輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅部品信息模型

鄭華海， 劉　勻， 李元齊， 秦雅菲

(1. 同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 上海 200092； 2. 上海鋼之杰鋼結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)有限公司， 上海 200949)

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輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅部品信息模型

鄭華海1， 劉勻1， 李元齊1， 秦雅菲2

(1. 同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 上海 200092； 2. 上海鋼之杰鋼結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)有限公司， 上海 200949)

在新型建筑工業(yè)化政策的推動下，工業(yè)化建造成為建筑企業(yè)競相爭奪的高地.輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅是目前建筑領(lǐng)域最接近制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)方式的建筑，并且其建造管理也最有可能應(yīng)用制造業(yè)先進(jìn)的全過程信息化管理理念與技術(shù).以此為背景，分析了信息化時代下工業(yè)化住宅建造全過程的主要活動及信息；以輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅為例，利用Revit軟件族的概念提出基于BIM(建筑信息模型)創(chuàng)建包含工業(yè)化住宅建造全過程信息的輕鋼龍骨式復(fù)合墻的信息模型；對部品編碼方法提出了建議.

工業(yè)化住宅； 輕鋼龍骨體系； 住宅部品； 建筑信息模型

工業(yè)化住宅是指用工業(yè)化生產(chǎn)方式建造的住宅.通俗地講，就是將房屋拆分為“零件”，采用社會化大生產(chǎn)的方式在工廠預(yù)先制造“零件”，然后運(yùn)至現(xiàn)場裝配而成的住宅.工業(yè)化住宅以住宅建筑體系和住宅部品系統(tǒng)化為基礎(chǔ)[1]，以住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、部品生產(chǎn)制造工廠化、施工機(jī)械化以及生命周期管理信息化為特征.與現(xiàn)澆住宅相比，工業(yè)化住宅具有節(jié)能環(huán)保、綠色施工、節(jié)約勞動力、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，能最大限度地滿足“四節(jié)一環(huán)保”的要求.

部品是工業(yè)化住宅的最基本組成單元，部品的質(zhì)量、成本影響著工業(yè)化住宅的質(zhì)量與成本，部品全過程(設(shè)計(jì)、制造、配送、安裝等)管理的效率是影響工業(yè)化住宅品質(zhì)的關(guān)鍵因素.部品信息模型是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化住宅建造全過程信息化管理的基礎(chǔ).高效的部品信息模型可以提高住宅部品在其生命周期的管理效率，實(shí)現(xiàn)部品信息共享和交互，確保部品信息傳遞及時、內(nèi)容真實(shí)并可追溯.然而，目前我國對工業(yè)化住宅的研究大多集中在技術(shù)層面，如工業(yè)化住宅的建筑體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能、現(xiàn)場施工技術(shù)與工法等.對住宅部品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工安裝的全過程信息化管理的研究幾乎空白.

1　概念簡介

住宅部品在日本稱為Components；歐洲稱為Components，Kits；美國稱為Assembles，System，Components等.ISO/FDIs6707-1(2002E)將部品定義為制成一個獨(dú)立部件的產(chǎn)品，用于完成一種或多種功能[2].《住宅部品術(shù)語(GB/T 22633—2008)》認(rèn)為部品是按照一定的邊界條件和配套技術(shù)，由兩個或兩個以上的住宅單一產(chǎn)品或復(fù)合產(chǎn)品在現(xiàn)場組裝而成，構(gòu)成住宅某一部位中的一個功能單元，能滿足該部位一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能要求的產(chǎn)品[3].

建筑信息模型(building information modeling，BIM)是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建設(shè)工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造和管理的數(shù)字化技術(shù).BIM包含建筑物的三維幾何信息和非幾何信息(比如材料、物理與力學(xué)性能、施工工序、成本、進(jìn)度、運(yùn)維等信息)，涵蓋建筑物從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營全生命周期的信息，其所表達(dá)的是一座數(shù)字化的虛擬建筑，并可隨著建筑物的“成長”而不斷更新且添加信息.

