只敲参数不建模,国产装配式软件这么能打了?

你好,这里是BIMBOX。

今天我们聊聊装配式建筑,内容一共分三个部分,一是说说装配式建筑的来头和现状,二是深入的谈一款国产装配式设计软件,三是谈谈我们对国产软件的看法。

 越来越热的装配式建筑

「像造汽车一样造房子」,这句话是建筑大师柯布西耶提出来的。意思是通过「标准化设计、工厂生产、装配式施工、一体化装修,信息化管理」的手段,来实现建筑产品的建造过程。

实际上,装配式建筑并不是开天辟地的新技术,从某种角度来说,它反倒是某种意义上的返古。咱们要是使劲往回倒,古人类尼安德特人就会用大型动物的骨骼、下颚和牙齿组合搭建茅屋。

古代中国的「装配式建筑」,最早也可以追溯到距今约7000年前,当时房屋的木桩、梁、柱、木板等构件都是先用精妙的榫卯连接预加工,再到现场装配。

反倒是到了现代,随着混凝土的发明,建筑施工开始采用混凝土现浇的方式,这种方法优点是施工取材方便,造价成本低,一体浇筑整体性好。

随之而来的缺点是,很多工序都需要在现场完成,施工周期长,主体干完才能干施工,一层施工完毕才能进行下一层的施工工作,用工量和物料损耗大,碰到恶劣天气的还得暂停施工。

一个技术出现和普及,必然是能在某些方面提升社会整体的效率或者收益,现场浇筑技术解决了上一个时代的问题,那就是生产效率低、难以规模化。

而我们说装配式建筑是某种意义上的「返古」,并不是说我们退回到了上一个时代,而是沿用了之前的装配式理念,同时用新技术不断去解决那时候遗留的各种问题。中国的装配式建筑,也正是在技术和宏观政策不断的变化中,经历了几次起伏。

建国后不久,国务院就发布了《关于加强和发展建筑工业化的决定》,1958年,第一批「大板房屋」在国内出现,光是北京就建成了1000多万平方米的大板房屋。到了90年代,装配式大板房屋由于户型单一,再加上技术的防水、抗震等技术不成熟,退出了历史舞台。

直到2016年,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件,「装配式」这个词才又回到了人们的视野,各地也出台相关的鼓励政策,随着新的加工技术、安装技术和数字技术不断出现,装配式在人们的质疑声中默默进化,几年时间已经形成了一个庞大的产业。

目前,尽管还存在着一些问题,但装配式建筑已经整体上实现了这么几个目标:

 经过对建筑的模块化拆分,形成可以批量生产的构件,比现场手工作业精度更高质量更可控,标准化模块组装拼接也可以满足多样化的建筑需求。

 机械化带来的不仅仅是单个构件的降本提质,随着工厂订单的增加和技术的革新,可以在整体上提升所有构件的性价比,目前这种提升还没有遇到天花板。

在理想状态下,装修可随主体施工同步进行,在现场只做装配吊装,缩短建设周期

装配式与 BIM 技术相遇,借助三维模型进行深化设计出图、建立构件库、进行材料统计,生产数据甚至可以直接对接到工厂设备

最近这两年,装配式建筑又赶上了一个天字号的大方向:碳中和。

中国计划于2030年前达到二氧化碳排放峰值,争取2060年前实现碳中和。中国建筑部门的碳排放量约占全国碳排放总量的20%,而如果以建筑全过程来看,以2018年为例,中国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放的比重为51.3%。在这样的时代背景下,绿色建筑和装配式建筑,在未来几十年将会是一个稳步上升的行业。

 国产装配式软件,能不能打?

今天想聊的软件,是我们最近才了解到的国产软件 PKPM-PC

首先值得一提的是,最新版本的 PKPM-PC 是基于 BIMBase 开发的装配式设计软件,而 BIMBase 是构力科技完全自主知识产权的国产BIM基础平台

不过,自主知识产权这件事我们不作为评判一款软件好坏的标准,关键还是看软件本身好不好用、能不能解决实际问题。

简单来说,PKPM-PC 定位于满足装配式方案报审结构建模一体化装配式设计专项装配式深化设计计算分析等不同阶段和角色的需求,实现三维拆分预制构件自动生成钢筋和吊装件生成构件详图输出材料统计建立并预制构件库BIM数据对接生产加工设备等应用。

说起这个软件,还有不小的来头。

2016 年,就在国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》后不久,脱身于中国建研院的构力科技,就承接了国家十三五重点研发项目《基于 BIM 的预制装配建筑体系应用技术》课题,同年年底发布了 PKPM-PC 的第一版。

