第三章基于BIM的深化设计与数字化加工课件.ppt

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1、,3 基于BIM的深化设计与数字化加工,目 录,3.1 概述3.2 BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用3.3 BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用3.4 BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用3.5 BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用,了解BIM技术在深化设计与数字化加工中的应用概况 熟悉BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用 熟悉BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用 熟悉BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用 熟悉BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用,学习要求,BIM技术在深化设计与数字化加工中的具体应用方式,重点难点

2、,3.1 概述,3.1 概述,基于BIM的深化设计和数字化加工在日益大型化、复杂化的建筑项目中显露出相对于传统深化设计、加工技术无可比拟的优越性。 有别于传统的平面二维深化设计和加工技术，基于BIM的深化设计更能提高施工图的深度、效率及准确性。 基于BIM的数字化加工更是一个颠覆性的突破，基于BIM的预制加工技术、现场测绘放样技术、数字物流技术等的综合应用为数字化加工打下了坚实基础。,3.1 概述,图3.1 2012年伦敦奥运会某会馆BIM模型图,3.1 概述,图3.2 某国际邮轮码头BIM模型图,3.1 概述,通过BIM技术平台使深化设计与数字化加工有效结合，可实现从深化设计到数字化加工的信

3、息传递，打通深化设计、数字化加工建造等环节。 通过BIM新型的应用技术，实现以创新的理念驱动行业间的交流与协作，充分发挥各自领域内的技术优势，创造建筑行业设计、安装新型产业链，开启全新施工模式。,3.1.1 基于BIM的深化设计,深化设计的类型专业性深化设计：基于专业的BIM模型，主要涵盖土建结构、钢结构、幕墙、机电各专业、精装修的深化设计等。综合性深化设计：基于综合的BIM模型，主要对各个专业深化设计初步成果进行校核、集成、协调、修正及优化，并形成综合平面图、综合剖面图。,3.1.1 基于BIM的深化设计,通过BIM技术的引入，每个专业角色可以很容易通过模型来沟通，从虚拟现实中浏览空间设计，

4、在立体空间所见即所得，快速明确地锁定症结点，通过软件更有效地检查出视觉上的盲点。 BIM模型在建筑项目中已经变成业务沟通的关键媒介，即使是不具备工程专业背景的人员，都能参与其中。工程团队各方均能给予较多正面的需求意见，减少设计变更次数。 除了实时可视化的沟通，BIM模型的深化设计加之即时数据集成，可获得一个最具时效性的、最为合理的虚拟建筑，因此导出的施工图可以帮助各专业施工有序合理地进行，提高施工安装成功率，进而减少人力、材料以及时间上的浪费，一定程度上降低施工成本。,3.1.1 基于BIM的深化设计,图3.3 某高层地下室BIM模型,3.1.1 基于BIM的深化设计,图3.4 某钢结构节点B

5、IM模型,3.1.1 基于BIM的深化设计,通过BIM的精确设计后，可大大降 低专业间交错碰撞。 各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并给予提前解决，从而大量减少施工过程中的误会与纠纷。 为后续阶段的数字化加工、数字建造打下坚实基础。,3.1.2 基于BIM的数字化加工,基于BIM的数字化加工将包含在BIM模型里的构件信息准确地、不遗漏地传递给构件加工单位进行构件加工，这个信息传递方式可以是直接以BIM模型传递，也可以是BIM模型加上二维加工详图的方式，由于数据的准确性和不遗漏性，BIM模型的应用解决了信息创建、管理与传递的问题。 BIM模型

6、、三维图纸装配模拟、加工制造、运输存放、测绘、安装的全程跟踪等手段为数字化建造奠定了坚实的基础。 基于BIM的数字化加工建造技术是一项能够帮助施工单位实现高质量、高精度、高效率安装完美结合的技术。,3.2 BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用,一、管线综合,技术核心 利用计算机技术构建三维虚拟模型 检测各专业管线碰撞冲突，消除二维设计的弊端，形成施工图 实现“零变更”施工深化设计 施工图设计单位一般不提供BIM服务市场现状 BIM咨询公司良莠不齐，施工经验欠缺，出图质量不高 少数成熟的机电安装总包公司BIM深化设计能力较强,BIM,一、管线综合,管线综合主要是应用于机电安装工程的施