部品信息即部品的屬性，既包括部品的固有屬性(事物的存在方式)——如幾何屬性(長、寬、高等)、物理屬性(密度、質(zhì)量、保溫隔熱性能等)、力學(xué)屬性(抗壓、剪、拉等)，也包括對部品進(jìn)行約束的規(guī)范規(guī)程等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和法律法規(guī)等非固有屬性(事物的運(yùn)動狀態(tài)).本文研究的部品信息模型建立在我國發(fā)展工業(yè)化住宅的客觀需求和住宅部品實(shí)際特點(diǎn)基礎(chǔ)上，是將部品的固有屬性和非固有屬性信息與其三維模型結(jié)合而成的信息模型，是抽象模型與三維可視化模型的集成，可為項(xiàng)目各參與方在住宅建造全過程開展工作提供便利.

2　輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅建造全過程

輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅(圖1)以冷彎薄壁型鋼(厚度2 mm以下)龍骨為基本承重骨架，外覆各種輕型結(jié)構(gòu)用板材，形成輕鋼龍骨式復(fù)合墻板，作為承重體系，并通過自攻螺釘和各類標(biāo)準(zhǔn)化連接件來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間的連接.由于其具有節(jié)能環(huán)保、強(qiáng)度高、抗震性能好，易于在工廠規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，建造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于低多層的辦公樓、公寓以及住宅等民用建筑中.相比其他體系的住宅，輕鋼龍骨體系住宅的工業(yè)化程度較高，典型部品種類少(主要包含輕鋼龍骨式復(fù)合墻、樓板與桁架).因此，本文以此為對象開展研究.希望通過對其進(jìn)行研究，找出工業(yè)化住宅部品信息模型的一般規(guī)律，再推廣到其他的住宅部品.

圖1　輕鋼龍骨體系工業(yè)化房屋示意圖Fig.1　Industrialized light-weight steel framing buildings

部品信息模型的建立應(yīng)以解決工業(yè)化住宅在設(shè)計(jì)、部品生產(chǎn)、施工安裝甚至運(yùn)維中的具體問題為出發(fā)點(diǎn)，分析工業(yè)化住宅建造全過程開展相關(guān)工作必須使用的信息，對部品信息模型的信息做針對性的設(shè)計(jì).在建立輕鋼龍骨體系住宅部品信息模型之前，參考國外輕鋼龍骨體系住宅的設(shè)計(jì)與建造過程[4]，并結(jié)合我國住宅工業(yè)化現(xiàn)階段的基礎(chǔ)條件，圖2總結(jié)并提出了我國輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅建造全過程的工作流與信息流.從其中獲取輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅建造全過程所需要的各種信息，建立部品信息模型.

假定某業(yè)主需要開發(fā)一個輕鋼龍骨體系住宅項(xiàng)目，選中某輕鋼龍骨體系住宅集成商為項(xiàng)目總承包.為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目參與方協(xié)同工作而使用圖3所示的協(xié)同建造平臺(以BIM技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)跨組織的協(xié)同建造是建筑建造管理的發(fā)展方向)，并利用射頻識別RFID(radio frequency identification)技術(shù)，在部品上布置RFID標(biāo)簽對部品進(jìn)行一一標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)實(shí)際部品與部品BIM模型關(guān)聯(lián).

為簡化起見，主要討論住宅的建筑、結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)與施工過程.

2.1設(shè)計(jì)階段

住宅集成商的設(shè)計(jì)部門使用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)項(xiàng)目客觀要求及業(yè)主主觀要求，從標(biāo)準(zhǔn)的戶型庫選取標(biāo)準(zhǔn)戶型，設(shè)計(jì)建筑初步方案.經(jīng)過與業(yè)主討論(如按照業(yè)主喜好更換外墻裝飾，選擇不同的門窗、陽臺、樓梯、坡屋面等)確定最終建筑方案.建筑師根據(jù)建筑方案選用標(biāo)準(zhǔn)部品庫中的非結(jié)構(gòu)部品(如門窗、壁柜、欄桿與扶手等)組成滿足性能要求的建筑方案，并將建筑方案用BIM表達(dá).