当时国家刚开始推装配式,很多企业还不知道该怎么玩,构力科技找到了当时装配式做得比较好的几家企业——中建科技、远大住工、三一筑工,建立了战略合作,一起做课题研究,寻找装配式的方向,直到 2019 年又发布了软件的 V2 版本。

装配式的痛点之一就是出图量特别大,传统的建筑只要出施工图就可以了,而装配式建筑的成果图必须出到详图的阶段,这就导致图纸量成指数级的上升。从 2019 年到 2020 年这两年,PKPM-PC 非常关注的一个点就是出图质量和效率的问题。

装配式设计在国内普及度还没有那么高,所以构力在这一款软件的市场策略上,不仅仅是提供一个软件,还是要跟用户一起讨论交流怎么去做好装配式的项目,再把用户的需求转化成产品功能,甚至会去陪着客户一起做项目,跟用户一起摸爬滚打地成长,一直到今年,随着 BIMBase 的正式发布,PKPM-PC 也正式来到了2021版。

与其说它是被研发出来的,不如说是和软件的用户一起野蛮生长起来的。甚至装配式设计的「BIM化」,都是从用户那里来的。

这种和用户一起成长的特性,可以在不断迭代之后的软件功能中看出来很多。那下面咱们就一起快速看看软件的功能,也一起看看装配式设计是怎么玩儿的。

1.结构建模

PKPM-PC 本身支持轴网、梁、板、柱墙、楼梯等构件的建模,也支持构件开洞等修改功能。

对于手里已经有图纸的设计师,可以通过 CAD 图纸识别功能来自动生成模型,梁、墙、柱、轴网、门窗等都可以通过图层和参数的设置一键生成。

软件提供了一个很棒的功能,就是识别图纸的时候可以一并识别拆分方案,让设计师在识图建模的同时,完成设计拆分工作和装配式构件的创建。比如,你可以根据预制楼板的拆分方案图,对预制楼板进行拆分。

2.方案设计

有了模型,进行一些墙、梁构件合并的预处理,就可以给不同的构件指定预制属性了,就是告诉软件那些部分属于预制构件,比如将板指定为预制楼板,接下来就可以开始设计这些构件的拆分方案。

拿预制板举例,可以根据规范,将板拆分成整体式(双向叠合板)和分离式(单项叠合板)。混凝土强度等级、预制板厚度、搁置长度等参数也可以自行设置。

预制板有等分和模数化拆分方式,可以按一定宽度均分,也可以定义最大宽度和模数,软件自动计算并完成拆分,针对一些地区的特殊要求,可以设置拆分方向和倒角。

你可以通过排列修改的功能,选择拆分好的楼板进一步调整参数。拆分记录里可以保存每次调整好的拆分方案,后续可以批量布置拆分构件。

预制墙、预制柱、预制梁、预制楼梯等装配式主要构件的拆分,原理跟楼板类似,区别主要是在参数的设置,软件会根据每种不同的构件提供对应的参数选项。

除了这些常规构件,软件对装配式建筑设计的其他预制构件,比如空调板、阳台板、梁带隔墙、预制飘窗等等,也都可以灵活的进行拆分参数设置。

3.结构计算

PKPM-PC 本身不直接支持结构计算,不过可以把拆分完成的模型导入到PKPM结构设计软件中进行计算分析,计算完成之后再把计算结果导回到PKPM-PC中,再进行后续的深化设计工作。

4.深化设计

这个板块主要包括钢筋设计和附件设计两个大的方向,涉及到的构件包括楼板、墙、梁、柱、楼梯等主要构件,也包含了空调板、阳台板、隔墙、外挂板、飘窗等特殊构件。

钢筋设计的第一步就是配筋值的录入,很多设计师最习惯的还是用平法的方式输入配筋值,软件也提供了直接输入平法数值的方式,敲几个字母数字,录入工作就完成了。

如果用 PKPM 进行了结构计算,这一步就可以直接把计算结果导入到软件,实现配筋参数的自动录入。

接下来就是输入配筋的构造参数,软件一开始是提供了国标图集中的默认参数,对于用户不断提出的特殊生产需求,也在开发的过程中迭代出了很多非标的选项。

比如按图集要求,预制板底筋需要「对称排布」,但用户在实际生产的时候,会发现很多加工机械没法满足这个要求,那软件就为客户提供了「顺序排布」方式。

比如规范要求钢筋搭接长度是35倍的钢筋直径,而用户更习惯用钢筋伸出板的距离来进行控制,软件也满足了这种接地气的需求。

再比如,桁架和钢筋的相对位置,规范只给了一种模式,但用户在实际项目中发现,这种模式在一些工况中放不下管线,想要解决这个问题,要么把钢筋插到桁架筋里,要么是修改受力筋和分布筋的相对位置,这种来自一线实践的办法也被做到了软件里。

