自主可控圖形平臺及BIM MAKE建模軟件施工階段應(yīng)用方法研究

建筑產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，目前正在向信息化、數(shù)字技術(shù)融合發(fā)展，突顯出了建筑數(shù)字化模型（BIM）軟件與互聯(lián)網(wǎng)+的疊加應(yīng)用，對整個建筑信息安全、建筑產(chǎn)業(yè)提升推動的作用?，F(xiàn)階段BIM技術(shù)的發(fā)展需關(guān)注四個關(guān)鍵問題，一是引擎，即“卡脖子問題”；二是平臺，即信息安全問題；三是信息互通問題，強(qiáng)調(diào)全過程共享；四是應(yīng)用價值問題。當(dāng)前四個關(guān)鍵問題中的第一和第二個問題尚未完全解決。在行業(yè)內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用仍主要依賴國外的應(yīng)用軟件，例如Revit、Tekla、MagiCAD、Navisworks、Fuzor等，一些具有國家戰(zhàn)略意義的工程項目應(yīng)用國外BIM軟件時會在一定程度上受到數(shù)據(jù)信息安全威脅。中國科學(xué)院腦認(rèn)知功能圖譜與類腦智能交叉研究平臺是北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心重點(diǎn)項目及“十三五”科教基礎(chǔ)設(shè)施項目之一，將為腦科學(xué)與類腦智能交叉提供覆蓋研究、技術(shù)、模擬、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)的一站式研究平臺，為我國腦計劃和人工智能重大項目的實(shí)施提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐。因此，從國家信息安全角度考量，該項目率先采用國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)BIM三維建模平臺和圖形引擎的試點(diǎn)應(yīng)用，既能保障中科院項目建設(shè)的數(shù)據(jù)安全，也能保障研究人員利用模型輔助科學(xué)研究的安全；既解決了引擎受限的瓶頸問題，也為建筑數(shù)字化、智慧建造的未來發(fā)展增強(qiáng)了信心。1、應(yīng)用實(shí)施策劃1.1施工難點(diǎn)（1）腦認(rèn)知項目為科研樓，其中北樓東西向長133.6?m，未設(shè)置伸縮縫和沉降縫，整體配筋率高，豎向構(gòu)件鋼筋布置密集且內(nèi)置勁性鋼結(jié)構(gòu)，墻體水平分布筋和柱箍筋定位安裝困難。（2）本工程北樓和西樓有鋼板墻、鋼骨柱、鋼梁等勁性鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)高40?m。鋼骨柱和鋼板墻墻體設(shè)計有多排鋼筋，內(nèi)排鋼筋需穿過鋼板墻底板錨入基礎(chǔ)底板，鋼板墻底板上開孔數(shù)量多且定位困難；鋼板墻處豎向肋板和應(yīng)力錨栓與內(nèi)排水平鋼筋位置局部重疊，作業(yè)困難大；鋼骨柱處的雙肢和多肢封閉箍筋施工困難；鋼骨柱和鋼板墻處鋼筋及鋼構(gòu)件數(shù)量多，空隙小，穿墻螺栓焊接質(zhì)量難以控制；混凝土易出現(xiàn)蜂窩麻面的質(zhì)量通病。（3）北樓和西樓局部有高11.4?m的高大空間，模板屬超高支設(shè)。受墻體加腋角、開間尺寸不規(guī)則、通風(fēng)空調(diào)及應(yīng)急電源等設(shè)備基礎(chǔ)布置的影響，該區(qū)域模架立桿排布困難。1.2軟件選擇為解決上述難點(diǎn)問題，保證數(shù)據(jù)安全，推動國產(chǎn)BIM建模軟件的發(fā)展，選擇BIMMAKE作為開展BIM應(yīng)用的軟件，其理由如下。（1）BIMMAKE是國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)、自主研發(fā)的建模軟件，對打破國外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的突破，保證建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有戰(zhàn)略意義。（2）BIMMAKE的數(shù)據(jù)引擎均在國內(nèi)，建筑數(shù)據(jù)的安全性能得到保障。（3）BIMMAKE的研發(fā)主要基于國內(nèi)施工BIM的需求，能針對性地解決施工問題，同時也可將項目需求直接反饋到軟件研發(fā)中。通過軟件幫助解決施工中的問題，而施工中的需求又可直接促進(jìn)軟件功能的改進(jìn)，形成良性循環(huán)，共同促進(jìn)我國自主研發(fā)的BIM技術(shù)進(jìn)步。1.3BIMMAKE應(yīng)用步驟從模型創(chuàng)建出發(fā)到施工深化應(yīng)用，最后到模型的輕量化展示，其主要應(yīng)用步驟如下。（1）利用已有的GTJ（國內(nèi)預(yù)算軟件）模型，通過BIMMAKE快速轉(zhuǎn)換為施工BIM模型，并通過建模功能對模型進(jìn)行完善和深化。