7、工管理技术，涉及到机电工程中给排水、暖通、电气等专业的管线安装，往往是工程施工中的重点及难点。,1、管线综合价值,（1）进行方案合理优化，避免材料浪费（2）建立模型后可以出任意平面或剖面图有利于指导现场施工（3）为选择综合支架提供方案依据（4）合理排布，避免返工，保证工期,大口径管道靠墙安装，小口径管道排列在下面。 管道少的管道靠墙壁安装，支管多的管道排列在外面。不经常检修的管道靠墙壁安装，经常检修的管道排列在外面。,分支管道让主干管道小管道让大管道有压力管道让无压力管道冷水管避让热水管道附件少的管道避让附件多的管道临时管道避让永久管道，新建管道避让所有管道低压避让高压,整个管线的布置过程中考

8、虑到以后送回风口、灯具、烟感探头、喷洒头等的安装合理地布置吊顶区域机电各末端在吊顶上的分布,以及电气桥架安装后放线的操作空间及以后的维修空间电缆布置的弯曲半径不小于电缆直径的15 倍,1,2,3,4,5,6,一、管线综合,2、管线综合原则,一、管线综合,3、管线综合深化设计流程,二、碰撞检测,碰撞检测是BIM技术在机电安装最常用的功能，通过Revit Mep进行管线综合和优化后，将通风、喷淋、消火栓、给排水、电缆桥架、建筑结构、空调水、消防等专业模型导入Navisworks软件进行碰撞测试，找出不同专业之间的碰撞点，然后进行模型优化，在确保模型“零”碰撞的情况下，利用模型直接导出二维深化设计图

9、纸。在管线较为复杂的区域通过BIM模型的综合、修改、调整、形成更多方位剖面图，使得设计图纸更具可视化。,二、碰撞检测,碰撞检测分为两类:硬碰撞和软碰撞。硬碰撞是指实体与实体之间的交叉碰撞。软碰撞是指实体间实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求。例如空间中的两根导管并排架设时，因为要考虑到安装、保温等要求，两者之间必须一定的间距，如果这个间距不够，即使两者之间未直接碰撞，但其设计是不合理。,1、碰撞类型,二、碰撞检测,2、案例分析,B1层机电管综模型,进行碰撞检测时，要事先制定碰撞检测的优先级，并遵循检测优先级顺序进行检测:即首先进行土建碰撞检测，然后进行设备内部各专业碰撞检测，最后进

10、行对结构与给排水、暖、电等专业碰撞检测。碰撞检测完成后，即时调整或重新布局有碰撞的地方，并修改设计模型。通过碰撞检测不仅能够保证工程的进度、质量和成本，而且能够为后期运营使用带来效益。项目中常见碰撞检测包括以下内容：（1）建筑与结构专业的碰撞（2）设备内部各专业碰撞检测（3）建筑、结构专业与设备专业碰撞,二、碰撞检测,梁与门碰撞,排风管与给排水管碰撞,多处管线碰撞,空调排水管与结构梁相撞,二、碰撞检测,二、碰撞检测,二、碰撞检测,二、碰撞检测,剖面1参考,三、净高优化,管线净高优化是用来解决管线综合设计过程中因设计人员过失导致在某个区域内的净空不满足设计规范或使用的要求。应用BIM技术进行净高

11、控制，通过建立一个标高检查过滤器，依据要求设置好相应的最低管线标高，设置过滤器所显示的颜色，应用过滤器后低于设置标高的管线即会通过相应的颜色显示出来；建立一个天花板平面，按要求设置好天花板标高，通过碰撞检测功能检测天花板跟管线之间的碰撞问题，即可查询不满足净高的区域位置。,三、净高优化,如图所示，为某地下室优化前MEP布置方案，系统最低处到该层楼面的高度3m，不能满足日常货车行驶需求，利用BIM技术进行分析，发现风管、水管、桥架布置混乱，未充分利用空间，优化后将水管和风管进行分层布置，充分考虑水平和垂直空间，最终系统最低点到楼板净空提高了0.14m。,1、案例分析,调整前,调整后,三、净高优化

