BIM協(xié)同在鋁模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

申 遠(yuǎn)，王 歡，武港港，王文珂

（中建鋁新材料河南有限公司，河南 鶴壁 458030）

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)一直被傳統(tǒng)粗放的生產(chǎn)方式所主導(dǎo)，不僅工業(yè)化程度低、生產(chǎn)效率低，而且資源浪費(fèi)大、建設(shè)成本高，與當(dāng)前國(guó)家轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略嚴(yán)重不符。數(shù)據(jù)顯示，在長(zhǎng)達(dá)20年的20%～30%經(jīng)濟(jì)高增速時(shí)期，我國(guó)建筑業(yè)利潤(rùn)依然長(zhǎng)期低下，而這種情況是發(fā)生在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展且建筑業(yè)增速是GDP增速的2～3倍的情況下。為了將信息化深度融入新型建筑工業(yè)化，應(yīng)著重抓好信息技術(shù)應(yīng)用，尤其是在設(shè)計(jì)和施工階段用好BIM技術(shù)。所以設(shè)計(jì)階段應(yīng)使用BIM技術(shù)對(duì)建筑工程進(jìn)行優(yōu)化[1]。同時(shí)BIM技術(shù)在鋁模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以以更直觀的三維方式呈現(xiàn)真實(shí)的鋁模設(shè)計(jì)效果，相比于傳統(tǒng)二維模式的不直觀、更多的節(jié)點(diǎn)造型需要想象、需要多次重復(fù)修改，BIM技術(shù)可以更直觀地呈現(xiàn)三維設(shè)計(jì)信息，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行審核交接校對(duì)。

1 鋁合金模板在建筑工程中的應(yīng)用有著很大的優(yōu)勢(shì)分析

其一就是施工周期短。鋁模板系統(tǒng)為快拆模系統(tǒng)，水平構(gòu)件模板在36小時(shí)后即可拆除，一套模板正常施工可達(dá)到四天一層，而且可以較好地展開(kāi)流水線(xiàn)施工，大大提高施工進(jìn)度，節(jié)約管理成本。其二能重復(fù)使用的次數(shù)多，降低了每次使用的平均成本，達(dá)到了節(jié)省成本的效果[2]。由于鋁模板系統(tǒng)采用整體擠壓形成的鋁合金型材做原材，安裝平整、牢固，鋁合金模板系統(tǒng)拆模后，混凝土表面質(zhì)量平整光潔，可達(dá)到飾面及清水混凝土效果，一套模板規(guī)范在施工條件下可重復(fù)使用300次以上。其三施工方便、效率高。鋁模板系統(tǒng)組裝簡(jiǎn)單、方便，模板與模板之間采用定型的銷(xiāo)釘固定，安裝便捷。其四鋁合金模板是由鋁模板加工工廠按照建筑結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行鋁合金模板深化配板，采用鋁板及鋁合金型材制作成鋁合金模板，在模板發(fā)往工地之前會(huì)進(jìn)行整體預(yù)拼裝，預(yù)拼裝過(guò)程中會(huì)將所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題提前發(fā)現(xiàn)解決，解決了施工現(xiàn)場(chǎng)加工改動(dòng)不方便的問(wèn)題。

