1、装置式技能发展概况
1.1 装置式建筑特点剖析
目前，针对装置式构造，《装置式混凝土构造技能规程》（JGJ1—2014）等干系规范中均有提及“等同现浇”的观点。事实上，传统建筑与装置式建筑从设计理念和施工流程上具有较大差异，尤其在节点连接办法及施工工艺等方面[1]。装置式建筑比较传统建筑而言，存在着巨大的经济、技能和环境上风：①可大大提升建筑质量；②提升施工效率，缩短工期[2]；③有效节约建筑材料，节能减排；④提高工人道命安全保障。
1.1.1 提升建筑质量装置式建筑不能大略地理解为施工工艺的改造，它是全体设计流程、管理模式、运维办法等的改变。与传统模式不同，装置式深化设计必须高精度、高协同化，才能担保构件生产准确无误。同时，构件采取机器化、自动化生产模式，大幅提升构件生产质量，进一步升建筑整体品质。1.1.2 提升施工效率，缩短工期预制构件生产是一种集约式的管理模式，其机器化程度高，并全面实现自动化、智能化，极大地改进了以往粗放式的生产办法，进而提高生产效率[3]。此外，工厂生产不受外界环境的约束，大部分生产事情由传统的室外转向室内。1.1.3 节约建材，节能减排比拟传统建筑业，装置式建筑可有效节约建筑材料，节能减排：①减少磨具材料花费，可节约用量约50%；②可大幅避免工业垃圾的天生，减幅达50% ～ 80%[4]；③通过合理设计和施工的装置式混凝土构造比现浇混凝土构造节约55% 的混凝土和40% 的钢筋用量，还可促进废旧建筑质料的再利用[5]。1.1.4 提高工人道命安全保障由于装置式建筑的工厂化生产，现场施工职员大幅减少，高空及外脚手架施工作业减少，使事件发生的概率大大降落，从而提高了对工人道命安全的保障；同时，工厂工人及现场工人更加稳定，提高了军队的专业素养，使得安全培训的有效性更强[4]。1.2 制约装置式深化设计发展的关键成分
装置式构造设计的精髓在于各专业间的协同设计。不同于传统设计思路，装置式设计哀求各工种之间紧密合营，从方案阶段到施工图阶段，再至构件生产加工阶段，均须要专业设计职员的完美合营，才能担保装置式工程的顺利进行。
但是目前，海内装置式设计仍处于较为粗放的阶段，紧张集中在以下几点。
（1）构造专业内部的相互碰撞以及与水、电、暖等其他专业之间的碰撞。常规的装置式构造设计仍依赖于二维平台设计，无法对构件履行三维仿照拼装和各专业间的碰撞检讨，造成PC 构件无法顺利装置，机电管线无法按设计哀求支配，从而造成不必要的经济丢失及额外事情量。（2）施工精度哀求提高。传统建筑施工工艺偏差每每以厘米打算，而装置式工程以毫米精度掌握。构件生产加工及现场吊装施工均须要在高精度掌握下完成，否则构件将无法顺利拼装。（3）设计事情量成倍增长，校核事情繁琐繁芜。常规装置式构造深化设计基于二维平台，并根据施工图对预制构件进行深化设计，致使该事情量每每是传统施工图设计的10 倍旁边，且带来的施工图校核事情量也同步大幅增加，造成设计效率较低。（4）工程设计数据的通报相对掉队。装置式构造深化设计需看重各专业间的协同互助，只有专业间紧密合营，才能担保项目的顺利开展。然而，常规的深化设计流程大多基于二维平台，信息的通报紧张依赖图纸相互审阅，信息通报的事情效率较低，且无法担保信息的完全性。（5）在预制构件的设计、生产、运输及运维全过程中，合理的构件拆分是做好深化设计事情的关键。然而，传统的二维设计平台在深化阶段无法充分考虑构件的可生产性、可运输性、可吊装性及可安装性[6]。1.3 基于Allplan 的三维装置式构造深化
针对传统PC 深化设计过程中专业协同难度大、事情效率低下、施工精度无法知足哀求等弊端[7]，内梅切克工程有限公司专门为装置式构造深化设计研发了一款软件——Allplan Precast。同时，该软件又是一个开放的BIM 平台，可将设计、评估、构件的加工制作等阶段中各种设计元素全部转变为三维信息模型。
在项目运用过程中，不仅可以战胜上述常规装置式构造深化设计流程中碰着的技能难点，还提升了上游设计与下贱生产、施工之间的联系紧密程度。Allplan 在进行装置式深化设计中，具有以下几个特点。