参数设置好之后,钢筋的建模就是几秒钟的事了,只要框选相应的墙梁柱板构件,所有钢筋就按照规则自动生成,不需要手动建模。

对于不同构件之间的底筋碰撞,也可以选择避让方式,框选构件,软件会把所有碰撞的钢筋自动移开设置好的距离。

钢筋自动排布之后,就可以开始设计构件的附件了,比如吊装用的埋件或吊钩。

设计的过程不需要一个个建模,点开对话框,选择吊钩或加强筋,选择规格尺寸,输入几行几列的排布参数,框选板、梁、柱等构件,该有的东西就都生成好了。

5.预留预埋

在设计预留预埋的时候,可以像结构自动翻模一样,直接识别 CAD 底图里面的线盒,还是用选项和下拉菜单的方式,选择构件库里对应的规格型号,直接生成线盒模型和对应的预留预埋。

图纸中的预埋孔洞也可以用同样的办法直接识别生成。靠近预制板边缘的洞口,可以自己设定边缘剪切的阈值,超过这个数值就会自动做裁切板的处理。

当线盒与钢筋发生碰撞的时候,互相避让也是个很麻烦的问题,软件本来提供了手动调整的方式,但用户嫌太花时间,于是他们又开发了两种自动的模式。

一种是钢筋避让,直接选择线盒,输入避让距离,软件自动批量完成钢筋的移动或者弯折。

另外一种是线盒避让,对于那些线盒定位精度要求没那么高的情况,只要选中线盒,输入避让范围和大致定位,也能批量完成避让。

对于洞口的位置,规范要求做对应的加强筋,还是不需要手动改模型,直接用下拉菜单的方式选择钢筋的避让或者折断,选择相应的补强,再按照规范选择补强的规则,框选洞口,就一次性批量处理好了。

6.装配率指标检查

说实话,看到这个接地气的功能还是挺惊讶的,这是我们第一次在一款软件中看到政策方面的检查和统计。

在完成装配式模型的拆分之后,需要对拆分方案进行装配率的计算,来判断方案是不是满足装配率的指标要求,软件不仅提供了国标装配率计算,还根据各地方的计算方法不同,提供了北京、深圳、江苏、上海、浙江、河北、广东、湖南、四川、福建等多地区的装配率计算模式。

根据项目情况输入指标计算信息,计算完成后会自动生成装配式建筑评分表,还能把计算结果一键导出为满足报审要求的装配率计算书,节省了大量的手算时间,真的是相当贴心。

7.图纸、清单和计算书

装配式项目中图纸构件详图众多,编号、材料清单和出图都是很恼人的工作,重复性大还容易出错,软件的这个模块就是专门解决这些问题的。

首先是各种构件的编号,根据不同工厂的生产诉求不同,有的企业希望按照混凝土块进行编号,有的企业要细化到钢筋级别,有的企业还要考虑机电的预留预埋;是从左往右编还是从上往下编,每家企业也可能不一样。

软件就在不停的迭代中做出了一套很详细的编号规则设置,设置好之后,所有编号的工作都由软件自动完成。

利用自定义排图功能,导入自己需要的图签和图框,调整各种图纸的位置和距离,保存成属于自己的配置文件。

接下来,只要多选项目中的构件,就可以根据保存的配置文件,批量自动生成符合要求的加工图、钢筋图、详图,甚至可以自动生成钢筋表、附件表、构件信息表等等,不需要任何修改,直接打印就能用。

软件也提供了独立的材料清单和构件清单功能,像是预制构件的数量、材料体积、重量、钢筋用量、相关附件型号及数量等数据信息都可以一键生成表格,直接导出到Excel。

针对前面做的所有构件设计,软件可以输出计算书文件,满足部分项目的计算需求,计算书是全自动生成的,规范中要求的计算参数和公式都会详细的列出来,还可以把多个计算书合并成一个文档一起导出。

8.导出数据

在模型数据的导出方面,PKPM-PC 软件可以通过插件导出到 Revit,或者直接导出到 ArchiCAD 进行合模工作,也支持导出 FBX 格式,在多专业协同的时候比较有用。

装配式设计和一般项目设计最大的区别,就在于装配式的后端会对接到工厂的生产需求。目前真实的项目中,比较多的做法是先用装配式设计方式出图,再由专门的人员整理成 Excel 表格,告诉生产部门每种构件的生产量。

而用三维软件做设计,这些信息本来就是天生自带的,可以跳过「画图再读图」的环节,直接从模型数据转化成机械可识别的加工数据。

PKPM-PC 可以使用导出工厂数据功能,直接把生产数据上传到工厂的生产管理系统,将设计数据转化为生产数据,驱动生产加工设备。这一点真正体现了 BIM 技术在装配式设计中的作用。