2 鋁合金模板鋁模設(shè)計(jì)過(guò)程類(lèi)型

鋁模設(shè)計(jì)過(guò)程分為深化設(shè)計(jì)和配模設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)是根據(jù)結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電等專(zhuān)業(yè)的施工圖紙進(jìn)行整理，提取出實(shí)際鋁模板工程所需要的墻、梁、板、樓梯、節(jié)點(diǎn)等信息，同時(shí)將造型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化。為了增加鋁模使用層數(shù)，會(huì)對(duì)非標(biāo)樓層的造型節(jié)點(diǎn)提前考慮，如會(huì)采用鋁木結(jié)合的施工方式增加使用層數(shù)，也會(huì)附一些建筑工程常見(jiàn)二次結(jié)構(gòu)做法，如反坎。同時(shí)還會(huì)考慮建筑常見(jiàn)二次精裝修做法，如一些后砌墻部位需要鋁模工程帶出抹灰壓槽、窗戶(hù)部位需要帶出企口，使建筑墻體表面允許偏差、觀感質(zhì)量達(dá)到免抹灰或直接裝修的質(zhì)量水平。一些項(xiàng)目還會(huì)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的爬架定位，對(duì)爬架附著點(diǎn)進(jìn)行提前定位，鋁模施工到相應(yīng)層數(shù)后會(huì)考慮對(duì)爬架的影響提前做好施工避讓方案，綜合各種水管管線(xiàn)信息提前對(duì)施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便現(xiàn)場(chǎng)施工。各專(zhuān)業(yè)的實(shí)際施工信息通過(guò)鋁模深化人員的整理，匯總到一起，使其最終成為適合鋁模設(shè)計(jì)的鋁模深化底圖。配模設(shè)計(jì)是將深化設(shè)計(jì)之后的平面二維圖紙進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換成三維BIM可視化模型，在三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行鋁模板設(shè)計(jì)，根據(jù)模板施工布置圖，選用標(biāo)準(zhǔn)模板，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模板繪制配板設(shè)計(jì)圖和支撐系統(tǒng)布置圖。同時(shí)會(huì)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載和施工設(shè)備等條件進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，鋁模板配模設(shè)計(jì)時(shí)也會(huì)按照部位進(jìn)行配模設(shè)計(jì)，如常見(jiàn)的墻、梁、板、樓梯節(jié)點(diǎn)等，三維配模完成后提取鋁件、鐵件、配件的生產(chǎn)清單，繪制異形模板的加工圖，整理現(xiàn)場(chǎng)施工需要的拼裝圖紙，匯總審核無(wú)誤后資料下發(fā)至鋁模加工廠進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)拼裝（如圖1）。

圖1 鋁模設(shè)計(jì)最終效果圖

對(duì)于一些鋁模板加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡可能地縮短前期深化設(shè)計(jì)的時(shí)間來(lái)給后期生產(chǎn)加工爭(zhēng)取時(shí)間，才是縮短整個(gè)生產(chǎn)周期的關(guān)鍵所在，如何提高鋁模設(shè)計(jì)效率成為各個(gè)公司需要面對(duì)解決的問(wèn)題。

BIM協(xié)同可以縮短鋁模設(shè)計(jì)時(shí)間，依靠局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以大幅度提升文件傳輸速度提高文件共享效率。傳統(tǒng)鋁模設(shè)計(jì)過(guò)程中文件的傳輸需要借助于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，而互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬又受制于寬帶運(yùn)營(yíng)商，大多數(shù)情況下很難超過(guò)100M/S。如果借助于公司內(nèi)部組建的局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度僅僅會(huì)和硬盤(pán)的讀取速度有關(guān)，隨著這幾年電腦硬件的發(fā)展，很多電腦已經(jīng)配備固態(tài)硬盤(pán)，平均讀取速度往往在400m/s～2G/s的范圍，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)寬帶傳輸數(shù)據(jù)是很難達(dá)到這個(gè)上傳速度的，所以在局域網(wǎng)文件傳輸有著很大的優(yōu)勢(shì)。通常鋁模設(shè)計(jì)的BIM最終版三維配模文件大小在100兆左右，在局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)幾乎是妙傳，正常項(xiàng)目中基本感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难舆t，所以在局域網(wǎng)進(jìn)行BIM協(xié)同有著很大的優(yōu)勢(shì)。

