基于BIM的PC构件族库构建方法与应用

丁晓欣，朱韬

（吉林建筑大学，吉林省绿色建造与管理研究中心）

1 引言

BIM是基于各种建筑项目信息[1]，进行模型的创建。对装配式建筑而言，BIM技术的最大价值是它能模拟真实构件并附带构件详细信息。因此本文通过BIM“族”功能将BIM技术引入到装配式混凝土建筑设计中去[2]，利用族命令制作构件族，并载入到项目中完成装配式模型的组装。以项目各种信息为基础，进行集成化设计，提高了装配式设计精度，同时提高了装配式建筑工程的建设效率。

2 构建族库的意义

目前装配式建筑设计精度不高等问题，导致PC构件间出现碰撞冲突，造成后期项目成本的增加。因此如何解决设计精度也成为各设计单位迫切需要解决的问题。

Revit的“族”功能具有完全还原PC构件的能力，基于这种能力为解决精度问题找到了一种方法——PC构件族库，就是开发一种面向对象的装配式工程族库建模系统，这里所说的面向对象既是装配式工程常涉及到的PC构件提取出来形成固定形式的构件对象，这就是构件族库中族的概念。基于族的概念和装配式工程结构形式，就可以把各个PC构件整理形成族库，只需在项目中载入所需的构件族进行参数调整就可运用到其他项目模型中去。

3 族库的建立

族是整个模型的基本单元，是核心和不可或缺的内容，因此族库也就成为BIM模型的重中之重。BIM族库是各种族的一种集合，也是一种数据库。PC构件族能完全模拟实际环境中的PC构件，提高了模型的设计精度，从而提高装配式建筑设计质量，而且通过参数修改就可重复利用到其它的装配式混凝土建筑模型中去。BIM族库的重要性贯穿装配式建筑整个寿命周期，是一种无形的知识生产力。

3.1 构件分类

PC构件是组成装配式混凝土建筑的建筑部件，把它整合在一起便是一座装配式建筑，但装配式建筑各专业协同性高，拆分方式多样，造成构件细部构造复杂，PC构件种类较多，这都为建模建族造成了一定的障碍[3]。所以，PC构件库的建立，首先要总结出装配式混凝建筑物类别如图1。整体来说，PC构件可以分成主要构件和其他构件。主要构件包括预制楼板、剪力墙板、外挂墙板、预制梁和预制柱等，其他构件包括预制阳台板、预制楼梯、预制女儿墙、预制楼梯等。而PC构件主要分为：主要构件、其他构件两个大的类别，每一个大类又根据自身的不同又可以再细分。对PC构件的详细分类是建族的基础，族的分类越是详细，那么在以后重复利用方面就会显的越便利，只需调整参数尺寸，便可重用。

3.2 PC构件命名规则

构件族的命名要根据预制构件的分类及在项目的具体实施要求来进行的，简明扼要，便于文件识别。简单举几个构件族的命名：预制楼板-叠合板（LBDB）、预制阳台板-叠合板式（YTB-D）、预制楼梯-双跑（LT-ST）等，命名的前一段叫做刚性码（构件类型），后一段叫做柔性码（相同构件的不同字母特征表示），载入到项目中根据不同PC构件的位置需添加一个流水码（相同构件的不同数字编码）。

3.3 族库建立

针对本项目的族库创建，选用Revit为建模软件对项目中的PC构件进行制作，制作步骤如图2所示。对于该装配式建筑由于受当地气候、环境等影响以及施工工艺要求，结构复杂，需要对剪力墙板、叠合楼板建族做补充。比如剪力墙板在设计时为了考虑当地气候、环境等因素的影响，采用夹心保温外墙板。夹心保温外墙板由外叶板、保温层、内叶板组成，并在拼缝处采用企口处理。在剪力墙底部采用半灌浆套筒，墙身处设置排气孔和注排浆孔。水平主体部分的叠合板为单向板，在板的密拼边进行倒角处理。项目中所建立的PC构件族具有高度的参数化[4]性质，可以根据不同工程项目来改变族在项目中的参数，通用性和拓展性强，这样既能做到对PC构件族库的可持续补充又能高效的对族库进行利用。

4 模型创建

图1 常用预制混凝土构件分类

该工程是座装配式剪力墙结构住宅楼，主要PC构件为夹心保温外墙板、叠合板、预制楼梯等。标准层层高为3m，总层数为12层。

4.1 创建标高和轴网

标高和轴网的创建是模型搭建的基础，根据建筑的层数和层高，创建相应的标高。每个标高代表每一个楼层平面视图，需对其进行相应的命名，便于快速定位相应楼层。

轴网的创建需确定该项目的项目基点，在项目基点确定的基础上，根据开间、进深等尺寸，创建相应的轴网。标高轴网创建完成后，需在立面视图中，保证各条轴网线与标高相交，让轴网在各楼层平面中都能显示。

4.2 创建模型

根据已经创建好的标高轴网和PC构件族库创建装配式建筑模型：

①切换至相应楼层平面，从族库中挑选合适的剪力墙外墙板且设置好相关标高参数后，放置在相应的轴网位置，利用对齐或移动命令调整剪力墙外墙板的位置。

②在剪力墙顶部标高里面，放置相应叠合板。调整叠合板端支座和侧支座位置，使其深入支座10mm。

③在正确的标高上，放置预制楼梯、阳台板以及空调板等构件，预制楼梯放置好后，在属性面板中调整底部和顶部标高，以适应相应楼层的高程。

由于PC构件族能模拟实际构件，有效解决了装配式设计精度问题。而且，各装配式建筑之间结构形式相似，对族有效的管理并形成系统的库，可重复利用于其他项目。PC构件族为以后装配式模型的创建奠定基础，且可进行扩展和开发，形成自己的族库。

图2 构件族制作步骤

5 结语

从族库构建的意义、构件分类、构件命名、族的创建等几个方面阐述了族库构建的方法。接着又从模型定位轴线、运用PC构件族库创建模型这两个方面详细阐述了族库的应用。模型创建过程中，直接从构件库中选择所需的族载入到项目中，完成装配式建筑模型的组装。这样不仅提高了装配式建筑的设计精度，也方便了模型的创建。后续还可将族库进行基于Revit的二次开发，使构件族在项目中的布置更加符合实际项目的需要。总之，通过PC构件族的建立并成功应用于某装配式建筑的模型创建中，将BIM技术引入到装配式建筑中，对提高装配式建筑工程建设水平具有重要的意义。