12、,为保证整体净空能够完全满足使用需求，可利用设置好参数的货车模拟漫游，检测货车通过碰撞点，及时发现净高不足或碰撞位置。空间布局是在对所有机电管线碰撞检查且进行调整完之后所考虑的方案，这是运用了BIM技术的可视化功能。深化设计技术人员能够通过创建的3D模型查看任意构件，并且得到该构件的具体位置和属性。通过BIM技术的这类功能，解放了人类大脑，不再用绞尽脑汁的空间想象，并且弥补了技术人员专业知识的不足，保证深化设计后机电图纸的准确性，这是传统方法所不具备的功能。,1、案例分析,四、综合支吊架设计,传统施工方法是各专业依据深化设计图各自为政，加工和安装自己专业的吊架，其缺点是吊架整齐不一、五花八门，

13、有丝杆吊杆、角钢、槽钢等，设置单独的支吊架就会出现由于支吊架的吊杆过多，导致吊顶上方支吊架无法生根或管线及支架间过分拥挤导致无法设置检修通道等现象，同时各专业管线安装使用单独支吊架时钢材用量大。在安装中通风管道的宽度已经占据了走廊的宽度空间，其他管线的吊架根本无法生根安装，有时不得不借助设备房的墙体作为吊架固定点，造成支吊架管线布局散乱，不能合理利用空间，既浪费材料和人力，且工作效率低，工程进度慢，协调问题多。借助BIM技术对综合排布完成的管线进行不同专业之间的综合支吊架设计，按照“风上、电中、水下”的布置原则，分层排布在综合吊架的各层横担上，保证管线排部有序，美观大方，避免各机电安装专业施工

14、阶段管路交叉打架、衔接不当造成返工。,五、确定管道洞口,管线在建筑结构中密集排布，肯定需要预留洞口，能否准确的的定位洞口，这是施工阶段重要解决的问题。传统的解决方式是在施工遇到问题之后，由深化设计技术人员通过自己丰富的专业知识以及良好的空间想象能力绘制出大概预留洞口的位置，但是这种方法很容易出现偏差。当运用BIM技术之后，创建的BIM模型能够直观表达机电管线的走向，由此可确定预留洞口的位置，不会出现遗漏、偏差等问题，深化设计技术人员的工作效率得到提升，并且解决了反复检查施工图纸和返工的问题。利用Navisworks软件把建筑、结构及机电模型整合在一起，通过全方位的查看整合后的模型，大概记住需要

15、预留洞口的位置，再利用该软件的碰撞检查功能检查机电管线与建筑结构模型的碰撞点，利用碰撞点准确的对预留洞口定位。,生成预留洞，指导施工在完成碰撞检测后，通过对穿墙管线的预埋进行优化，为结构施工预留洞提供指导。,地下室预留洞开动套管,3.3 BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用,3.3.1 概述,钢结构工程的实施过程如果要向“流水线化”转变仍然需要在很多方面进行调整。首当其冲的就是：确保数据资料贯穿实施过程的始终。 BIM正好能够在这个过程中承担数据的载体，成为深化设计到工厂加工过程中的重要部分。 在整个加工过程中，为配合BIM数据的识别和调用，所有的设备都优先采用数字化驱动的加工方式，

16、例如数控机械、机器人或机器手等。,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,南京火车站工程钢结构总面积22万m2，构件数量4万件，主站房用钢重量8万t，合计总用钢量（包括站区雨篷、附属钢结构工程）11万t；钢材多是非国标截面，制作复杂。使用三维设计软件，准确绘制了三维空间模型，并转化成精确的加工图纸和安装图纸，提供了所需的一切精确数据。,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,南京火车站工程,图3.5 梁柱节点,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,南京火车站工程,图3.6 生成图纸,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,南京火车站工程,图3.7 构件加工,3.3.2 BIM和钢结构

17、深化设计的融合,2010年上海世博会芬兰馆“冰壶”采用三维深化设计软件，把复杂纷乱的连接节点以三维的形式呈现出来，显示出所有构件之间的相互关系。通过这样的设计手段，保证了异型空间结构的三维设计，提高了工作效率和空间定位的准确性。,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,2010年上海世博会芬兰馆“冰壶”,图3.8 梁柱节点,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,2010年上海世博会芬兰馆“冰壶”,图3.9 结构系统,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（1）标准化编号需要编列便于人识别的构件编号，通过构件的编号可以让工程师快

