BIM与钢结构碰撞出火花照亮了建筑界

根据斯坦福大学学集成设施施工程中心心（CentterfforIInteggrateedFaaciliityEEnginneeriing，CIFE）的研究究数据，建建筑施工行行业的生产产效率正在在持续下滑滑。该数据据显示，生生产效率问问题是建筑筑行业面临临的根本性性问题，同同时也是施施工效果无无法预测的的主要原因因。为了改进这一状状状况，许许多企企业将用用来描描述建筑筑设计计方案的的建筑筑信息模模型用用到了各各种相相关的建建筑活活动中，包包括括建筑施施工和和建筑构构件的的数字化化制造造。BIMM能够支支持所有有建筑筑专业中中从设设计到制制造整整个工作作流程程，包括括使用用结构建建筑信信息模型型完成成钢结构构的数数字化制制造。基于模型的设计计计和制造造几十年来，制造造造行业一一直在在使用机机械CCAD系统制制造数字字模型型。这些些模型型不仅能能够说说明产品品的设设计，还还可以以用到其其它应应用中，如如应应力分析析、现现场支持持，当当然还有有制造造。CAD模模型可以以用来来生成控控制CCNC（计算算机数字字控制制）机床床，提提高机械械加工工流程的的自动动化程度度。建筑行业也可以以以采用类类似的的方法来来实现现建筑施施工流流程的自自动化化。尽管管建筑筑不能像像汽车车一样在“加加工”好整体体后发送送给业业主，但但建筑筑中的许许多构构件的确确可以以异地加加工，然然后运到到建筑筑施工现现场，装装配到建建筑中中。例如如，门门窗、预预制混混凝土结结构和和钢结构构等构构件。钢结构建造基础础础知识要想了解怎样利利利用BIMM来实现现钢结构构制造造的自动动化，我我们必须须了解解构成建建筑框框架的钢钢结构构组件是是怎样样制成的的。首首先，钢钢厂利利用热轧轧加工工流程（通通常常情况下下）制制成钢结结构原原材料。钢钢结结构制造造商购购入这些些原材材料，并并按照照加工详详图（详详细描述述钢结结构中每每个部部分应如如何制制造的说说明书书）将原原材料料切割并并制成成用于建建筑施施工的梁梁和柱柱。制成成后的的钢结构构组件件被运到到施工工现场，由由钢钢结构安安装工工进行安安装。那么现场施工图图图从何而而来？？结构工工程师师的职责责是设设计、分分析并并验证建建筑的的结构框框架，并并创建记记录结结构设计计的施施工图。结结构构图纸中中只包包含对钢钢结构构制造的的总体体要求，即即关关于典型型节点点的说明明。然然后，钢钢结构构详图设设计师师再根据据这些些施工图图和总总体的节节点说说明来设设计具具体的钢钢结构构组件和和具体体的几何何形状状，并创创建加加工详图图，以以便准确确地指指导钢结结构制制造商如如何制制造建筑筑中的的每一个个钢结结构组件件。加加工详图图中包包含材料料规格格、大小小、尺尺寸、焊焊接、螺螺栓连接接、表表面处理理、涂涂装要求求等详详细信息息。钢结构施工图（左左）中仅包含含关于节点的的总体说明，而而加工详图（下下）则包含制制造每个钢结结构组件所需需的所有细节节。详图设计师通常常常使用绘绘图软软件“手工”创创建加工工详图图或用专专门的的钢结构构详图图设计软软件来来创建加加工详详图。AuttodeeskkRooboobattRRCAD就是是一款利利用数数字“制造”模模型来创创建钢钢结构详详图的的解决方方案。需要注意的是，在在建筑项目中中，加工详图图的数量要远远远多于施工工图的数量。例例如，为了记记录一个1,,000吨建建筑项目中的的钢结构设计计（钢用量为为1,0000吨），就需需要大约700至80张施施工图纸和11,000张张加工详图。在在将加工详图图发布到制造造环节之前，结结构工程师需需要检查每一一张图纸，以以验证其中的的信息与结构构设计保持一一致。钢结构制造商通通通常使用用数控控机床自自动切切割钢梁梁并制制孔。有有些制制造商根根据加加工详图图中的的信息对对数控控机床进进行手手动编程程。另另外一些些制造造商则使使用上上面提到到的数数字化制制造模模型自动动对数数控机床床进行行编程。