圖2　建議的輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅建造全過程Fig.2　Suggested whole construction processes of industrialized light-weight steel framing buildings

圖3　BIM協(xié)同建造平臺示意圖Fig.3　BIM-based cooperation platform

接著，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門根據(jù)建筑BIM，按照經(jīng)驗(yàn)將住宅的墻體、樓屋面等劃分為部品，并結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的信息(如地震、恒載、活載、風(fēng)載荷以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等)，從標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)部品庫中選取適合的部品進(jìn)行組裝.再對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行承載力與變形驗(yàn)算，形成滿足承載力與變形要求的結(jié)構(gòu)方案.然后，將結(jié)構(gòu)方案用BIM表達(dá)，并與建筑BIM整合.

最后，設(shè)備設(shè)計(jì)人員根據(jù)整合后的住宅BIM進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，將各專業(yè)BIM匯總，并向協(xié)同建造平臺提交住宅總的BIM.

2.2生產(chǎn)制造階段

設(shè)計(jì)完成后，施工部門根據(jù)設(shè)計(jì)文件編制施工進(jìn)度計(jì)劃，將各部品的計(jì)劃安裝時間輸入住宅BIM模型，同時準(zhǔn)備部品.對于市場上有出售的部品，則制定采購計(jì)劃；市場上沒有的部品，則向部品生產(chǎn)部門發(fā)出生產(chǎn)指令.生產(chǎn)部門接到生產(chǎn)指令后即組織部品生產(chǎn).

首先，生產(chǎn)部門根據(jù)設(shè)計(jì)文件，統(tǒng)計(jì)部品數(shù)量，查看庫存.對于沒有庫存的部品，依據(jù)部品安裝計(jì)劃制定部品生產(chǎn)計(jì)劃.由于采用的是標(biāo)準(zhǔn)化的部品庫設(shè)計(jì)，部品信息模型中已經(jīng)包含了加工圖，因此在部品生產(chǎn)時不需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行部品加工圖設(shè)計(jì)，從部品信息模型中調(diào)取加工圖即可.

接著，開始部品生產(chǎn).生產(chǎn)方在組織部品生產(chǎn)的同時向部品的RFID標(biāo)簽寫入部品編碼，并掃描RFID標(biāo)簽將已進(jìn)入生產(chǎn)的部品的開始生產(chǎn)時間與預(yù)計(jì)完成時間等信息更新至住宅BIM中心文件.部品生產(chǎn)完成后，向部品植入RFID標(biāo)簽，并將部品生產(chǎn)完成時間更新至住宅BIM中心文件.

在部品的整個生產(chǎn)過程中，項(xiàng)目相關(guān)參與部門可以通過住宅BIM中心文件查看部品實(shí)時生產(chǎn)情況，為各種決策提供依據(jù).

2.3運(yùn)輸階段

運(yùn)輸方通過BIM協(xié)同建造平臺獲知部品已生產(chǎn)完成，并根據(jù)施工計(jì)劃安排部品運(yùn)輸.按照先安裝先運(yùn)輸，后安裝后運(yùn)輸?shù)脑瓌t，在不耽誤部品安裝前提下，盡量縮短部品在現(xiàn)場的存放時間.安排運(yùn)輸車輛時，運(yùn)輸部門從住宅BIM中心文件中獲取需要被運(yùn)輸?shù)牟科返闹亓俊㈤L寬高等信息，安排合適的運(yùn)輸工具.發(fā)貨時，掃描RFID標(biāo)簽，將部品的發(fā)貨時間、預(yù)計(jì)運(yùn)達(dá)時間更新至住宅BIM中心文件.

