基于BIM的PC構(gòu)件族庫構(gòu)建方法與應(yīng)用

丁曉欣，朱韜

（吉林建筑大學(xué)，吉林省綠色建造與管理研究中心）

1 引言

BIM是基于各種建筑項目信息[1]，進(jìn)行模型的創(chuàng)建。對裝配式建筑而言，BIM技術(shù)的最大價值是它能模擬真實構(gòu)件并附帶構(gòu)件詳細(xì)信息。因此本文通過BIM“族”功能將BIM技術(shù)引入到裝配式混凝土建筑設(shè)計中去[2]，利用族命令制作構(gòu)件族，并載入到項目中完成裝配式模型的組裝。以項目各種信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行集成化設(shè)計，提高了裝配式設(shè)計精度，同時提高了裝配式建筑工程的建設(shè)效率。

2 構(gòu)建族庫的意義

目前裝配式建筑設(shè)計精度不高等問題，導(dǎo)致PC構(gòu)件間出現(xiàn)碰撞沖突，造成后期項目成本的增加。因此如何解決設(shè)計精度也成為各設(shè)計單位迫切需要解決的問題。

Revit的“族”功能具有完全還原PC構(gòu)件的能力，基于這種能力為解決精度問題找到了一種方法——PC構(gòu)件族庫，就是開發(fā)一種面向?qū)ο蟮难b配式工程族庫建模系統(tǒng)，這里所說的面向?qū)ο蠹仁茄b配式工程常涉及到的PC構(gòu)件提取出來形成固定形式的構(gòu)件對象，這就是構(gòu)件族庫中族的概念?；谧宓母拍詈脱b配式工程結(jié)構(gòu)形式，就可以把各個PC構(gòu)件整理形成族庫，只需在項目中載入所需的構(gòu)件族進(jìn)行參數(shù)調(diào)整就可運用到其他項目模型中去。

3 族庫的建立

族是整個模型的基本單元，是核心和不可或缺的內(nèi)容，因此族庫也就成為BIM模型的重中之重。BIM族庫是各種族的一種集合，也是一種數(shù)據(jù)庫。PC構(gòu)件族能完全模擬實際環(huán)境中的PC構(gòu)件，提高了模型的設(shè)計精度，從而提高裝配式建筑設(shè)計質(zhì)量，而且通過參數(shù)修改就可重復(fù)利用到其它的裝配式混凝土建筑模型中去。BIM族庫的重要性貫穿裝配式建筑整個壽命周期，是一種無形的知識生產(chǎn)力。

3.1 構(gòu)件分類

PC構(gòu)件是組成裝配式混凝土建筑的建筑部件，把它整合在一起便是一座裝配式建筑，但裝配式建筑各專業(yè)協(xié)同性高，拆分方式多樣，造成構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造復(fù)雜，PC構(gòu)件種類較多，這都為建模建族造成了一定的障礙[3]。所以，PC構(gòu)件庫的建立，首先要總結(jié)出裝配式混凝建筑物類別如圖1。整體來說，PC構(gòu)件可以分成主要構(gòu)件和其他構(gòu)件。主要構(gòu)件包括預(yù)制樓板、剪力墻板、外掛墻板、預(yù)制梁和預(yù)制柱等，其他構(gòu)件包括預(yù)制陽臺板、預(yù)制樓梯、預(yù)制女兒墻、預(yù)制樓梯等。而PC構(gòu)件主要分為：主要構(gòu)件、其他構(gòu)件兩個大的類別，每一個大類又根據(jù)自身的不同又可以再細(xì)分。對PC構(gòu)件的詳細(xì)分類是建族的基礎(chǔ)，族的分類越是詳細(xì)，那么在以后重復(fù)利用方面就會顯的越便利，只需調(diào)整參數(shù)尺寸，便可重用。

3.2 PC構(gòu)件命名規(guī)則

構(gòu)件族的命名要根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的分類及在項目的具體實施要求來進(jìn)行的，簡明扼要，便于文件識別。簡單舉幾個構(gòu)件族的命名：預(yù)制樓板-疊合板（LBDB）、預(yù)制陽臺板-疊合板式（YTB-D）、預(yù)制樓梯-雙跑（LT-ST）等，命名的前一段叫做剛性碼（構(gòu)件類型），后一段叫做柔性碼（相同構(gòu)件的不同字母特征表示），載入到項目中根據(jù)不同PC構(gòu)件的位置需添加一個流水碼（相同構(gòu)件的不同數(shù)字編碼）。

