1、ISSN 1006 7167CN 31 1707/TESEACH AND EXPLOATION IN LABOATOY第 42 卷 第 1 期Vol 42 No12023 年 1 月Jan 2023DOI:10 19927/j cnki syyt 2023 01 008数据驱动的装配式 BIM 构件快速建模设计与应用邹贻权1，董道德1，潘寒2，叶雄进3(1 湖北工业大学 土木建筑与环境学院，武汉 430068;2 中建三局科创产业发展有限公司，武汉 430056;3 北京橄榄山软件有限公司，北京 100095)摘要:研究并设计了基于数据驱动的装配式建筑预制构件的快速建模。该方法通过对积累的 6
2、 万多张深化图纸梳理分析、提取验证的构件设计数据，形成构件生产标准;开发了基于 evit 的 BIM 构件快速建模工具与出图工具，并将生产标准内置到建模工具中，快速创建 BIM 构件;开发了精确到生产工位层级的图形及数据信息标准，使工位层级的生产、加工与安装的深化设计图纸与工程量清单能精确创建，打通设计-生产的数据链。同时，进一步在装配式建筑项目中进行了对比测试，结果表明，实现了预制构件的快速与精细化建模，该成果大大提高了装配式构件深化设计效率，有利于加强设计到生产的数据联系，有助于构建装配式建筑标准化设计和生产体系，推动设计和生产的智能化升级，提高装配式建筑的综合效益。关键词:装配式梁板;建
3、筑信息模型;快速建模;标准化;数据驱动中图分类号:TU 375文献标志码:A文章编号:1006 7167(2023)01 0036 07esearch and Application of Data driven apid Modeling ofAssembly Beam and Slab BIM ComponentsZOU Yiquan1，DONG Daode1，PAN Han2，YE Xiongjin3(1 School of Civil Architecture and Environment，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，Chi
4、na;2 China Construction Third Bureau Science and Technology Development Co，Ltd，Wuhan 430056，China;3 Beijing Olive Hill Software Co，Ltd，Beijing 100095，China)Abstract:A data-driven approach to rapid modelling of prefabricated components for assembled buildings has beenstudied and designed The method f
5、orms component production standards by combing and analyzing over 60 000 deepdrawings accumulated and extracting verified component design data，develops a revit-based BIM component rapidmodelling tool and drawing tool，builds production standards into the modelling tool to quickly create BIM componen
6、ts，and develops graphic and data information standards accurate to the level of the production workstation It enables theproduction，processing and installation of workstation-level The BIM modeling tool has been developed to create BIMcomponents quickly The results show that the rapid and refined mo
7、delling of prefabricated components has beenachieved，which has greatly improved the efficiency of the deepening design of assembly components，helped tostrengthen the data link between design and production，helped to build a standardized design and production system forassembly buildings，promoted the
8、 intelligent upgrading of design and production，and improved the comprehensivebenefits of assembly buildingsKey words:fabricated beam plate;building information modeling;rapid modeling;standardization;data-driven收稿日期:2022-06-28基金项目:住房和城乡建设部项目(2020-Z-002)作者简介:邹贻权(1973 )，男，湖北公安人，硕士，教授，主要研究方向为数字化设计与智能建