2.4施工安裝階段

施工部門通過BIM協(xié)同建造平臺查看部品的物流情況，如部品預(yù)計(jì)運(yùn)達(dá)日期晚于計(jì)劃安裝日期，施工部門及時調(diào)整安裝計(jì)劃，避免停工.部品運(yùn)抵現(xiàn)場時有三種情況：按時到達(dá)、提前到達(dá)與延期到達(dá).按時到達(dá)的部品則直接進(jìn)入安裝，安裝完成后掃描RFID標(biāo)簽，將實(shí)際安裝時間信息更新至住宅BIM中心文件.提前到達(dá)的部品則入庫存放，掃描RFID標(biāo)簽將部品設(shè)定為存放狀態(tài)，同時將狀態(tài)信息更新至住宅BIM中心文件.提前到達(dá)的部品到了安裝時間則進(jìn)入安裝狀態(tài)，具體操作與按時到達(dá)的部品一致.延后到達(dá)的部品則根據(jù)調(diào)整后的施工計(jì)劃處理.如到達(dá)現(xiàn)場的時間恰好為調(diào)整后的安裝時間則直接進(jìn)入安裝，具體操作與按時到達(dá)的部品一致；否則按提前到達(dá)的部品處理.

施工過程中，施工部門通過BIM協(xié)同建造平臺可以了解實(shí)時的部品物流情況與施工進(jìn)度；根據(jù)部品物流信息、實(shí)時施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，及時調(diào)整施工計(jì)劃，避免工期延誤.業(yè)主也可通過BIM協(xié)同建造平臺查看實(shí)時施工進(jìn)度，并按照實(shí)時施工進(jìn)度給承包商支付工程進(jìn)度款.

在部品中植入RFID標(biāo)簽，建立實(shí)際部品與住宅BIM中心文件中部品模型的一一對應(yīng)關(guān)系，在住宅建造過程中，各參與方掃描RFID標(biāo)簽及時將部品的實(shí)時信息上傳至BIM中心文件，各參與方可以通過BIM協(xié)同建造平臺獲取部品的生產(chǎn)、物流、存儲、安裝等情況，并根據(jù)這些信息開展工作，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程實(shí)時監(jiān)控與管理.

3　住宅部品信息模型

根據(jù)第2節(jié)闡述的住宅建造全過程，部品模型中的信息可分為：①部品編碼(ID)，②部品名稱，③人員與單位信息，④對部品基本的描述信息，⑤描述部品力學(xué)與物理性能的信息，⑥部品圖紙，⑦記錄部品狀態(tài)的時間信息，⑧運(yùn)維信息，⑨約束信息，⑩質(zhì)量與成本信息.住宅工業(yè)化要求部品商品化，即部品可以從市場上購買過來直接安裝到住宅上.可見，住宅部品屬于商品，部品信息模型除了包含上述的信息以外，尚應(yīng)該遵守法律對商品標(biāo)識的規(guī)定.如《中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法》[5]規(guī)定了商品必須標(biāo)識的相關(guān)信息，如產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)廠名和廠址、產(chǎn)品規(guī)格、等級、所含主要成分和含量、生產(chǎn)日期和安全使用期等信息.

為了符合人們管理信息的習(xí)慣，方便信息查詢、錄入與共享，需對部品信息進(jìn)行分類.本文將部品信息分為通用信息、專用信息、狀態(tài)信息與其他信息，如表1所示.通用信息為與某幾個或全部參與方密切相關(guān)的信息；專用信息是指與某個參與方密切相關(guān)的信息；狀態(tài)信息表示部品是否正在生產(chǎn)、運(yùn)輸與安裝，信息的值為“是”或者“否”；除通用信息、專用信息與狀態(tài)信息之外的信息為其他信息.