（2）利用BIMMAKE中的施工現(xiàn)場布置建模功能，進(jìn)行項目部辦公生活區(qū)建模和地下階段場地布置建模，以優(yōu)化場地布置，最大限度地利用場地空間。（3）利用已有的GTJ模型導(dǎo)入BIMMAKE獲取鋼筋模型，調(diào)整并優(yōu)化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)間的碰撞檢查，以提前發(fā)現(xiàn)鋼筋過密區(qū)域與碰撞點(diǎn)。利用BIMMAKE與云翻樣軟件的互通功能對復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編輯，輸出鋼筋下料單與統(tǒng)計表，指導(dǎo)現(xiàn)場下料施工。（4）主體結(jié)構(gòu)模型完成后，利用BIMMAKE體系中的模板腳手架功能智能排布模架體系，進(jìn)行安全計算，并直接輸出安全計算書、平/立/剖施工圖、配模圖及架體材料統(tǒng)計表。（5）對模型中的二次結(jié)構(gòu)與砌體直接進(jìn)行一鍵排布，輸出材料統(tǒng)計表及砌體排版圖，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。（6）完成主體模型及施工深化應(yīng)用BIM模型后，將模型直接上傳至云端，生成二維碼與鏈接，手機(jī)瀏覽，用于模型交底，并在現(xiàn)場指導(dǎo)施工。（7）將模型導(dǎo)入BIM5D數(shù)字項目管理平臺，直接在三維模型中添加施工中的變更及問題等，在施工過程中對問題進(jìn)行全方位管控。2、BIM應(yīng)用實(shí)施成果及效果分析2.1施工模型創(chuàng)建2.2.1模型創(chuàng)建–導(dǎo)模將已有的GTJ算量模型導(dǎo)入BIMMAKE，轉(zhuǎn)為施工BIM模型。該法可快速高效地進(jìn)行模型創(chuàng)建，減少建模投入，快速低成本地進(jìn)行模型獲取，實(shí)現(xiàn)各部門的模型共享，增加模型復(fù)用價值。2.1.2模型創(chuàng)建-建模為對比BIMMAKE與Revit創(chuàng)建模型的效率，以西南樓為例，利用BIMMAKE和Revit，手動創(chuàng)建了西南樓的主體結(jié)構(gòu)模型。主體結(jié)構(gòu)中的柱墻梁板及二次結(jié)構(gòu)的建模，BIMMAKE比Revit優(yōu)勢明顯，但在門窗工程中有較大欠缺。2.2鋼筋節(jié)點(diǎn)深化應(yīng)用步驟為：（1）快速創(chuàng)建鋼筋三維模型，檢查鋼筋過密現(xiàn)象，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)調(diào)整與優(yōu)化；（2）進(jìn)行鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)之間的碰撞檢查；（3）調(diào)整鋼筋模型，輸出鋼筋下料單及統(tǒng)計表。將GTJ鋼筋模型導(dǎo)入BIMMAKE，從無到有高效創(chuàng)建鋼筋三維模型，提前檢查鋼筋與鋼骨柱、鋼板墻的碰撞，避免返工，以加快施工進(jìn)度，節(jié)約成本。鋼筋節(jié)點(diǎn)及鋼結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建完畢并經(jīng)碰撞檢查等后，將該三維模型輸入自動加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鋼筋自動加工，可大幅提高工效，節(jié)省工時和人力成本。另外，利用BIMMAKE的模型編輯能力調(diào)整云翻樣鋼筋模型后，可輸出鋼筋、鋼骨柱、鋼板墻等的下料單與統(tǒng)計表。利用BIMMAKE的模型編輯能力，將云翻樣鋼筋模型調(diào)整之后，輸出鋼筋下料單與統(tǒng)計表。2.3精確配模并指導(dǎo)施工應(yīng)用步驟為：深化設(shè)計，配模制作→模板集中加工→免破損模板加固→成品保護(hù)重復(fù)利用。以東南樓為例進(jìn)行精確配模，具有如下特點(diǎn)：（1）集中設(shè)計；（2）可集中加工，合理套裁，統(tǒng)一編號，專人操作，加工精度高，工作效率高，可提前預(yù)制，縮短工期；（3）可統(tǒng)一配發(fā)減少浪費(fèi)，杜絕現(xiàn)場切割而污染作業(yè)面；（4）可提前預(yù)知材料用量，合理組織材料進(jìn)場，縮短資金占用時間。2.4二次結(jié)構(gòu)與砌體排布利用三維BIM模型提前排布二次結(jié)構(gòu)與砌體，以便提前統(tǒng)計砌體材料用量及規(guī)格用于下料。進(jìn)行可視化三維交底，保證砌體排布質(zhì)量。在BIMMAKE中設(shè)定規(guī)則自動排布砌體，出圖出量出效果圖。將輕量化模型用于施工交底，一方面可提前下料，節(jié)約材料；另一方面可用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工，保證工程質(zhì)量。2.5模型的輕量化展示與交底將輕量化模型上傳云端，生成二維碼或鏈接，使用手機(jī)端即可瀏覽模型，滿足BIM成果展示需要，輕松實(shí)現(xiàn)BIM模型隨時隨地查看，還解決了交底、會議、現(xiàn)場不能快速查看模型等問題。