18、速找到该构件的所在位置或者相邻构件的识别信息。编号系统必须通过数字和英文字母的组合表述出以下内容：建筑区块；轴线位置；高程区域；结构类型（主结构、次结构、临时连接等）；构件类型（梁、柱、支撑等）。,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（1）标准化编号上海自然博物馆新馆工程“细胞墙”,图3.10 “细胞墙”结构效果图,图3.11 节点编号示意图,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（2）关键坐标数据记录在构件信息列表里加入控制点理论坐标，则既便于工程师快速识别，又能够辅

19、助后续工作。坐标点的选取应根据实际情况的需要而确定，例如，规则的梁和柱往往只需要记录端部截面中点即可，而复杂节点就比较适合选择与其他构件接触面上的点。这些坐标数据需要被有规则地排列以便于调取。,3.3.2 BIM和钢结构深化设计的融合,深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（3）数据平台架设BIM应用与深化设计的融合不单是建立模型和数据应用，还需要在管理上体现融合的优势。建立一个数据平台，这个数据平台不仅要作为文件存储的服务器，也要为团队协作和参与单位交流提供服务。所有的数据和文件的发布、更新都要第一时间让所有相关人员了解。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,201

20、0年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（1）铸钢节点首先，将各不相同的铸钢节点按一定的截面规格分解成标准模块，然后将标准模块按最终形状组合成模，再加以浇注成型。该工艺创造性地改变了对应不同形式节点需加工不同模型的思路，可大大节省模型制作时间及费用，非常适合类似阳光谷这种具有一定量化且又不尽一致的铸钢节点。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（1）铸钢节点其次，采用高密度泡沫塑料压铸成标准模块，利用机器人技术进行数控切割和数控定位组合成模，大大提高了模型的制作加工精度及效率。,图3.12 泡沫塑料块,图3.13 机器人数控切割,3.3.3 BIM与数字

21、化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（1）铸钢节点然后，采用熔模精铸工艺（消失模技术），提高铸件尺寸精度和表面质量。,图3.14 节点泡沫塑料模型,图3.15 铸钢节点,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（1）铸钢节点阳光谷共有实心铸钢节点573个，且各不相同，如采用传统的模型制作工艺，需加工相同数量的模型，即573个。每个模型都先需要制作一副铝模再压制成蜡模或塑料模型，每副铝模制作周期约2星期，且只能使用一次，光模型制作时间对工程进度来说就是相当大的制约，无法满足施工要求。现采用组合成模技术，按不同截面划分为11种形式，则

22、节省模具数量达98%,节省模具费用500多万元，时间上也大大节约。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（2）焊接节点散板拼接焊接节点主要是将节点分散为中心柱体和四周牛腿两大部分，如图所示，分别加工，最后组拼并焊接形成整体。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（2）焊接节点首先将节点的每个牛腿按照截面特性做成矩形空心块体，然后利用机器人进行精确切割，形成基础组拼件，如图所示。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（2）焊接节点在完成了节点所有基础组拼件的加

23、工后，即需要组拼并焊接，形成完整节点。如图所示，焊接主要分为两个步骤：打底焊以及后期填焊；整个过程必须保证焊接的连续性和均匀性。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（2）焊接节点整板弯扭焊接主要是将节点的上下翼缘板分别作为一个整体，利用有关机械进行弯扭以保证端部能够达到设计要求的位置，之后在将节点的腹板和构造板件组合进行整体焊接。在完成节点的制作过程以后需要对节点的断面进行机加工处理。阳光谷作为曲面、异型精细钢结构，其加工精度较之常规钢结构来说要求更高。尤其是节点牛腿各端面，其精度将直接影响到安装的精确性。,3.3.3 BIM与数字化加工实施的整

24、合,2010年上海世博会世博轴工程“阳光谷”（2）焊接节点,图3.19 端面加工专用机床,3.4 BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用,3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备,建筑设计的BIM模型延续至幕墙设计时，能直观地表达建筑效果。但其所存储的信息仅限于初步设计阶段，尤其是对于材料、细部尺寸以及幕墙和主体结构之间的关系的信息都很少。而这些信息和构件细部等，都是在幕墙深化设计、加工过程中进行完善的，这一过程称之为“创建工厂级幕墙BIM模型”。 工厂级BIM模型的创建贯穿了幕墙设计、加工、装配等阶段。创建工厂级幕墙BIM模型首先需要依据建筑设计提供的BIM模型或自行创建的