3.3 族庫建立

針對本項目的族庫創(chuàng)建，選用Revit為建模軟件對項目中的PC構(gòu)件進(jìn)行制作，制作步驟如圖2所示。對于該裝配式建筑由于受當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境等影響以及施工工藝要求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要對剪力墻板、疊合樓板建族做補(bǔ)充。比如剪力墻板在設(shè)計時為了考慮當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境等因素的影響，采用夾心保溫外墻板。夾心保溫外墻板由外葉板、保溫層、內(nèi)葉板組成，并在拼縫處采用企口處理。在剪力墻底部采用半灌漿套筒，墻身處設(shè)置排氣孔和注排漿孔。水平主體部分的疊合板為單向板，在板的密拼邊進(jìn)行倒角處理。項目中所建立的PC構(gòu)件族具有高度的參數(shù)化[4]性質(zhì)，可以根據(jù)不同工程項目來改變族在項目中的參數(shù)，通用性和拓展性強(qiáng)，這樣既能做到對PC構(gòu)件族庫的可持續(xù)補(bǔ)充又能高效的對族庫進(jìn)行利用。

4 模型創(chuàng)建

圖1 常用預(yù)制混凝土構(gòu)件分類

該工程是座裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓，主要PC構(gòu)件為夾心保溫外墻板、疊合板、預(yù)制樓梯等。標(biāo)準(zhǔn)層層高為3m，總層數(shù)為12層。

4.1 創(chuàng)建標(biāo)高和軸網(wǎng)

標(biāo)高和軸網(wǎng)的創(chuàng)建是模型搭建的基礎(chǔ)，根據(jù)建筑的層數(shù)和層高，創(chuàng)建相應(yīng)的標(biāo)高。每個標(biāo)高代表每一個樓層平面視圖，需對其進(jìn)行相應(yīng)的命名，便于快速定位相應(yīng)樓層。

軸網(wǎng)的創(chuàng)建需確定該項目的項目基點，在項目基點確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)開間、進(jìn)深等尺寸，創(chuàng)建相應(yīng)的軸網(wǎng)。標(biāo)高軸網(wǎng)創(chuàng)建完成后，需在立面視圖中，保證各條軸網(wǎng)線與標(biāo)高相交，讓軸網(wǎng)在各樓層平面中都能顯示。

4.2 創(chuàng)建模型

根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建好的標(biāo)高軸網(wǎng)和PC構(gòu)件族庫創(chuàng)建裝配式建筑模型：

①切換至相應(yīng)樓層平面，從族庫中挑選合適的剪力墻外墻板且設(shè)置好相關(guān)標(biāo)高參數(shù)后，放置在相應(yīng)的軸網(wǎng)位置，利用對齊或移動命令調(diào)整剪力墻外墻板的位置。

②在剪力墻頂部標(biāo)高里面，放置相應(yīng)疊合板。調(diào)整疊合板端支座和側(cè)支座位置，使其深入支座10mm。

③在正確的標(biāo)高上，放置預(yù)制樓梯、陽臺板以及空調(diào)板等構(gòu)件，預(yù)制樓梯放置好后，在屬性面板中調(diào)整底部和頂部標(biāo)高，以適應(yīng)相應(yīng)樓層的高程。

由于PC構(gòu)件族能模擬實際構(gòu)件，有效解決了裝配式設(shè)計精度問題。而且，各裝配式建筑之間結(jié)構(gòu)形式相似，對族有效的管理并形成系統(tǒng)的庫，可重復(fù)利用于其他項目。PC構(gòu)件族為以后裝配式模型的創(chuàng)建奠定基礎(chǔ)，且可進(jìn)行擴(kuò)展和開發(fā)，形成自己的族庫。

圖2 構(gòu)件族制作步驟

5 結(jié)語

從族庫構(gòu)建的意義、構(gòu)件分類、構(gòu)件命名、族的創(chuàng)建等幾個方面闡述了族庫構(gòu)建的方法。接著又從模型定位軸線、運用PC構(gòu)件族庫創(chuàng)建模型這兩個方面詳細(xì)闡述了族庫的應(yīng)用。模型創(chuàng)建過程中，直接從構(gòu)件庫中選擇所需的族載入到項目中，完成裝配式建筑模型的組裝。這樣不僅提高了裝配式建筑的設(shè)計精度，也方便了模型的創(chuàng)建。后續(xù)還可將族庫進(jìn)行基于Revit的二次開發(fā)，使構(gòu)件族在項目中的布置更加符合實際項目的需要?？傊?，通過PC構(gòu)件族的建立并成功應(yīng)用于某裝配式建筑的模型創(chuàng)建中，將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑中，對提高裝配式建筑工程建設(shè)水平具有重要的意義。