（1）Allplan 改变了传统的二维设计思路，直接将设计结果以三维视角直不雅观地呈现在设计师、施工单位等各参与方面前，在构件生产、吊装前即可进行构件的实体预拼装，方便设计师与施工职员及时针对施工现场可能会发生的技能难题进行商榷办理，大大提高施工效率。（2）在装置式建筑中，Allplan 为各专业设计职员供应有利的平台，方便不同工种的协同互助；提高专业间的合营紧密度，进而担保构件生产与设计高度同等。（3）在确保模型准确无误的条件下，Allplan 软件可一键天生构件加工图纸，大大减少设计师在后期绘图的事情量，同时还可担保图纸与模型、图纸与构件的逐一对应，确保构件生产的准确性，提高全体设计流程的事情效率。2、深化软件Allplan 在“天下外国语学校宿舍楼”项目中的运用
2.1 项目概况
“天下外国语学校宿舍楼”项目（以下简称“宿舍楼”项目）位于上海市青浦区徐泾虹桥商务区核心区17-04 地块单元，总建筑面积约为48000㎡。个中，宿舍楼为地上6 层的多层建筑，层高4.5m，建筑面积为9516㎡，采取装置整体式框架构造体系。根据上海市干系政策哀求，单体预制率不低于30%。结合建筑功能的需求与构造安全可靠性，将全楼构造构件拆分为预制框架梁、预制楼板、预制楼梯三类构件，经混凝土用量统计，单体预制率达到30%，知足地皮出让哀求。
2.2 基于Allplan 软件的PC 构件深化设计
2.2.1 Allplan 在处理专业间相互碰撞问题中的运用（1）在装置式构造深化过程中，最大的问题是构件深化统统都在二维平台进行事情，无法展现出施工现场构件吊装、拼装的过程，继而无法检讨出构件在节点区是否可以顺利拼装，是否存在钢筋碰撞等问题。在“宿舍楼”项目中，利用Allplan 软件进行构件的三维实体建模，根据构造施工图的配筋参数，按照干系图集及规范，进行钢筋的实体三维放样，担保每一根构件、每一根钢筋均与构件加工厂的生产标准同等。三维视图中，可直不雅观地反响出节点区的三维碰撞，以便让赞助设计师及时作出调度，避免碰撞，担保构件可以顺利吊装，梁柱节点区钢筋亦可通过三维弯折进行有效避让（图1）。（2）由于预制构件是由预制构件厂按照深化图纸直接加工制作并运输至现场进行吊装，因而运送至现场的构件必须是包含各专业的。这就导致在深化设计阶段必须考虑其他专业与构造专业的碰撞问题，否则构件一旦生产缺点，将造成较大的经济丢失。在“宿舍楼”项目中，此类问题紧张表示在预制叠合板上的管线走位及管道洞口预留方面。利用Allplan 三维实体建模，将涉及到预制构件的机电管线、管道洞口等直接根据施工图纸在三维模型中表示，直不雅观地反响出管线走位与构造梁板的相对位置关系，在模型中进行调度，避免专业间的碰撞，担保预制构件与非预制构件在机电等其他专业的整体同等性。根据给排水专业供应的资料，对付将洞口直接支配到预制板上这一哀求，软件不仅可实现对洞口是否与桁架筋相互碰撞的检讨，而且针对洞口对板底分布筋的影响，软件亦可完成对构造是否须要采纳相应补强方法的检讨任务（图2）。
2.2.2 Allplan 在参数化建模中的运用在“宿舍楼”项目中，构件种类虽然不多，但是构件数量巨大。在深化设计过程中，除利用软件进行建模并深化设计事情外，还考试测验了该软件的SmartPart 参数化建模模块。该模块的紧张目的在于加快前期建模速率，提高建模的精确度，减少模型在调度修正时的事情量。不同于传统意义上的参数化模块，SmartPart 不须要繁芜的打算机措辞，仅通过较为大略的内部编程格式即可对较为繁芜的三维模型进行参数化编辑。图3 为Allplan 软件中自带的SmartPart 参数化建模编辑器。