25、建筑模型，对幕墙系统进行深化设计，进而对BIM模型中的构件进行细化，且随着构件的不同处理阶段，不断完善和调整模型。,3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备,Revit软件创建幕墙BIM模型的优势模块化：由于Revit软件的模块化功能，可以将外幕墙不同类型单元做成不同的幕墙嵌板族，这样就可以根据单元类型创建族，同一种类型的单元应用同一个族，从而大大减少工作量。参数化：对于外幕墙中同一种类型的嵌板族，其各种构件的定位可以利用参照线及参照面定位，并为参照线和参照面设置定位参数，使单元板块尺寸上的变化可以应用参数调节。类型参数与实例参数：根据参数形式的不同，将参数分为类型参数与实例参数，实例

26、参数是族的参数，可以分别为每个族调整参数；而类型参数则是一个类型的所有族的参数，调节类型参数则所有该类型的板块自动跟着变化。,3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备,Revit软件创建幕墙BIM模型的流程创建幕墙定位系统。受限于Revit软件平台建模功能的薄弱，形体复杂的幕墙模型首先需要创建定位体系。在目前软件开发情况下，定位系统的功能一般可由CAD完成。即楼层标高平台和幕墙定位线需先在CAD中创建，并将之引入Revit软件平台。通过幕墙嵌板族创建幕墙单元。采用幕墙嵌板族，将单元面板、台阶构造及竖挺做在嵌板族里，且台阶宽度的变化靠嵌板族中参数调节。相当于一个单元做成一个嵌板。将幕墙单

27、元导入项目的幕墙定位系统，并输入台阶参数，以获得模型中每区每层的幕墙板块台阶尺寸。,3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备,Revit软件创建幕墙BIM模型的流程创建幕墙支撑体系。同样经过定位、创建构件族、创建构件单元、构件单元导入等环节，创建符合施工精度要求的工厂级BIM模型，如图所示。,3.4.2 基于BIM模型的工作界面划分,建筑中包含的各专业很多，包括土建、钢结构、幕墙、机电等，这些不同专业之间的工厂级BIM模型应由各专业分包按照一定的规则结合本专业的特点自行制定。通过将各专业之间的BIM模型组织在一起，能有效地发现各专业之间模型的碰撞问题，同时，分析不同专业之间交接界面的设

28、计等。精确界定各专业之间的工作界面划分。判断深化设计对产品的最终选型是否合理。分析不同专业之间的相互关系以及设计合理性。,3.4.3 基于BIM模型的幕墙深化设计,BIM技术对幕墙深化设计具有重要的影响建筑设计信息传达的可靠性大大提高深化设计过程中更合理的幕墙方案的选择判定深化设计出图,3.4.3 基于BIM模型的幕墙深化设计,上海某超高层工程外幕墙单元板块共计19759块，依据建筑成形原则所产生幕墙从下至上是始终变化的。为了匹配这一建筑效果同时实现平滑过渡的原则，每层幕墙单元板块的尺寸都是变化的。由于塔楼的旋转缩小，上下层交接位置的凹凸台尺寸也是逐渐变化的。从理论上来说，优化前每个单元板块都

29、不一样，整个塔楼有近两万种的板块种类，基本没有通用性，这就给实际施工带来巨大的挑战。,3.4.3 基于BIM模型的幕墙深化设计,上海某超高层工程外幕墙通过项目的BIM模型的数据导出功能，结合数据分析软件，基于建筑形态设计原则，对幕墙单元板块的种类进行优化。综合考虑建筑120对称的特性，同时结合工程上幕墙偏差允许的范围一般至少为2mm,以及转接件可调节量等特点，最终将单元板块减少至约七千种，同时大大增加了同一种规格板块的数量。通过BIM模型的构件分析功能，可以快速准确地分析出同一种类型幕墙构件的数量，即使它们在不同的分区之内。,3.4.3 基于BIM模型的幕墙深化设计,上海某超高层工程外幕墙基于

