鋼筋之間是否存在沖突和碰撞，根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果，可以調(diào)整和修改構(gòu)件的設(shè)計(jì)并完成深化設(shè)計(jì)圖紙。

圖3.23利用BIM模型進(jìn)行預(yù)制梁柱節(jié)點(diǎn)處的碰撞檢測(cè)3.5.1 預(yù)制構(gòu)件的數(shù)字化深化設(shè)計(jì)采用BIM技術(shù)建立的信息模型深化設(shè)計(jì)完成之后，可以借助軟件進(jìn)行智能出圖和自動(dòng)更新，對(duì)圖紙的模板做相應(yīng)定制后就能自動(dòng)生成需要的深化設(shè)計(jì)圖紙，整個(gè)出圖過程無須人工干預(yù)。有別于傳統(tǒng)CAD創(chuàng)建的數(shù)據(jù)孤立的維圖紙，一旦模型數(shù)據(jù)發(fā)生修改，與其關(guān)聯(lián)的所有圖紙都將自動(dòng)更新。圖紙能精確表達(dá)構(gòu)件相關(guān)鋼筋的構(gòu)造布置，各種鋼筋彎起的做法、鋼筋的用量等可直接用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。例如，一棟三層的住宅樓工程，建筑面積為1000m2，從模型建好到全部深化圖紙出圖完成只需8天時(shí)間。通過BIM技術(shù)的深化設(shè)計(jì)減少了深化設(shè)計(jì)的工作量，避免了人工出圖可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，大大提高了出圖效率。

3.5.1 預(yù)制構(gòu)件的數(shù)字化深化設(shè)計(jì)上海某預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系工程建筑面積為1000m2，建筑高度為14.1m，地上3層，梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆及樓板是預(yù)制現(xiàn)澆疊合，其他構(gòu)件工廠預(yù)制，預(yù)制率達(dá)到70%以上。該工程的建設(shè)采用BIM技術(shù)進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)，建設(shè)團(tuán)隊(duì)對(duì)Tekla進(jìn)行二次開發(fā)，除一些現(xiàn)澆構(gòu)件外，把標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件都做成參數(shù)化的形式。通過參數(shù)化建模極大地提高了工作效率，經(jīng)過實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，如果手動(dòng)配筋，所有墻板修改完成最快也需要兩個(gè)人一周的時(shí)間，而通過參數(shù)化的方式，建筑整體結(jié)構(gòu)模型搭建起來只需一個(gè)人2天的時(shí)間，大大提高了深化設(shè)計(jì)的效率。

3.5.1 預(yù)制構(gòu)件的數(shù)字化深化設(shè)計(jì)上海某預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系工程

圖3.24預(yù)制柱的參數(shù)化界面3.5.2預(yù)制構(gòu)件信息模型建立在預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，可以借助Solidworks軟件、AutodeskRevit系列軟件和TeklaBIMsight系列軟件等建立每種類型的預(yù)制構(gòu)件的BIM模型。模型中包括鋼筋、預(yù)埋件、裝飾面、窗框位置等重要信息用于后續(xù)模具的制作和構(gòu)件的加工工序，該模型經(jīng)過深化設(shè)計(jì)階段的拼裝和碰撞檢查，能夠保證其準(zhǔn)確性和精度要求。

3.5.2預(yù)制構(gòu)件信息模型建立

圖3.25預(yù)制構(gòu)件的BIM模型3.5.2預(yù)制構(gòu)件信息模型建立

圖3.25預(yù)制構(gòu)件的BIM模型3.5.3 預(yù)制構(gòu)件模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)采用B