鋁模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提前做好BIM三維樣板文件，樣板文件對(duì)一些常用構(gòu)件進(jìn)行顏色區(qū)分，同時(shí)將一些特殊構(gòu)件進(jìn)行區(qū)分，且樣板文件通過(guò)自帶過(guò)濾器功能，對(duì)一些特殊做法節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)區(qū)分，如墻的過(guò)濾器應(yīng)包含墻厚不等于200mm寬度的、高度不等于層高的，梁過(guò)濾器應(yīng)包含梁上翻及下沉，板過(guò)濾器應(yīng)包含內(nèi)容頂板厚度不等于100mm、升板降板等內(nèi)容[3]。過(guò)濾器功能的加入可以方便深化人員快速直觀地看到工程的難點(diǎn)，同時(shí)也方便快速核對(duì)BIM三維模型與深化底圖，避免因前期的建模錯(cuò)誤導(dǎo)致后期配模人員修改配模內(nèi)容的重復(fù)無(wú)效工作（如圖2）。

圖2 樣板文件包含的常用過(guò)濾器

3 鋁合金模板鋁模設(shè)計(jì)具體過(guò)程

深化溝通過(guò)程中可先將一些基礎(chǔ)構(gòu)件優(yōu)先建立BIM三維模型，同時(shí)利用BIM軟件自帶的過(guò)濾器功能對(duì)一些上翻構(gòu)件進(jìn)行特殊顏色標(biāo)識(shí)，方便深化人員仔細(xì)核對(duì)。深化人員會(huì)對(duì)前期的BIM三維模型進(jìn)行校對(duì)，確認(rèn)無(wú)誤后會(huì)通過(guò)局域網(wǎng)共享BIM模型及項(xiàng)目資料（如圖3）。

圖3 深化人員建立的三維模型

配模人員將深化人員建立的三維模型采用鏈接的形式鏈接到一個(gè)中心文件中，此過(guò)程中深化人員建立的模型僅作為參照，配模人員無(wú)法對(duì)參照文件進(jìn)行修改，同時(shí)根據(jù)配模部位的不同劃分為不同的工作集，方便配模人員進(jìn)行配模工作，深化人員只需更新維護(hù)深化模型，配模人員只需更新維護(hù)配模文件，兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，相互參照，可提高工作進(jìn)度，將傳統(tǒng)的鋁模設(shè)計(jì)周期明顯縮短。

由于配模時(shí)是按照先從頂板配模，隨后梁配模，最后墻配模的順序執(zhí)行，而頂板基本上變化都不會(huì)大，所以頂板是可以最早配模甚至出清單的。隨后梁配模人員可以根據(jù)頂板配模的三維模型進(jìn)行參考，再對(duì)梁進(jìn)行配模。梁配模人員對(duì)梁進(jìn)行配模后，墻配模人員可以根據(jù)梁配模對(duì)墻板進(jìn)行配模。各個(gè)部位的配模信息進(jìn)行相互參照，在此過(guò)程中，每個(gè)配模人員的工作集只能被相應(yīng)部位的人員編輯，其他人員一律沒(méi)有編輯權(quán)限，如被誤操作則會(huì)進(jìn)行提示協(xié)同文件不能更新，需重新復(fù)制中心文件同步之后進(jìn)行繼續(xù)配模工作。此過(guò)程中配模人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行配模操作權(quán)限。至此項(xiàng)目的第一階段已經(jīng)完成（如圖4）。

圖4 配模人員根據(jù)部位不同劃分工作集

項(xiàng)目的第二階段是在深化圖紙簽字完成后，本項(xiàng)目的所有工程做法已經(jīng)確定，深化人員會(huì)對(duì)深化BIM模型進(jìn)行二次細(xì)節(jié)修改，在此環(huán)節(jié)中修改的內(nèi)容主要是外墻節(jié)點(diǎn)造型部位。由于外墻節(jié)點(diǎn)部位造型比較多，細(xì)節(jié)問(wèn)題需要考慮的比較多，所以節(jié)點(diǎn)部位的配模工作一般都是項(xiàng)目進(jìn)行到最后才進(jìn)行。而此時(shí)的深化人員對(duì)三維BIM模型的修改對(duì)配模設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有影響，同時(shí)進(jìn)度又能提前往前推進(jìn)。針對(duì)深化人員對(duì)三維BIM模型修改的部位，可單獨(dú)使用特殊顏色進(jìn)行標(biāo)注顯示，同時(shí)通知配模人員三維BIM模型有變化。配模人員接收到變化時(shí)，可單獨(dú)隱藏配模工作集，獨(dú)立顯示三維模型從而更快地定位到變更位置，快速地修改配模文件提高工作效率。

