自主可控图形平台及BIM MAKE建模软件施工阶段应用方法研究

建筑产业作为国民经济的支柱产业，目前正在向信息化、数字技术融合发展，突显出了建筑数字化模型（BIM）软件与互联网+的叠加应用，对整个建筑信息安全、建筑产业提升推动的作用。现阶段BIM技术的发展需关注四个关键问题，一是引擎，即“卡脖子问题”；二是平台，即信息安全问题；三是信息互通问题，强调全过程共享；四是应用价值问题。当前四个关键问题中的第一和第二个问题尚未完全解决。在行业内BIM技术应用仍主要依赖国外的应用软件，例如Revit、Tekla、MagiCAD、Navisworks、Fuzor等，一些具有国家战略意义的工程项目应用国外BIM软件时会在一定程度上受到数据信息安全威胁。中国科学院脑认知功能图谱与类脑智能交叉研究平台是北京怀柔综合性国家科学中心重点项目及“十三五”科教基础设施项目之一，将为脑科学与类脑智能交叉提供覆盖研究、技术、模拟、验证等环节的一站式研究平台，为我国脑计划和人工智能重大项目的实施提供基础设施支撑。因此，从国家信息安全角度考量，该项目率先采用国内自主知识产权BIM三维建模平台和图形引擎的试点应用，既能保障中科院项目建设的数据安全，也能保障研究人员利用模型辅助科学研究的安全；既解决了引擎受限的瓶颈问题，也为建筑数字化、智慧建造的未来发展增强了信心。1、应用实施策划1.1施工难点（1）脑认知项目为科研楼，其中北楼东西向长133.6 m，未设置伸缩缝和沉降缝，整体配筋率高，竖向构件钢筋布置密集且内置劲性钢结构，墙体水平分布筋和柱箍筋定位安装困难。（2）本工程北楼和西楼有钢板墙、钢骨柱、钢梁等劲性钢结构，钢结构高40 m。钢骨柱和钢板墙墙体设计有多排钢筋，内排钢筋需穿过钢板墙底板锚入基础底板，钢板墙底板上开孔数量多且定位困难；钢板墙处竖向肋板和应力锚栓与内排水平钢筋位置局部重叠，作业困难大；钢骨柱处的双肢和多肢封闭箍筋施工困难；钢骨柱和钢板墙处钢筋及钢构件数量多，空隙小，穿墙螺栓焊接质量难以控制；混凝土易出现蜂窝麻面的质量通病。（3）北楼和西楼局部有高11.4 m的高大空间，模板属超高支设。受墙体加腋角、开间尺寸不规则、通风空调及应急电源等设备基础布置的影响，该区域模架立杆排布困难。1.2软件选择为解决上述难点问题，保证数据安全，推动国产BIM建模软件的发展，选择BIMMAKE作为开展BIM应用的软件，其理由如下。（1）BIMMAKE是国内自主知识产权、自主研发的建模软件，对打破国外技术垄断，实现BIM技术的突破，保证建筑行业转型升级具有战略意义。（2）BIMMAKE的数据引擎均在国内，建筑数据的安全性能得到保障。（3）BIMMAKE的研发主要基于国内施工BIM的需求，能针对性地解决施工问题，同时也可将项目需求直接反馈到软件研发中。通过软件帮助解决施工中的问题，而施工中的需求又可直接促进软件功能的改进，形成良性循环，共同促进我国自主研发的BIM技术进步。1.3BIMMAKE应用步骤从模型创建出发到施工深化应用，最后到模型的轻量化展示，其主要应用步骤如下。（1）利用已有的GTJ（国内预算软件）模型，通过BIMMAKE快速转换为施工BIM模型，并通过建模功能对模型进行完善和深化。（2）利用BIMMAKE中的施工现场布置建模功能，进行项目部办公生活区建模和地下阶段场地布置建模，以优化场地布置，最大限度地利用场地空间。（3）利用已有的GTJ模型导入BIMMAKE获取钢筋模型，调整并优化复杂节点，进行钢筋与钢结构间的碰撞检查，以提前发现钢筋过密区域与碰撞点。利用BIMMAKE与云翻样软件的互通功能对复杂钢筋节点进行编辑，输出钢筋下料单与统计表，指导现场下料施工。（4）主体结构模型完成后，利用BIMMAKE体系中的模板脚手架功能智能排布模架体系，进行安全计算，并直接输出安全计算书、平/立/剖施工图、配模图及架体材料统计表。（5）对模型中的二次结构与砌体直接进行一键排布，输出材料统计表及砌体排版图，用于指导现场施工。（6）完成主体模型及施工深化应用BIM模型后，将模型直接上传至云端，生成二维码与链接，手机浏览，用于模型交底，并在现场指导施工。（7）将模型导入BIM5D数字项目管理平台，直接在三维模型中添加施工中的变更及问题等，在施工过程中对问题进行全方位管控。2、BIM应用实施成果及效果分析2.1施工模型创建2.2.1模型创建–导模将已有的GTJ算量模型导入BIMMAKE，转为施工BIM模型。该法可快速高效地进行模型创建，减少建模投入，快速低成本地进行模型获取，实现各部门的模型共享，增加模型复用价值。2.1.2模型创建-建模为对比BIMMAKE与Revit创建模型的效率，以西南楼为例，利用BIMMAKE和Revit，手动创建了西南楼的主体结构模型。主体结构中的柱墙梁板及二次结构的建模，BIMMAKE比Revit优势明显，但在门窗工程中有较大欠缺。2.2钢筋节点深化应用步骤为：（1）快速创建钢筋三维模型，检查钢筋过密现象，复杂节点调整与优化；（2）进行钢筋与钢结构之间的碰撞检查；（3）调整钢筋模型，输出钢筋下料单及统计表。将GTJ钢筋模型导入BIMMAKE，从无到有高效创建钢筋三维模型，提前检查钢筋与钢骨柱、钢板墙的碰撞，避免返工，以加快施工进度，节约成本。钢筋节点及钢结构模型创建完毕并经碰撞检查等后，将该三维模型输入自动加工设备，实现钢筋自动加工，可大幅提高工效，节省工时和人力成本。另外，利用BIMMAKE的模型编辑能力调整云翻样钢筋模型后，可输出钢筋、钢骨柱、钢板墙等的下料单与统计表。利用BIMMAKE的模型编辑能力，将云翻样钢筋模型调整之后，输出钢筋下料单与统计表。2.3精确配模并指导施工应用步骤为：深化设计，配模制作→模板集中加工→免破损模板加固→成品保护重复利用。以东南楼为例进行精确配模，具有如下特点：（1）集中设计；（2）可集中加工，合理套裁，统一编号，专人操作，加工精度高，工作效率高，可提前预制，缩短工期；（3）可统一配发减少浪费，杜绝现场切割而污染作业面；（4）可提前预知材料用量，合理组织材料进场，缩短资金占用时间。2.4二次结构与砌体排布利用三维BIM模型提前排布二次结构与砌体，以便提前统计砌体材料用量及规格用于下料。进行可视化三维交底，保证砌体排布质量。在BIMMAKE中设定规则自动排布砌体，出图出量出效果图。将轻量化模型用于施工交底，一方面可提前下料，节约材料；另一方面可用于指导现场施工，保证工程质量。2.5模型的轻量化展示与交底将轻量化模型上传云端，生成二维码或链接，使用手机端即可浏览模型，满足BIM成果展示需要，轻松实现BIM模型随时随地查看，还解决了交底、会议、现场不能快速查看模型等问题。