[分享]世界外国语学校宿舍楼装配式建筑BIM实践

设计单位：华建集团华东都市建筑设计研究总院

项目概况：“世界外国语学校-宿舍楼”项目（以下简称“宿舍楼”项目）位于上海市青浦区徐泾虹桥商务区核心区17-04地块单元，总建筑面积约为48000㎡，其中宿舍楼为地上六层的多层建筑，层高4.5m，建筑面积为9516㎡，采用装配整体式框架结构体系。根据上海市相关政策要求，单体预制率不低于30%。预制构件种类分别为：预制框架梁、预制楼板、预制楼梯三类构件。

概述：本项目通过Planbar装配式深化软件进行结构深化设计，将预制构件进行实体建模，并利用软件将三维模型直接导出构件加工图纸，完成深化设计工作，如下图所示实体三维深化模型。

在装配式结构深化过程中，最大的问题是构件深化统统都在二维平台进行工作，无法展现出施工现场构件吊装、拼装的过程，继而无法检查出构件在节点区是否可以顺利拼装，是否存在钢筋碰撞等问题。在“宿舍楼”项目中，利用Planbar软件进行构件的三维实体建模，根据结构施工图的配筋参数，按照相关图集及规范，进行钢筋的实体三维放样，保证每一根构件、每一根钢筋均与构件加工厂的生产标准一致。三维视图中，可直观地反映出节点区的三维碰撞，以便让辅助设计师及时作出调整，避免碰撞，保证构件可以顺利吊装，梁柱节点区钢筋亦可通过三维弯折进行有效避让。

由于预制构件是由预制构件厂按照深化图纸直接加工制作并运输至现场进行吊装，因而运送至现场的构件必须是包含各专业的。这就导致在深化设计阶段必须考虑其他专业与结构专业的碰撞问题，否则构件一旦生产错误，将造成较大的经济损失。在“宿舍楼”项目中，此类问题主要体现在预制叠合板上的管线走位及管道洞口预留方面。利用Planbar 三维实体建模，将涉及到预制构件的机电管线、管道洞口等直接根据施工图纸在三维模型中体现，直观地反映出管线走位与结构梁板的相对位置关系，在模型中进行调整，避免专业间的碰撞，保证预制构件与非预制构件在机电等其他专业的整体一致性。根据给排水专业提供的资料，对于将洞口直接布置到预制板上这一要求，软件不仅可实现对洞口是否与桁架筋相互碰撞的检查，而且针对洞口对板底分布筋的影响，软件亦可完成对结构是否需要采取相应补强措施的检查任务。

在“宿舍楼”项目中，构件种类虽然不多，但是构件数量巨大。在深化设计过程中，除利用软件进行建模并深化设计工作外，还尝试了该软件的SmartPart 参数化建模模块。该模块的主要目的在于加快前期建模速率，提高建模的精确度，减少模型在调整修改时的工作量。不同于传统意义上的参数化模块，SmartPart 不需要复杂的计算机语言，仅通过较为简单的内部编程格式即可对较为复杂的三维模型进行参数化编辑。

SmartPart 模块中，只需在“对话框”进行简单的语言编程，即可完成对标准构件的参数化定义。在“宿舍楼”项目中，主要对预制叠合梁进行参数化建模。只需在“对话框”编写一个标准的预制叠合梁参数，如梁的几何尺寸、钢筋信息、混凝土标号等，即可完成对预制叠合梁的参数化定义。在建模过程中，可循环调用标准构件模块，只需要修改其相关的参数，即可衍生出相应的预制构件，大大缩短了建模用时。此外，利用SmartPart 参数化模块不仅可以对框架结构中的梁、板及柱进行参数化设计，也可以对住宅外墙（开窗洞外墙、开门洞外墙）或实心剪力墙进行参数化设计，从而大幅提升在装配式住宅中深化设计的工作效率。

Planbar 软件中，IFC 数据格式打破了装配式建筑设计中各专业间的隔阂，保证建筑与结构在装配式建筑工程中的充分结合与协同。在协同的过程中，PC 结构工程师可以充分与建筑师就模型的某一问题进行直观讨论，并制定相应处理方案，进而达到在方案设计阶段PC 深化介入，大幅提升后期工作效率。此外，IFC 数据格式不局限于由建筑专业导入PC结构专业这一功能，也可将结构配筋模型转换成IFC 数据格式文件并导入建筑模型中，从而实现全专业信息化模型的有机融合，解决了各专业之间的相互碰撞等问题，进而保证构件制作的精度，避免不必要的经济损失。

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