對于表1，需要說明的是：如果是商品化的部品，狀態(tài)信息中的“生產(chǎn)(起/止日期)”不需要填寫；狀態(tài)信息的值有兩種情況，分別為“是”與“否”，“是”表示正處于該階段，“否”表示尚未進(jìn)入該階段.URL是Uniform Resource Locator(統(tǒng)一資源定位符)的縮寫，其對應(yīng)的值是一個訪問路徑，通過該路徑可以訪問到互聯(lián)網(wǎng)或本地計(jì)算機(jī)上的資源；在部品信息模型中，無法用少量的詞匯來描述的部品信息，通過URL鏈接到存儲在互聯(lián)網(wǎng)或本地計(jì)算機(jī)上的資源，這些資源就是部品信息的值.

4　基于BIM的部品信息模型

BIM源自制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(products data management).制造業(yè)管理的最基本單位是單個“零件”.用現(xiàn)澆方式建造的住宅沒有“零件”的概念，而工業(yè)化住宅由工廠預(yù)先制造的“墻、樓板、樓梯”等零件(部品)組成，是被“零件化”了的住宅.因此，工業(yè)化住宅是最接近制造業(yè)生產(chǎn)方式的建筑產(chǎn)品之一，非常適合采用類似制造業(yè)的方法進(jìn)行管理.

Revit是Autodesk公司推出的一款BIM軟件.Revit把建筑構(gòu)件按照類別分為不同的“族”(family).族是Revit軟件的一個功能強(qiáng)大的概念，其采用面向?qū)ο蟮乃枷雽⒔ㄖ?gòu)件的空間關(guān)系、幾何信息、材料信息、荷載信息，甚至材料供應(yīng)商信息等作為族參數(shù)，并封裝在族中.設(shè)計(jì)者利用族模板可以創(chuàng)建各種各樣的族，并可根據(jù)應(yīng)用需要自定義族的幾何屬性和非幾何屬性.使用Revit軟件創(chuàng)建建筑模型的本質(zhì)就是利用“族”這種“積木”來創(chuàng)建建筑模型.

表1　輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品信息Tab.1　Information of light-weight steel framing wall components

可見，工業(yè)化住宅的部品與Revit的族“不謀而合”，為利用BIM理念對工業(yè)化住宅部品進(jìn)行管理創(chuàng)造了條件.首先利用Revit的族創(chuàng)建部品的幾何模型，并將輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅建造全過程管理需要的信息作為住宅部品的屬性封裝在幾何模型中，形成住宅部品的信息模型，再用部品的信息模型搭建工業(yè)化住宅總的BIM.住宅建造參與方可從住宅BIM中心文件中提取信息，協(xié)助建造活動，并將新產(chǎn)生的信息添加到住宅BIM中心文件.圖4為利用Revit族樣板創(chuàng)建的，并集成了表1所示信息的輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品的信息模型.

圖4　輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品BIM模型Fig.4　Component BIM model of light-weight steel framing walls

5　部品分類與編碼

20世紀(jì)80年代以來，為了對建設(shè)項(xiàng)目信息進(jìn)行規(guī)范化管理，世界各國逐漸建立建筑信息分類編碼體系，對建筑信息進(jìn)行系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的組織.在住宅部品信息模型中，部品的編碼(部品型號碼和部品項(xiàng)目碼)是部品信息模型中最重要的信息，也是實(shí)現(xiàn)住宅部品生命周期信息化管理的基礎(chǔ).為了對住宅部品進(jìn)行信息化管理，需先對部品進(jìn)行分門別類，然后在分好類的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行編碼.

5.1信息(部品)分類體系

現(xiàn)有的基于實(shí)體對象的分類編碼體系有Uniformat[6]， Master Format[7]、《建筑產(chǎn)品分類和編碼(JG/T 151—2003)》[8]、綜合分類體系[9]、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心的住宅部品分類方法[10](表2).其中，Master Format與《建筑產(chǎn)品分類和編碼(JG/T 151—2003)》是基于材料、工藝與工種劃分的分類體系，Uniformat與中心的分類體系是按照建筑的部位或功能劃分的分類體系，綜合分類體系(圖5)則在分類體系中同時引進(jìn)工種和元素的分類體系，它們分別代表三種不同的分類體系.