9、造。Tel:15623988655;E-mail:zouyq mail hbut edu cn0引言预制构件是装配式建筑结构的重要组成部分，贯第 1 期邹贻权，等:数据驱动的装配式 BIM 构件快速建模设计与应用穿于装配式建筑的设计、生产、运输及装配各个环节1。然而，预制构件的形式多样、配筋复杂，影响构件深化设计效率。为此，深化设计师采用以建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)为主的数字化技术，引入 BIM 技术协同装配式建筑构件深化设计，借助 BIM 信息化、可视化的优点满足深化设计需求2。在构件的建模方式研究上，邓朗妮等3 采集预制构件参数，如叠
10、合梁的高度、尺寸形状、组件排布规律等，调用样板构件，修改参数，快速完成预制叠合梁的参数化 BIM 建模研究。罗远峰等4 分析了装配式建筑构件的钢筋排布规律，研究装配式建筑构件钢筋参数化钢筋建模方法，减少手动绘制三维钢筋的建模量。在构件的标准化研究上，文献 5-8 中从构件的拆分设计、框架节点连接、功能模块库、构件编码等描述了构件标准化设计要点与设计方法。研究人员对构件的参数化研究，虽然参数化是 BIM 建模的基础，通过相关的参数、运算等驱动软件达到创建图形的目的，使得建模的效率提高，但均需要人工建立参数文档，模型精度受个体行为影响而难以得到保障9。本文 引 入 一 种 基 于 数 据 驱 动
11、的 构 件 建 模 方法10-11，并基于 BIM 软件开发了相应的工具软件，以梁、剪力墙构件为例进行创建。能够对构件的 BIM 模型快速创建与精细化创建，提升构件的标准化程度，加深设计端与生产端的数据联系提供参考。1基于数据驱动的构件设计方法1.1基于生产的构件数据驱动流程本文研究的装配式构件建模设计流程以数据驱动的构件设计为主，并对常见的参数化辅助软件的构件设计进行对比。1 1 1数据驱动设计流程基于数据驱动的 BIM 构件创建方法的设计流程:(1)数据预处理。通过对某大型建筑央企 4 年装配式建筑项目 6 万多张构件深化设计图纸进行梳理分析，提取经项目验证的构件设计数据作为数据来源，并总
12、结为相应的生产标准。生产标准关联设计、生产与建造的同时符合国家标准、行业规范。(2)工具开发。将生产标准内置到开发的 BIM工具软件中，实现知识自动化。工具软件不再是传统的建模软件，而是面向生产的工业软件。工具软件基于样板文件实现配筋、预埋件等组件的自动化生成排布，提升建模效率。(3)数据库搭建。创建成功的参数化 BIM 构件核验、入库后形成标准化构件数据库。(4)生产应用。向数据库中输入生产信息后，通过编码调取数据库中的构件，应对不同项目的设计、生产。本文将生产标准内置到建模软件中，减少了构件类型，快速建模的同时提升构件的标准化程度。创建的 BIM 构件，精细化程度较高，研发精确到生产工位的
13、 2 级图形与数据信息标准，实现设计与生产的一体化设计。1 1 2参数化设计流程常用构件深化设计的建模辅助类 BIM 软件有Planbar、BeePC、盈建科(YJK-AMCS)、PKPM-PC 等，在建模效率与标准化程度上有一定的区别。Planbar 是一种 3D CAD 解决方案，构件和构件中钢筋等采取自由建模的方式绘制而成，提升了建模效率。BeePC、YJK-AMCS、PKPM-PC 的构件模型是在完成方案设计与结构整体分析后，拆分整体模型产生，拆分后的构件模型仍需对构件长度、预埋件、连接节点等进行添加核准。构件之间可能因为个别尺寸单独变化就需要重复建模，使得工作量增大，模型的建立耗费大
14、量的时间12，影响建模效率。软件对于拆分出来的单个构件中配筋等组件的设计基于相关的规范图集自动生成或手动调整输入，较少的考虑了构件的生产，构件的标准化程度较低。辅助建模软件主要使用参数化设计方式完成预制构件深化设计，通常针对项目级别和单个构件级别。BIM 构件以经过结构计算后的模型拆分或参数化建模辅助软件为主，对 BIM 构件修改、核准后完成相应的生产应用，并保存到参数化构件库。利用辅助软件出图出量工具进行构件的生产应用。图 1 所示为数据驱动设计与参数化设计对比流程图。图 1数据驱动设计与参数化设计流程对比1 2基于生产的构件分析通过对大量生产图纸梳理分析后形成的生产标准，主要表现为形成构件
15、的建模标准或构件的二维图纸到三维 BIM 模型所需要表达的构件信息与数据。生产标准中数据含有:项目公共数据、结构计算数据及73第 42 卷构件几何数据 3 种。其中:项目公共数据主要是项目设计总说明中的信息，如混凝土强度、抗震等级等设计要点;结构计算数据由结构计算书获取;构件几何数据包含平、立面拆分图等设计图纸，展现构件的轮廓、配筋等信息。以梁构件为例，其生产标准组成关系如图2 所示。生产标准中所形成用于结构加固的结构计算数据，由结构分析计算书中可知梁的钢筋截面积信息，但没有提供详细的配筋信息。在原有设计中，配筋由一次结构设计完成，受设计习惯等主观因素影响，因而无法实现构件标准化。本文通过获取
16、截面积信息实现梁构件的配筋，在符合结构设计规范条件下，考虑构件标准化程度与工厂生产需求，将不同截面积与配筋数据固定下来，用图 3 所示的钢筋截面积与构件配筋选型。使用 API 或者脚本将配筋规则内置到建模软件中，实图 2梁构件的生产标准组成关系图现建模时，输入面筋与底筋的截面积，匹配相应的直径、锚固形式、锚固长度等自动化完成配筋。图 3构件钢筋截面积与配筋选型的匹配关系1.3基于生产的信息关联构件设计的关键技术为设计、生产的信息关联和构件规则的不断优化迭代。即构件可以拆解为设计、生产、物料信息。构件中的钢筋均带有固定编号信息，对应加工表，在明确构件和相应编号的前提下，能输出设计物料信息与相应的钢筋加工信息。数据库中构件有对应的文件夹及图形文件，可在全阶段输入相应的生产信息，同步关联设计、生产信息，实现构件数字化。构件关联的生产信息，且作为构件在数据库中被调取时，可同步生成并输出生产信息。如图 4 所示为剪力墙构件与生产信息的关联图。将生产标准内置在构件中时，构件的创建规则并不是固定的，在明确有结构泛用性更强、生产成本更低的构件信息时，可输入新的生产模型信息，实现构件模块的迭代升级。图