将BIM扩展到到到制造环节节BIM怎样满足足足钢结构构制造造商的需需求呢呢？正如如制造造业中基基于CCAD的模型型能够支支持制制造流程程一样样，专门门开发发的建筑信信息息模型，如如RReviit??Sttruuctuuree，也可以以支支持结构构制造造流程。所所有有与钢结结构有有关的图图形都都已经包包含在在了ReviitSStrructturre设计模型型中。这这些设设计信息息可以以导入到CIIS/2文件件中（一一种行行业标准准数据据格式，用用来来交换钢钢结构构信息），便便于在钢结构构详图设计应应用中重新使使用。RevitSSStruuctture设计计模型中中的钢钢结构图图形和和信息可可以通通过CIS//2文件导出出，然后后重新新用到钢钢结构构详图设设计解解决方案案中。RevitSSStruuctture设计计图形和和信息息可以重重新用用到RoboobattRRCAD等建建筑详图图设计计解决方方案中中，如图图所示示。请注注意钢钢结构详详图设设计应用用中添添加的更更多制制造信息息。将建筑信息模型型型用于钢结结构构详图设设计和和制造环环节，这这样便实实现了了全数字字的从从设计到到制造造流程。重重复复利用设设计模模型不但但提高高了工作作效率率（省却却了用用于创建建制造造模型的的时间间），而而且改改进了制制造质质量（消消除了了设计模模型与与制造模模型相相互矛盾盾的现现象）。此此外外，钢结结构详详图设计计和制制造软件件中使使用的信信息是是基于高高度精精确、协协调、一一致的建建筑信信息模型型的数数字设计计数据据，这些些数据据完全值值得在在相关的的建筑筑活动中中共享享。完成加工详图设设设计后，设设计计团队或或承包包商还可可以利利用该制制造模模型进行行四维维建模，也也可可以会同同其它它建筑专专业和和模型（如如MMEP和建筑筑设计）进进行行冲突检检查。制制造模型型并不不代表最最后的的竣工状状况，因因为在钢钢结构构安装阶阶段可可能还会会发生生变更。但但其其中包含含的细细节比结结构模模型要多多得多多，因此此在进进行冲突突检查查时非常常有用用，在空空间极极为紧张张的建建筑中更更是如如此。将BIM用于钢钢钢结构供应应链链中的另另一个个优势与与结构构框架的的总体体成本有有关。过过去，钢钢结构构的原材材料成成本、制制造成成本和安安装成成本基本本相当当。但是是最近近几年，制制造造成本和和安装装成本在在不断断上涨。为为了了遏制这这一趋趋势，需需要在在设计流流程中中考虑“制造造的简单单性”（相相当于制制造行行业强调“可可加工性”）将设计模型直接接接用于制制造环环节还可可以在在制造商商与设设计人员员之间间形成一一种自自然的反反馈循循环，即即在建建筑设计计流程程中提前前考虑虑制造方方面的的问题。与与参参与竞标标的制制造商共共享设设计模型型有助助于缩短短招标标周期，便便于于制造商商根据据设计要要求的的钢材用用量编编制更为为统一一的投标标书。钢钢结构与与其它它建筑构构件之之间的协协调也也有助于于减少少现场发发生的的问题，降降低低不断上上升的的钢结构构安装装成本。数字化的从设计计计到制造造流程程离不开开结构构工程师师、钢钢结构详详图设设计人员员和钢钢结构制制造商商之间的的协作作。大多多数情情况下，这这三三方分别别属于于三个不不同公公司。因因此，就就需要采采用不不同以往往的项项目交付付方法法来连通通设计计与制造造环节节，也就就是说说由业主主、建建筑商、工工程程师和承承包商商组成跨跨职能能的项目目团队队，就设设计、制制造和施施工环环节中的的工作作进行协协调。原原本需要要按顺顺序进行行的步步骤（设设计、详详图设计计、制制造）可可以并并行展开开。设设计模型型和加加工详图图可以以同时创创建。完完成加工工详图图的速度度越快快，就可可以越越快向钢钢厂下下单，越越快开开始制造造，钢钢结构也也可以以越快安安装完完毕。数字化制造————成功案例例在将BIM用于于数数字化制造造造方面，加加拿拿大著名名的工工程设计计公司司Ruthheerfoordd&Chhekeenee(wwww..rutthcchekk.ccom)堪称称行业先先驱。