如表2所示，住建部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心給出了住宅部品分類與編碼方法的初步建議，但尚未形成完整的分類編碼體系.建立新的信息分類體系不是憑空創(chuàng)造，而是要充分利用現(xiàn)有分類系統(tǒng)的分類思想和成果，以保證新體系的可用性，尤其是對于那些已有體系的使用者.因此，建立工業(yè)化住宅部品分類體系應(yīng)該充分繼承利用住建部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心建議的住宅部品分類體系.

圖5　混合分類方法Fig.5　Hybrid classification method表2　住建部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心的住宅部品分類方法Tab.2　House component classification method

序號住宅部品(件)子系統(tǒng)住宅部品(件)主項(xiàng)(部分)1J結(jié)構(gòu)部品(件)J10支撐結(jié)構(gòu)J20樓板J30樓梯2W外圍護(hù)部品(件)W10外墻圍護(hù)W20地面W30屋面3N內(nèi)裝部品(件)N10分隔墻N20內(nèi)門N30裝飾部件4C廚衛(wèi)部品(件)C10衛(wèi)生間C20廚房C30換氣風(fēng)道5S設(shè)備部品(件)S10暖通和空調(diào)系統(tǒng)S20給水排水設(shè)備系統(tǒng)6Z智能化部品(件)Z10物業(yè)管理與服務(wù)Z20安全消防系統(tǒng)7P小區(qū)配套部品(件)P10室外設(shè)施P20停車設(shè)備

輕鋼龍骨體系建筑的結(jié)構(gòu)主要由龍骨式復(fù)合墻、樓板與屋面桁架等結(jié)構(gòu)部品組成(非結(jié)構(gòu)部品和其他結(jié)構(gòu)體系的建筑一樣).輕鋼龍骨體系工業(yè)化住宅部品分類體系的第1層級按照中心的分類方法分成7大類.第2層級根據(jù)功能或部位將結(jié)構(gòu)部品分為墻、板、梯等.雖然輕鋼龍骨體系建筑的結(jié)構(gòu)主要是由鋼龍骨組成，但結(jié)構(gòu)的主材也可能是其他材料，如樓面可能是壓型鋼板混凝土樓板，墻和樓梯的骨架也可能是木骨架.因此，第3層級按材料劃分.第4層級在按功能或部位劃分和按材料劃分基礎(chǔ)上再進(jìn)一步細(xì)化其功能作用和具體部位，如墻部品又可分為龍骨式復(fù)合墻(承受豎向與水平荷載)、龍骨式隔墻(不受力)等.第4層級以上的情況，例如輕鋼龍骨式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)部品，由于龍骨截面、鋼材強(qiáng)度、敷面板類型等因素的不同，會有不同承載性能的輕鋼龍骨式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)部品.該層級不作劃分規(guī)定.

5.2部品編碼

部品編碼是住宅部品信息模型中最重要的屬性信息，是部品的唯一性標(biāo)識.部品編碼必須反映其最穩(wěn)定的本質(zhì)屬性或特征，讓人們通過編碼就可基本了解部品的功能.同時，住宅部品與一般的商品不同，在其結(jié)束流通之后的施工與運(yùn)維階段，相關(guān)參與方開展工作還必須對其實(shí)施管理.可見，部品編碼還應(yīng)體現(xiàn)其項(xiàng)目屬性，這樣將更有利于在具體項(xiàng)目中對其進(jìn)行管理.因此，采用通用碼和專用碼對工業(yè)化住宅部品進(jìn)行編碼.

