基于BIM技術進行ALC外墻深化設計的應用探究與實踐

李偉，沈萬玉，王從章，劉夢，劉嗣逸 （安徽富煌鋼構股份有限公司，安徽 合肥 230786）

1 應用背景

裝配式鋼結構體系化發展趨勢明顯，相關的科研院所及頭部企業在國家關于更好更快地發展裝配式鋼結構建筑的政策引導作用下，投入了不少的研發力量，安徽富煌鋼構股份有限公司作為鋼結構全產業鏈的相關企業，近年來也大力促進裝配式鋼結構建筑體系化發展，體系化發展講究的是全面，也是系統性的。

以往的項目中，以項目實施為主體，通過鋼結構主體為主軸，貫穿內墻、外墻的實施。實施中，外墻的深化設計均由構件廠負責實施，會與鋼結構主體或其他部分不協調，導致設計偏差，輕則現場重新調整，耽誤了建設時間，重則材料作廢，需重新進行原材料加工，深度與精度都達不到現場可以快速裝配施工的要求，對裝配式鋼結構的優勢形成了不小的削弱。本文的技術建立在項目實踐中，結合ALC 外墻的設計要點及BIM 技術手段，一方面把以前獨立的業務，通過BIM 技術手段融合起來；另一方面，要想BIM 技術得到落地發展，肯定也要進入到業務當中，因此，在這樣的背景下，本文從具體的工程案例出發，把體系化的局部放大，詳細闡述在裝配式鋼結構建筑中使用蒸壓加氣混凝土條板（簡稱ALC）時，如何有效地應用BIM 技術手段進行ALC 的深化設計，進而再通過BIM技術下的設計，實現項目成本減少及效益的提高。

2 應用實施

本文依據BIM 技術正向設計流程，通過BIM 中心集成項目實施數據，銜接設計與施工現場，使用Revit 進行ALC外墻深化設計，應用流程如圖1所示。

圖1 BIM技術進行ALC外墻深化設計的應用流程

2.1 方案編制

BIM 技術主要的優勢是借助于其可視化、模擬性等特征，對工程項目進行“提前量”，基于這些可視化的內容、模擬性的成果，進行工程項目設計問題調整及工序工藝優化，實現這一應用目標的前提是進行對應的應用方案的編制，ALC 外墻的方案主要結合對應的國家標準規范的要求、施工要點，甚至于產業化工人的安裝習慣，將相應的要求、數據匯總形成ALC 外墻的深化設計技術措施，完成方案的編制工作。

2.2 三維設計

三維設計即依據項目整體裝配式技術的方案，對ALC 墻體進行模型搭建、標記的設計過程。本項目作為裝配式鋼結構示范項目，設計階段已經進行了三維輔助設計工作，已經形成了可依賴的正向設計的建筑信息模型，基于這一前置要素，針對ALC 外墻孤立的建立是一條設計效率不高的路徑，在本項目實施過程中，由方案階段形成的整體技術要點對墻體類型進行標記劃分，一旦明確所采用的外墻技術，會快速形成模型應用流程，增加ALC 外墻的模型發布對象，ALC 外墻深化設計人員接收到發布的專業模型時，應先行進行校核，以確定其滿足進行ALC外墻深化設計的條件。

2.3 模型綁定

數據綁定即依托于已經形成的建筑模型鏈接，并綁定到ALC 專項模型的操作。ALC 外墻深化設計人員在對建筑模型定向發布后，進行接收并予以核檢，方可開展數據綁定作業，根據項目級BIM技術應用方案，實施外墻數據綁定，建議在數據綁定之前，應建立項目級別的模型應用標準與方案，以利于標準化的作業需求，這是應用BIM 技術的重中之重，否則，非但無法發揮BIM 技術的優勢，反而耗時間、耗精力。項目級的應用方案包括項目樣板、標準化族庫、共享參數文件等。

2.4 數據標識

為達到統計工程量、出具明細表、計算拆分方案損耗率的應用目標，需要在已經形成的ALC 專項模型進行的特征參數輸入進行標記的操作，這就是ALC深化設計的數據標識工作。ALC 外墻深化設計人員在對ALC 專項模型綁定形成之后，應首先對參數進行檢查，如缺少應按照方案的要求進行相應參數的添加，本項目添加的參數是在拆分過程中根據各單位的應用需要進行添加，包括用于區分墻體排布方式的“型式”、用于輔助計算損耗率的“墻體高度”“損耗量”等參數，根據項目應用目標，應建立項目級別的模型應用標準與方案，以利于實現批量化、格式化的數據編輯與輸入。當前的BIM 技術在應用效率上確實有很多需要強化的地方，模型的交互、數據的批量讀寫、基于數據的快速分析都是當前BIM 平臺軟件比較欠缺的，這也是BIM 技術應用難以落地的癥結所在，隨著行業越來越多的應用需求與市場推動，相關交互、效率與數據應用的問題會逐步得到解決。