30、精确创建的工厂级BIM模型，可以任意输出所需的建筑楼层剖面、平面甚至细部构造节点，满足工程施工深化设计要求，如图所示。,图3.21 基于BIM模型的深化图纸,3.4.3 基于BIM模型的幕墙深化设计,Rhino软件更擅长于进行三维建模、划分幕墙表皮分格，它是一款基于NURBS的造型软件，具有非常强大曲面建造功能。跟其他BIM三维建模软件相比，Rhino软件有以下几点优势：与建筑工程制图最常用的AutoCAD等软件有对接接口，可以互相导入进行无缝搭接，具有良好的兼容性。操作简单，容易上手，而且没有很高的硬件要求，在一般配置的计算机上就可以运行。建模功能强大，且建模后误差很小，此误差在建筑单位级别

31、中可以忽略不计（小于1mm)。Rhino软件建模非常流畅，它所提供的曲面工具可以精确地制作所有用来作为渲染表现、动画、工程图用的模型。Rhino软件对建立好的NURBS三维模型还能进行曲率分析、对幕墙表皮板块划分、表皮划分等一系列幕墙加工图的铺助工作。,3.4.4 基于BIM的幕墙数字化加工,幕墙产业本身属于易流程化的行业，尤其是采用单元式幕墙的项目，从设计制图、工厂制造、运输存储、现场安装等各环节基本实现了流程化，引入BIM技术，能大大提高整个产业链的效率。（1）设备材料统计运用创建的幕墙BIM模型，可以方便快速地对项目中运用的不同构件的种类材质进行统计。同时，对每一种同类型不同规格单元中所

32、用的材料按要求自动生成定额表，可与Excel等数据处理软件链接使用，对数据进行更新。,3.4.4 基于BIM的幕墙数字化加工,（2）幕墙构件加工通过BIM参数化模型，可以轻松地得到不同单元板块的尺寸数据。单元板块内的构件之间按照幕墙深化设计原则也会产生一个可以被公式定义出来的关系，而将这个关系植入单元板块内部，就可以方便地通过参数化引擎驱动单元板块内部所有关联构件随着某一个尺寸的变化而变化。通过BIM参数化模型，往往只需要将其中的3D单元构件摘取出来，在平面图中加以适当的标注即可使用，工作效率大大增加，减少了错误概率。,3.5 BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用,3.5 BIM在混凝土预

33、制构件加工和生产中的应用,将BIM技术应用于产业化住宅预制混凝土构件的深化设计、生产加工等过程，能够提高预制构件设计、加工的效率和准确性。可以及时发现设计、加工中的偏差，便于在实际的生产中改进。本节主要介绍BIM技术在预制构件深化设计、模型建立、模具设计、加工和运输中的应用。,3.5.1 预制构件的数字化深化设计,使用BIM软件对建筑模型进行碰撞检测，不仅可以发现构件之间是否存在干涉和碰撞，还可以检测构件的预埋钢筋之间是否存在冲突和碰撞，根据碰撞检测的结果，可以调整和修改构件的设计并完成深化设计图纸。,图3.23 利用BIM模型进行预制梁柱节点处的碰撞检测,3.5.1 预制构件的数字化深化设计

34、,采用BIM技术建立的信息模型深化设计完成之后，可以借助软件进行智能出图和自动更新，对图纸的模板做相应定制后就能自动生成需要的深化设计图纸，整个出图过程无须人工干预。有别于传统CAD创建的数据孤立的维图纸，一旦模型数据发生修改，与其关联的所有图纸都将自动更新。图纸能精确表达构件相关钢筋的构造布置，各种钢筋弯起的做法、钢筋的用量等可直接用于预制构件的生产。例如，一栋三层的住宅楼工程，建筑面积为1000m2，从模型建好到全部深化图纸出图完成只需8天时间。通过BIM技术的深化设计减少了深化设计的工作量，避免了人工出图可能出现的错误，大大提高了出图效率。,3.5.1 预制构件的数字化深化设计,上海某预