5.2.1通用碼

住建部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心對通過了認(rèn)證的部品頒發(fā)認(rèn)證證書，并配有證書編號.該編號由3個字段組成，如09-N30-004表示由蘇州科逸衛(wèi)浴設(shè)備有限公司生產(chǎn)的內(nèi)裝部品(件)體系——預(yù)制式整體衛(wèi)生間.其中：09表示認(rèn)證時間為2009年，N30取自住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心建議的部品分類編碼(表2)，表示內(nèi)裝部品(件)體系中的裝飾部件，004為序列號.

部品通用碼可借鑒該證書編號，并對證書編號加以改進(jìn).通用碼由4部分組成，分別表示部品類型、部品材料、部品代號以及序列號.例如，部品編碼J40-S-LGQ-0001，J40是部品類型代碼，表示該部品是結(jié)構(gòu)墻部品；部品代號采用部品簡稱的首字母，如LGQ表示該部品是輕鋼龍骨式復(fù)合墻；S表示該輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品用鋼材制作；0001為序列號.同樣是由鋼材制作的輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品，由于龍骨截面、板材類型與厚度等的不同而具有不同承載性能，還必須再將結(jié)構(gòu)墻部品細(xì)分，但這些內(nèi)容都可以通過部品通用碼的序列號來反映.可將由于龍骨截面、板材類型與厚度不同而具有不同承載性能的輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品編制成手冊，在使用時通過查閱手冊即可獲取部品更進(jìn)一步的信息.

5.2.2專用碼

部品專用碼與具體項(xiàng)目有關(guān)，用于區(qū)別同一項(xiàng)目與之完全相同的部品，是部品時間與空間的定位碼.通過專用碼可直接定位部品在建筑中的具體位置，指導(dǎo)部品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲以及施工安裝等.專用碼由4部分組成，分別表示項(xiàng)目層，單體、區(qū)域和樓層，平面定位層與個體層.項(xiàng)目層由5位數(shù)字組成，前2位表示年份，后3位表示項(xiàng)目序號；如14010表示某住宅集成商2014年的第10個項(xiàng)目.單體、區(qū)域和樓層由7位數(shù)字組成，前3位表示單體號，4和5位表示單體區(qū)域(如果不分區(qū)域，以00表示)，最后2位表示樓層號；如0330202表示部品位于第033號住宅單體的02區(qū)02層.平面定位層由3個大寫字母和2位數(shù)字組成，大寫字母是部品的簡稱，2位數(shù)字是序列號；如LGQ03表示位于同一區(qū)域與樓層的第03種LGQ部品.個體層表示完全相同的部品中某個個體；如LGQ0307表示位于同一區(qū)域與樓層的第03種LGQ部品中的第07個個體；表示部品個體的編碼是設(shè)計(jì)方在平面圖上將全部完全相同的部品按照一定順序排列而確定.

圖6　部品編碼Fig.6　Proposed coding method for components

6　結(jié)語

本文提出以住宅部品為基本管理單位，通過住宅部品信息模型構(gòu)建基于BIM的工業(yè)化住宅建造協(xié)同工作平臺，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化住宅生命周期信息化管理打下基礎(chǔ).本文的主要成果如下：

(1) 分析了信息化時代下基于BIM與RFID技術(shù)以及基于標(biāo)準(zhǔn)化部品的工業(yè)化住宅建造全過程的主要活動及信息.

(2) 工業(yè)化住宅是“零件化”的住宅，其建造全過程的管理非常適合采用制造業(yè)產(chǎn)品管理的方法；通過借鑒Revit軟件“族”的概念，創(chuàng)建了基于BIM并包含工業(yè)化住宅建造全過程信息的代表性部品——輕鋼龍骨式復(fù)合墻部品信息模型.

(3) 工業(yè)化住宅部品編碼由通用碼和專用碼組成，通用碼相當(dāng)于部品的“身份證”號碼，是區(qū)分完全相同部品的惟一編碼，專用碼是部品在具體項(xiàng)目中的時間與空間的定位碼.