Autodesk Navisworks 軟件能夠?qū)utodesk AutoCAD和Autodesk Revit系列等相關(guān)BIM應(yīng)用創(chuàng)建的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，與來(lái)自其它設(shè)計(jì)軟件的幾何圖形和信息相結(jié)合，將其作為一個(gè)整體，通過(guò)將多種文件格式進(jìn)行合并達(dá)到實(shí)時(shí)審閱審查的要求，同時(shí)也無(wú)需考慮過(guò)程中產(chǎn)生的文件大小。通過(guò)對(duì)三維項(xiàng)目模型中存在的問(wèn)題產(chǎn)生的報(bào)告，Autodesk Navisworks能夠幫助用戶(hù)降低低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生，并支持用戶(hù)在特定的時(shí)間和空間進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)項(xiàng)目的工作流程進(jìn)行提前規(guī)劃，提前規(guī)避不必要的風(fēng)險(xiǎn)（如圖5）。

圖5 Autodesk Navisworks支持文件類(lèi)型

在鋁模設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)常用到它的碰撞檢查功能。深化配模完成后，通常是將三維BIM配模文件以NWC的文件格式導(dǎo)入到Autodesk Navisworks軟件中進(jìn)行碰撞檢查。由于配模人員配模時(shí)的鏈接文件是深化人員提供的，此處鏈接只作為參考對(duì)象，在做碰撞檢查時(shí)可采用附加模型的方式將底圖三維BIM模型和配模三維BIM模型放在一起進(jìn)行檢查，兩者可以相互參照，碰撞檢查時(shí)可像此過(guò)程檢查模板與模板之間、模板與混凝土構(gòu)件之間的碰撞，進(jìn)而提高模板正確率。根據(jù)項(xiàng)目的精度，可調(diào)節(jié)不同的碰撞檢查方式，同時(shí)三維BIM模型中族的模式也引入到Autodesk Navisworks中，可單獨(dú)選擇兩個(gè)族類(lèi)型進(jìn)行碰撞檢查。

如圖6所示，針對(duì)項(xiàng)目中出現(xiàn)的碰撞點(diǎn)，可利用Navisworks中自帶的功能如隱藏其它或者高亮顯示來(lái)進(jìn)行單獨(dú)觀察。每次設(shè)計(jì)人員看完一個(gè)碰撞點(diǎn)，碰撞檢查結(jié)果界面在相應(yīng)的碰撞序號(hào)處顯示一個(gè)照相機(jī)圖標(biāo)，表示此處位置相應(yīng)人員已經(jīng)看過(guò)，圖標(biāo)的不同可以避免因碰撞檢查位置較多出現(xiàn)漏看的情況。由于Navisworks軟件的輕便顯示，可快速審閱完所有碰撞點(diǎn)，實(shí)際項(xiàng)目中，可重復(fù)多次步驟直至出現(xiàn)無(wú)碰撞點(diǎn)，另外Navisworks也提供了動(dòng)畫(huà)制作的功能，針對(duì)一些特別復(fù)雜的部位，可單獨(dú)制作成施工動(dòng)畫(huà)或者漫游動(dòng)畫(huà)，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)施工人員施工或者對(duì)外演示宣講，達(dá)到了通俗易懂的目的。檢查完成后，可單獨(dú)點(diǎn)擊每個(gè)檢查出碰撞的位置點(diǎn)，同時(shí)在Navisworks定位到碰撞點(diǎn)后可跳回至三維BIM軟件中修改，定位到BIM中相應(yīng)的碰撞位置點(diǎn)進(jìn)行快速修改。借助于BIM協(xié)同技術(shù)，很多工作可以同時(shí)進(jìn)行，例如在檢查碰撞的過(guò)程中配模人員可同時(shí)進(jìn)行出圖操作，由于是采用BIM設(shè)計(jì)，三維配模文件更改的同時(shí)出圖也會(huì)自動(dòng)做相應(yīng)的更改，無(wú)需重復(fù)出圖操作，減少了后期修改配模文件對(duì)整個(gè)項(xiàng)目周期的影響，提高了設(shè)計(jì)出圖效率。