35、制装配式框架结构体系工程建筑面积为1000m2，建筑高度为14.1m，地上3层，梁柱节点现浇及楼板是预制现浇叠合，其他构件工厂预制，预制率达到70%以上。该工程的建设采用BIM技术进行了深化设计，建设团队对Tekla进行二次开发，除一些现浇构件外，把标准的预制构件都做成参数化的形式。通过参数化建模极大地提高了工作效率，经过实践统计，如果手动配筋，所有墙板修改完成最快也需要两个人一周的时间，而通过参数化的方式，建筑整体结构模型搭建起来只需一个人2天的时间，大大提高了深化设计的效率。,3.5.1 预制构件的数字化深化设计,上海某预制装配式框架结构体系工程,图3.24 预制柱的参数化界面,3.5.2

36、 预制构件信息模型建立,在预制构件深化设计的基础上，可以借助Solidworks软件、Autodesk Revit系列软件和Tekla BIMsight系列软件等建立每种类型的预制构件的BIM模型。模型中包括钢筋、预埋件、装饰面、窗框位置等重要信息用于后续模具的制作和构件的加工工序，该模型经过深化设计阶段的拼装和碰撞检查，能够保证其准确性和精度要求。,3.5.2 预制构件信息模型建立,图3.25 预制构件的BIM模型,3.5.2 预制构件信息模型建立,图3.25 预制构件的BIM模型,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,采用BIM技术的预制构件模具的数字化设计，是在建好的预制构件的BIM模型

37、基础上进行外围模具的设计，最大程度地保证了预制构件模具的精度。,图3.26 带窗外墙挂板构件及模具,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,图3.27 无窗外墙挂板构件模具及阳台板模具,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,图3.28 阳台板构件及模具,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,图3.29 楼梯板构件及模具,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,可以对模具各个零部件进行结构分析及强度校核，合理设计模具结构。如图所示为预制墙板模具中底模、端模零部件的拆分，用于进行后续的结构和强度验算。,3.5.3 预制构件模具的数字化设计,可以在虚拟的环境中模拟预制构件模具的拆装顺序及其合理性，以便在

38、设计阶段进行模具的优化，使模具的拆装最大限度地满足实际施工的需要。,图3.31 预制墙板模具的拆装模拟,3.5.4 预制构件的数字化加工,预制构件的数字化加工基于上述建立的预制构件的信息模型，以预制凸窗板构件为例，该模型中包含了尺寸、窗框位置、预埋件位置及钢筋等信息。得益于三维模型，使得该图纸的可视化程度大大提高，工人按图加工的难度降低，这可大大减少因图纸理解有误造成的构件加工偏差。,3.5.4 预制构件的数字化加工,图3.32 预制墙板加工图纸,3.5.4 预制构件的数字化加工,可以根据预制构件信息模型来确定混凝土浇捣方式，以预制凸窗板构件为例，根据此构件的结构特征，墙板中间带窗，构件两侧带

39、有凸台，构件边缘带有条纹，通过合理分析，此构件采用窗口向下、凸台向上的浇捣方式。,3.5.4 预制构件的数字化加工,图3.33 预制凸窗板构件模型及混凝土浇捣方式,3.5.5 预制构件的模拟运输,基于预制构件信息模型中的构件尺寸信息和重量信息，可以实现电脑中对预制构件虚拟运输的模拟。可以模拟出最优的运输方案，最大程度满足预制构件运输的能力。,3.5.5 预制构件的模拟运输,图3.34 预制构件运输的模拟,图3.35 预制构件运输的实况,基于BIM的深化设计在日益大型化、复杂化的工程中显露出相对于传统深化设计无可比拟的优越性。有别于传统的平面2D深化设计，基于BIM的深化设计更能提高施工图的深度

40、、效率及准确性。通过BIM的精确设计后，可以大大减少专业间交错碰撞，且各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并一次性给予提前解决，大量减少施工过程中的误会与纠纷，也为后阶段的数字化加工、建造打下坚实基础。基于BIM的数字化加工是一个颠覆性的突破，基于BIM的预制加工技术、现场测绘放样技术、数字物流等技术的综合应用为数字化加工打下了坚实基础。,本章小结,1收集有关BIM技术在深化设计与数字化加工中应用的具体案例，总结其应用点及应用价值。2通过案例或文献了解BIM技术在深化设计与数字化加工中应用还存在哪些主要问题。3总结BIM技术在深化设计与数字化加工中应用的常用软件和硬件。,思考题,