[1]Pan Y H, Xiong J H. Housing industrialization in Chongqing—considerations for alternative design[C]∥2009 International Conference on Information Management, Innovation Management and Industrial Engineering. Xi’an: IEEE, 2009: 117-120.

[2]高穎. 住宅產(chǎn)業(yè)化——住宅部品體系集成化技術(shù)及策略研究[D]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)，2006.

GAO Ying. The research on technology and strategy of integration for building component system in housing industrialization[D]. Shanghai：Tongji University, 2006.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB/T 22633—2008住宅部品術(shù)語[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T 22633—2008 Housing components terminology[S]. Beijing：China Standard Press, 2009.

[4]丁成章. 工廠化制造住宅與住宅產(chǎn)業(yè)化[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.

DING Chengzhang. Manufactured housing and housing industrialization[M]. Beijing: China Machine Press, 2004.

[5]全國人民代表大會. 中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法[M]. 北京: 中國法制出版社, 2010.

National People's Congress. The product quality law of the People's Republic of China[M]. Beijing: China Legal Publishing House, 2010.

[6]Charette R O, Marshall H E. Uniformat Ⅱ elemental classification for building specification, cost estimating and cost analysis[EB/OL].(2012-05-14)[2014-12-30]. http:∥www.docin.com/p-401895568.html.

[7]The Construction Specifications Institute and Construction Specifications Canada. Master format? 2010 update [EB/OL].(2012-06-14)[2014-12-30]. http:∥www.doc88.com/p-461115104141.html.

[8]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院. JG/T 151—2003建筑產(chǎn)品分類和編碼[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2003.

China Institute of Building Standard Design & Research. JG/T 151—2003 Construction products classification and code[S]. Beijing: China Standard Press, 2003.

[9]金維興, 丁大勇, 李培. 建設(shè)項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)與編碼體系的研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2003, 36(9): 7.

JIN Weixing, DING Dayong, LI Pei. The Research of breakdown structure and coding system for construction project[J]. China Civil Engineering Journal, 2003, 36(9): 7.

[10]章偉林. 住宅部品體系框架的建立與認(rèn)定制度的研究探討[EB/OL].(2003-06-26)[2014-12-30]. http:∥www.chinahouse.gov.cn/zzbp5/5004.htm.

ZHANG Weilin. Research and discussion in establishment of residential components system framework and recognition system[EB/OL].(2003-06-26)[2014-12-30]. http:∥www.chinahouse.gov.cn/zzbp5/5004.htm.

Components Information Model of Industrialized Residential Buildings with Light-Weight Steel Framing System

ZHENG Huahai1， LIU Yun1, LI Yuanqi1， QIN Yafei2

(1. College of Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China； 2. Shanghai Beststeel Steel Structure Building Co. Ltd.， Shanghai 200949， China)

The policy of new housing industrialization is being implemented by Chinese government, and using industrialization way to build residential buildings has become a hot competitive area to related enterprises. Up to now, industrialized residential buildings with light-weight steel framing system are much close to the industrialized way in manufacturing products in factory and assembling on site, and the construction management of the industrialized residential buildings is the most likely to apply the advanced management concepts and technology of manufacturing industry. In this paper, the main activities, as well as the corresponding information in the whole construction processes were analyzed for industrialized residential buildings with light-weight steel framing system in the information age. Then, a BIM-based information model for the typical industrialization components, i.e., light-weight steel framing walls, was established considering the whole construction processes using the “family” concept of Revit software. Finally, a coding design rule for common components of the industrialized residential buildings was suggested.

industrialized residential buildings; light-weight steel framing system; components; building information modelling(BIM)

2015-01-21

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2012BAJ16B05-4)

鄭華海(1985—)，男，博士生，主要研究方向?yàn)榛贐IM與RFID技術(shù)的工業(yè)化住宅信息化管理.

E-mail：zhenghuahai2008@163.com

TU201

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