2.5 專項模型重構

ALC 外墻深化設計專項模型應獨立為一個專項模型，對該模型的重構主要包括切槽、轉孔、放置連接件等。進行ALC 外墻模型的重構，這里有幾個要點需要注意，首先應當明確外墻的具體做法，當前裝配式建筑技術處于一個發展階段，新的體系層出不窮，同時規范、圖集對有些作法并沒有明確表示，因此專項模型重構時，務必應在已經固化并形成的方案基礎上，將做法落實到專項模型當中，本項目所采用的ALC 做法如圖2所示。

圖2 ALC外墻做法模型示意圖

明確了具體的連接做法，應根據方案的表述執行，否則，重構的模型就很難做到統一，在應用效果上也會事倍功半。同時，還應當注意有鋼柱的位置應預留縫隙，該縫隙大小也應與鋼柱防火、防腐等做法相一致，同時結合ALC 外墻的安裝空間，要求進行墻體的裁切與預留。最后，在門窗洞口處做法明確的基礎上，應注意協調設計，對局部門窗洞口的位置與尺寸進行整體優化，在滿足設計的基礎上實現更多的整板。應當注意重構的ALC 專項模型還應與主體模型保持聯動，即與建筑模型實現聯動，與結構模型、機電模型、鋼結構深化設計模型實現協同，后期的方案變更、碰撞檢查都要基于此。同時，這也是一個保持模型動態與數據繼承性的工作機制。

2.6 全專業碰撞檢測

ALC 外墻專項模型重構完畢后，應及時進行全專業的模型碰撞檢測，基于鏈接的結構模型、機電模型進行深化設計，完成對應的ALC 深化設計模型，預期是無碰撞進行全專業的碰撞檢測，查看是否有遺漏的設計墻體。同時，在ALC 外墻深化設計過程中，項目可能會發生一些變更，模型也會得到更新，包括鋼結構深化設計的模型可以作為參照模型一并進行檢測，設計人員可以使用Revit 完成一個快捷的碰撞校核，對應的審核人員應當使用Navisworks 完成更加豐富靈活的檢測，出現碰撞問題應進行原因核查，涉及多專業的應由各專業設計師基于具體問題分析討論，形成解決方案，并經過再次碰撞檢測，無誤后進行下一個事項。

2.7 三維拆分設計

ALC 外墻重構的模型經全專業碰撞檢測無誤后，進行ALC 墻體的拆分作業，依據方案中預先確立的拆分原則進行墻體拆分，既要滿足國家相應的規范要求，又要最大化地利用整板、節省材料、降低損耗率。拆分時遵循先切后割、先豎后橫的順序，優先把墻體上下的切口進行切除，然后附加連接角鐵，之后再進行墻體的拆分設計，拆分墻體時，門窗洞口等處受力較弱且使用頻率高，應保證門窗洞口處為整板的原則，借助于BIM 技術三維可視與多窗口聯動的設計優勢，可以直觀快速地完成ALC 墻體的定距離、定尺寸的拆分，拆分模型如圖3所示。

圖3 重構模型到三維拆分模型

2.8 全專業碰撞檢測

三維拆分設計完畢后，完成了ALC墻體由整墻輪廓到單個構件的轉變。首先，作為后續出圖工作的基礎模型，應確保其正確性；其次，防止在拆分過程中的模型更新，應進行全專業二次碰撞檢測，以系統性地消除拆分模型中的碰撞問題以及遺漏拆分的問題，核檢無誤后，即可進行出圖流程。

2.9 施工與安裝圖紙出具

由構件廠出具的圖紙一般較為粗糙，同時，圖紙與現場實際應用情況有差異，又無法動態跟蹤項目的變更情況，對下料、現場切割與安裝均造成了工期成本與技術障礙；本項目圖紙出具過程中，不僅與構件廠進行了溝通，以更好地滿足生產的需要。同時，也和一線的產業化安裝工人進行溝通，以更便利地滿足現場安裝的需要。因此，在三維拆分模型的基礎上，發揮BIM 技術的可出圖性特征，有足夠的優勢進行需求成果的契合，為滿足生產與安裝需求，進行平面布置圖、立面布置圖、軸側安裝圖的出具（如圖4 所示），借助于Revit 軟件豐富的視圖設置與參數化，進行構件明細表創建，包含各型號條板的數量、方量。在軸側安裝圖中，進行整板區分，產業化工人在安裝ALC 外墻時，可以較大地提高安裝的效率。

圖4 基于Revit三維設計模型進行平面布置圖、立面布置圖、軸側安裝圖與明細表出具

3 應用總結

為保證ALC 板材的性能與工序要求，本項目依托BIM 技術，構建了三維設計、數據綁定、專業模型重構、協同碰撞檢查、安裝布置圖出具等一整套的應用流程，同時結合對應ALC 板材方案進行可視化施工交底，既實現了ALC 板材整體技術的可行性、先進性，又借助于三維可視化的BIM 模型，讓產業工人圖文并茂地了解ALC 板材與工序，進而保證技術交底、安裝得以順利進行。經過該項目實踐，也正在開展BIM 技術應用工作的更多業務中，將傳統業務使用BIM技術手段完成，不僅僅是對產業的一次結合，也是對建筑業本身一次從局部到整體的數字化革新，BIM 技術完善業務，業務又推動著BIM 技術向前發展，隨著BIM 技術的逐步推行并落地，將會為我國裝配式建筑發展賦能，完成裝配式建筑的跨越式發展。