基于OpenBIM的预制装配正向设计工作流与实施方案

    弗瑞斯已实施的项目，是前期基于ArchiCAD的正向建筑设计，通过OpenBIM工作流，利用IFC格式在Planbar中完成深化设计工作。在下一次的ShanghaiBIM的例会中，还将介绍使用Solibri完成模型校核的工作流。在Planbar与Solibri的工作完成后，可使用TIM直接对接生产线，实现混凝土预制装配的从设计到生产的数字化建造工作流。

    项目概况：由上海光明房地产集团投资，上海城乡建筑设计研究院设计的浦东新区保障房三林基地02-01地块项目，弗瑞斯使用Planbar完成混凝土墙板与楼板的预制装配的深化设计。

    第一步，完成设计模型，使用的软件为ArchiCAD，输出格式IFC。优选使用Planbar提供的ArchiCAD插件完成IFC格式的输出。（插件名：IFCforPlanbar），通过导入产生的报告，可以得知模型数据的损失，使用插件的情况下，损失大多数情况下均为零。模型进入Planbar后，自动进行了轻量化工作，因此即使加了钢筋模型，只要电脑还可以，通常都不卡。

    （上图：ArchiCAD完成的设计模型）

    第二步，完成对标准层的模型拆分工作。该工作可以在建模软件中完成，也可以进入Planbar中完成。模型拆分的原则需要综合众多因素，如基于设计院的结构工程师的计算结果，或基于施工现场的吊装条件和运输条件，或基于构件厂的加工模数信息等……通常，模型拆分都是人工作业。而对于简单构件，如标准层中部分房间的楼板，可以在Planbar的使用中，通过参数或标准构件库的设置，在“预制构件”楼板选项下完成自动拆分工作，文章稍后会再介绍。

    （上图：拆分后的标准层模型导入Planbar）

    第三步，使用Planbar对拆分模型完成深化工作，这里包括钢筋配筋，86线盒、灌浆口等预埋件的放置。前期设计，国内通常会使用PKPM等软件进行结构计算与定义配筋，我们可以将计算结果放入Planbar。

    （上图：使用Planbar对拆分后的标准层模型完成深化）

    下图为软件Planbar的操作过程，该图对应上文中三维模型的左半部分的楼板，上一个模型工作是楼板的模型拆分，平面图展示，在Planbar的左侧，“工具”菜单下，选择“预制构件”选项，选择“创建”下的“设计”，对叠合楼板放置钢筋，具体参数在弹出的对话框“设计放置区域”中设置，这里钢筋为@8/200。通过这样的操作，单层楼板的全部配筋工作约为2分钟。

    上图：Planbar软件操作–预制构件

    上图：Planbar软件操作-配筋的页面截图

    第四步，完成深化图的出图与工程量的统计，在生产线允许的情况下，即预制构件厂的中控可以读取Unitechnik或PXML格式的数据，TIM可完全读取Planbar数据，工厂的中控从TIM的数据库中直接调用模型数据。而一些较为落后的预制构件生产厂，可以通过深化图的输出实现模台上的加工制作。通过“批处理”功能，可以直接导出所有构件的CAD与PDF格式的图纸。出图的规则、布局、或是需要表达信息，可以根据企业要求自定义。

    上图：深化后直接导出的图纸

    在弗瑞斯使用Planbar完成从前期设计到深化设计的工作流后，内梅切克的预制装配解决方案中，下一步工作流是从Planbar转入TIM，完成工厂的构件生产、运输、以及项目现场的安装管理，后续还可以对接ERP系统。受限于主题，本文不对TIM做过多介绍。

    需要注意的是，以往我们接触最多的，如Revit导出的IFC格式，即IFC2?3，内梅切克的Planbar支持IFC2x3,IFC4以及IFC4Precast，而IFC4Precast格式，是由内梅切克主导并推出的，最大意义在于实现了BIM深化模型指导工厂的生产，即传统的标准IFC格式中，没办法做到钢筋和混凝土的“组合体”的数据传输，而IFC4Precast可以将这样的组合体模型的数据，直接自动化传输到工厂的生产线上，该格式针对混凝土预制构件提出的。

    上图：IFC4Precast格式

    上图：ArchiCAD导入/导出的IFC格式与Planbar交互

    在上文的第三步中，我们提到对“预制构件”进行参数设置，这里的概念有不同。传统参数化建模，我们设置一个构件，如模型的立柱为2米，假定我们参数化设置的逻辑关系为每1米立柱的箍筋有10圈，因此我们把这个立柱模型调整为3米后，相应的10圈箍筋也会增加产生。这种参数化只针对于“这个立柱”，不同于这类型的“参数化设计”，Planbar提供的参数化设计，称为“PythonPart”，可以针对不同模型，如梁、柱、楼梯等，自适应的布置钢筋。这么布置背后的原则，来源于企业的BIM工程师根据图纸或标准在进行Planbar的定义与开发。

    上图：PythonPart的特点

    再回过头看，在上文的第二步中，我们提到可以基于一些规则，自动实现模型的拆分与深化，我们可以通过构件企业或工厂的标准化构件，直接在Planbar中完成建模。（原来模型相当于就是参考），下图中，红框1为即时的设置，此时跳出“布置和支撑参数”对话框，而红框2则为调用构件库，可以选择要布置的楼板形式，直接完成模型布置。

    上图：设置预制板弹出的对话框

    左图：即时设置  右图：调用构件库

    随后框选楼板布置区间，自动格局布置板的元素拆分，形成了独立的多个板模型，下一步设置钢筋类型，即完成了多块楼板的深化设计。

    操作步骤1：框选楼板布置区间

    操作步骤2：自动生成楼板构件

    操作步骤3：适配钢筋类型

    操作步骤4：叠合楼板完成后的三维视图

    通过Planbar的先模型，后深化图，实现了预制装配施工的正向设计，基于OpenBIM这样的工作流，我们还可以应用于市政工程中，如混凝土预制装配的桥梁、隧道、综合管廊等工程中。这样的正向的深化设计，不仅提高了设计速度和质量，而且更保证的生产与施工质量，在混凝土预制装配的设计施工中，具有较强的可操作性。

    上图：预制桥梁的深化设计

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