SmartPart 模块中，只需在“对话框”进行大略的措辞编程，即可完成对标准构件的参数化定义。在“宿舍楼”项目中，紧张对预制叠合梁进行参数化建模。只需在“对话框”编写一个标准的预制叠合梁参数，如梁的几何尺寸、钢筋信息、混凝土标号等，即可完成对预制叠合梁的参数化定义。如图4 所示，利用SmartPart 模块创建的标准预制叠合梁模型及对应的钢筋模型。在建模过程中，可循环调用标准构件模块，只须要修正其干系的参数，即可衍生出相应的预制构件，大大缩短了建模用时。此外，利用SmartPart 参数化模块不仅可以对框架构造中的梁、板及柱进行参数化设计，也可以对住宅外墙（开窗洞外墙、开门洞外墙）或实心剪力墙进行参数化设计，从而大幅提升在装置式住宅中深化设计的事情效率。
2.2.3 Allplan 在数据通报中的运用基于BIM 技能可视化、协同性、仿照性的特点，担保各专业设计职员在三维可视环境中协同事情，并通过真实的仿照施工来预先创造可能存在的问题。因此，数据化的BIM 技能是实现装置式建筑深化设计的关键[8]。在“宿舍楼”项目中，其他专业及施工单位须要根据构造深化模型进行相应的调度，制订适宜的施工方案。利用IFC 数据格式，可以将装置式拆分模型从软件中导出，转变为IFC 数据格式文件；其他专业设计师则可在外部 BIM 平台中（如Autodesk Revit），进行查看和必要的深化设计。这一特点担保了原有数据的真实性和完全性。
Allplan 软件中，IFC 数据格式冲破了装置式建筑设计中各专业间的隔阂，担保建筑与构造在装置式建筑工程中的充分结合与协同。在协同的过程中，PC 构造工程师可以充分与建筑师就模型的某一问题进行直不雅观谈论，并制订相应处理方案，进而达到在方案设计阶段PC 深化参与，大幅提升后期事情效率。此外，IFC 数据格式不局限于由建筑专业导入PC构造专业这一功能，也可将构造配筋模型转换成IFC 数据格式文件并导入建筑模型中，从而实现全专业信息化模型的有机领悟，办理了各专业之间的相互碰撞等问题，进而担保构件制作的精度，避免不必要的经济丢失。
2.2.4 Allplan 在构件后期制作中的运用装置式深化设计中，构件深化图纸每每是常规工程的5 ～ 10 倍之多，事情量巨大。如果每个预制构件都单独进行出图，不仅摧残浪费蹂躏人力物力，还无法担保图纸的准确率。在深化设计阶段的后期，Allplan 软件可根据带有钢筋的预制构件模型，通过模型间多次相互校正，一键天生构件加工图纸。图纸中不仅包含构件的物理几何参数，同时给出与构造施工图同等的构件配筋信息及详细的钢筋下料清单。此外，利用软件导出的构件加工图纸中，包含了水、电、暖各专业的设计信息。在后期构件制作过程中，构件厂根据导出的构件深化图纸，可直接进行构件生产。
Allplan 的这一功能确保了构件信息的完全性，避免设计要素因变动而导致构件制作的返工等问题。图5、6 分别展示了设计师根据实际施工图纸在Allplan 软件中创建包含各专业信息的三维构件实体模型及钢筋模型，并以此模型为设计依据，利用软件直接天生构件加工图纸的过程。构件加工厂即可依据此加工图对构件进行工厂化生产，并运输至施工现场进行拼装。图7 为各种构件（预制叠合板、预制叠合梁、预制楼梯及预制梁）制作完成后的构件实体在现场的吊装情形。
3、结语
Allplan 三维构造深化软件在“天下外国语学校宿舍楼”项目中的运用表明，Allplan 在装置式构造深化设计流程中具有极高的优胜性，既可提高设计师的事情效率，又可确保设计师与生产厂之间的紧密联系，担保构件的生产质量。但软件自身依然存在不敷，紧张是在项目的管控运维方面：4D（3D+ 韶光）/5D（3D+ 韶光+ 本钱）的仿照过程是一个动态的过程，可作为施工全过程动态掌握的有效工具，进一步提高项目培植的效率和效益[9]，而软件目前还无法在PC 深化模型的根本上开展动态管理，并供应相应的可视化管理平台。
此外，在装置式深化设计中，面对种类繁多、体型繁芜、协同程度高的预制构件，利用BIM 技能将构件转变为操作性更灵巧的参数化模型尤为主要[10]。Allplan软件中的SmartPart 模块已初步验证了这一不雅观点。希望在后期的项目开展中，可以得到更多的用户体验，更加完善Allplan 在项目中的运用。
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