成成立于19660年，总部部位于旧旧金山山的这家家多专专业公司司专门门提供结结构工工程和地地质工工程服务务，业业务覆盖盖医院院、体育育设施施、博物物馆、历历史性建建筑，甚甚至海洋洋馆等等各类建建筑。自自20055年年起，Ruttherrfoord&Cheekeene公司（RR&C）就开开始使用ReevittSStruuctture，目目前拥有有该软软件的14份份许可。他他们们将建筑筑信息息模型用用于设设计、分分析（与与RAM和EETABBS配配套）以以及数数字化制制造环环节。他们最近开展的的的一个RevvitSttrucctuure项目是是萨克拉拉曼多多市萨特特总医医院（SuttterrGGeneeraalHHosspittallSaacrrameentto），这是是一座面面积达达425,,0000平方英英尺的11层层建筑，用用来来取代原原有医医院。该该建筑筑需要使使用55,0000多多吨钢材材，大大约需5,0000张加工工详图。在在该该项目中中，RR&C与钢结结构详图图设计计方（DowwcoCoonsuulttantts公公司）、钢钢结结构制造造商（HHerrricckSSteeel公司）以以及施工工方（TTurnnerrCoonsstruucttion公司司）开展展了密密切合作作。R&C公司负责责责人兼高高级工工程师DavvidBlleimmann介绍说：“医医院建筑筑的相相对成本本要高高——商用建建筑的成成本为为每平方方英尺尺150至2250美元，而而医院建建筑的的成本大大约为为每平方方英尺尺600至8800美元，所所以此类类建筑筑适合采采用不不同以往往的项项目交付付模式式。目前前我们们正在计计划如如何在该该项目目中与各各方进进行合作作，我我们的目目标是是尽可能能地确确保所有有数据据的数字字化，并并尽可能能地使使用数字字化的的数据交交换方方式。”等这些设施投入入入使用后后，原原有医院院建筑筑要实施施爆破破，腾出出空间间建造新新的设设施。由由于工工期非常常紧张张，他们们将工工作划分分为几几个阶段段。在在该项目目中的的不同阶阶段，各各利益相相关方方之间需需要采采用不同同协作作方法和和工作作流。Bleeimaan指指出：“第一一阶段是是将初初步的制制造模模型（本本案例例中采用Teekla软件件创建）与与我我们的RevvitSttrucctuure模型进进行对比比。”在R&C与钢结结结构详图设设计计方开始始协作作之前，制制造造模型已已经建建成，因因此需需要手动动协调调这两个个模型型。Bleiiman解释释说：“跑之之前先要要会走走，我们们需要要先学会会手动动协调这这两个个模型。但但取取得的最最终结结果是一一样的的，即制制造模模型与设设计模模型保持持一致致，各方方在结结构设计计、制制造和安安装环环节进行行协作作，从而而降低低成本，缩缩短短交付时时间。”原原设计中中的任任何问题题，如如尺寸、大大小小位置等等，都都将在设设计流流程中得得到及及早纠正正，进进而减少少后续续阶段中中的信信息请求求（RRFI）和变变更单。加工详图完成后后后，第二二阶段段的工作作就开开始了：：钢结结构加工工详图图的全数数字化化评审。加加工工详图评评审工工作（原原本需需要手动动打印印、传输输、检检查每张张详图图的多个个备份份）将以以电子子方式在在原来来创建这这些详详图的钢钢结构构详细设设计软软件中进进行。此外，R&C还还还将使用AuutoddesskNNavvisWWorrks软件对对完整的的制造造模型和和原始始的建筑筑模型型进行对对比和和协调。施施工工方Turnner公司也也要采用AuutoddesskNNavvisWWorrks软件将将结构制制造模模型与其其它建建筑专业业的模模型相结结合，以以便进行行冲突突检测。Rutherfffordd&&Chhekkene公司司利用RevvitSttrucctuure建筑信信息模型型（如如本图及及下