圖6 Navisworks后期碰撞檢測(cè)

在項(xiàng)目管理中，基于BIM技術(shù)的文件協(xié)同是項(xiàng)目過(guò)程及最終文件長(zhǎng)久儲(chǔ)存的基礎(chǔ)，不同的專(zhuān)業(yè)將不同專(zhuān)業(yè)的初版設(shè)計(jì)圖紙、最終版圖紙、過(guò)程中的變更、出現(xiàn)的問(wèn)題記錄文件等信息與專(zhuān)業(yè)模型構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，能夠查詢(xún)到任意時(shí)間段的模型匯總信息、變更信息、出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法，便于后續(xù)項(xiàng)目參考總結(jié)模擬過(guò)程。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的云技術(shù)和移動(dòng)技術(shù)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員還可以將整個(gè)項(xiàng)目的BIM模型及過(guò)程文件的文件同步保存至云端，同時(shí)本地也將備份，確保工程文件能夠暢通無(wú)阻地在項(xiàng)目中機(jī)型共享。同時(shí)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)中興起的各種輕量化平臺(tái)，將BIM模型上傳至云端平臺(tái)，通過(guò)云端的一些輕量化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到多平臺(tái)僅需一個(gè)瀏覽器就能審閱整個(gè)項(xiàng)目的要求，一方面降低了硬件成本，同時(shí)也方便了個(gè)部門(mén)隨時(shí)隨地查閱的需求，從而為現(xiàn)場(chǎng)辦公和跨專(zhuān)業(yè)協(xié)作提供了極大的便利。一些互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也加入了對(duì)BIM模型的支持，如釘釘?shù)腂IM慧工程、騰訊的大象云平臺(tái)，更是與日常的辦公達(dá)到了高度融合，如釘釘?shù)腂IM慧工程會(huì)提示指定發(fā)送的用戶(hù)是否查看BIM文件，避免了部分人漏通知耽誤整個(gè)工程的進(jìn)度。互聯(lián)網(wǎng)+BIM的平臺(tái)發(fā)展方式將作為未來(lái)主流的平臺(tái)發(fā)展模型。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)給建筑業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力。BIM技術(shù)是一種基于信息技術(shù)的新技術(shù)，這種技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的存在的各種不足，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。借助于BIM三維的直觀可見(jiàn)性和多樣化的碰撞檢查方式可檢查出鋁模板工程的常見(jiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，一些不易察覺(jué)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤也能直觀的看出并及時(shí)改正，使整體設(shè)計(jì)水平得到保證，不會(huì)出現(xiàn)重大的設(shè)計(jì)失誤。局域網(wǎng)協(xié)同概念的引入，解決了不同設(shè)計(jì)人員部位劃分不明確的問(wèn)題，一些BIM樣板文件及族庫(kù)的建立和積累，過(guò)濾器功能的不斷完善，可以幫助設(shè)計(jì)人員快速的進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)借助于BIM軟件的開(kāi)放性，可以建立完全符合自己公司個(gè)性化要求的族類(lèi)型，便于和其他成員快速分享，同時(shí)也有利于公司自己的技術(shù)積累。但受限于BIM軟件精度的問(wèn)題，一些樓梯異形模板出加工圖紙時(shí)精度無(wú)法保證，還需借助其他的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行樓梯部位輔助設(shè)計(jì)。