9.实用工具

除了前面说到的主要功能,软件还提供了很多提高生产力的小功能,咱们在这儿就不一一列举了,挑几个比较突出的功能来说说。

复制功能

很多住宅项目是对称或者阵列的户型,做好一部分构件的深化设计之后,可以利用带过滤的复制功能,选择预制板、预制梁、预制墙等构件,批量完成复制设计的工作。

方案爆炸图

爆炸视图这东西在一般建筑里作用不大,但在装配式设计中就真的很有用了,可以直观的展示每一个装配式构件装在项目的什么位置。

软件的爆炸视图功能,可以自定义模型的文字引线和标注样式、爆炸构件的颜色和透明度,生成爆炸图后如果对构件的位置不满意,还可以自由拖动调整位置,方便直观的进行方案展示。

构件库和附件库

前面我们说到的很多功能,比如构件的设计,钢筋的设计,为什么可以通过下拉菜单和输入参数的方式来完成呢?秘密就在于软件提供了一套好用的库。

构件库和附件库里,包含了符合国标图集的各类预制构件,还有各种结构连接件、支模吊装件、水暖电功能件、其他功能件、填充物构件,参数可以任意修改保存。

对于一些特殊的省份,比如湖南省,软件可以直接对接到云端的湖南省构件库,本地和在线的库文件随时保持同步更新,这样就能保证设计出来的构件是符合当地要求的。

用户也可以在做项目的过程中,把自己拆好的构件添加到构件库里,作为公司的数字资产不断积累,后面再做类似项目时,就不需要重新做一遍,直接拿来调用就行。

野蛮生长」的国产软件环境

最后,以 PKPM-PC 为代表,BIMBOX 和你聊聊我们对国产软件的想法。

今年我们看到很多国产软件开始集体发力,与国际通用的软件相比,国产软件固然还有很多技术上的不足,但他们背后的企业有两个独特的优势:一是对政策的敏感性,二是对一线需求的深度下潜。

 政策这个层面我们按下不表,单独说说用户下潜。

我们在谈软件的时候,经常跟你提到「知识封装」这个概念,不同软件对封装的态度不同,拿出的解决方案不同,自由度不同,舒适度和效率也不同。

我们看到 PKPM-PC,作为一款三维设计软件,在交互过程中很少有直接的建模工作,而是把这些操作封装成一个个填写参数、下拉菜单的对话框,这种封装,是对用户「懒」的尊重。

很多软件也都能拐着弯地做装配式设计,无非是更费功夫,PKPM-PC 本身也提供了基础建模的功能,但用户很「懒」,不愿意这么做,那就做了很多一键生成模型的功能。

比如钢筋可以一根一根的画,但用户不愿意这么做,那就设计出自动根据规则布置钢筋的功能。

经过知识封装的软件,不是通用软件,你用它做一个异形建筑的方案设计,或者设计一个空调系统,肯定是不行的,但它把装配式设计这件事做到了极致,凡是用户犯懒的地方,全都给自动化完成,一套流程走下来,不多不少,正好完成装配式设计的全部工作。

 装配式设计,到底该遵循什么原则?该兼顾二维的效率还是三维的质量?

PKPM-PC 没有被传统方法拘束,也没有被BIM思想绑架,该二维绘制就二维绘制,该平法录入就平法录入,只要最终生成的模型和数据满足生产需求,而用户的要求就是天字号的开发目标。

一款服务于工程项目的软件,该有哪些功能,不是开发人员坐在办公室里想出来的,而是以用户的需求为养料,一点一点长出来的。有些地方规范和图集跟不上现场的真实需求,或者有的项目尺寸和模数在图集里压根就不存在,那软件就为客户开发更自由的工作方式。

 在另一个层面,我们也看到国产软件在开放性合作方面的乐观未来。

一阵子,构力在北京发布了自主知识产权的国产BIM基础平台 BIMBase,有机会再专门给你讲讲它,今天篇幅原因就不展开说了。我们看下来发现,它有着很强的二次开发能力数据开放性,构力科技的BIM、装配式、绿建、结构几个方向的软件进化到今天,正是基于「换芯」之后 BIMBase 的这种开放性。

未来我们期待看到,这款野蛮成长于一线实践需求的生产软件,在开放的路上走得更远,成长为装配式建筑市场中一个系统性的解决方案,也希望能有更多做装配式的企业,借助这种开放性,把数据接入到更多的系统,建立更丰富的标准库,做出属于自己的利器。

我们了解构力已经在寻找合作伙伴一起做这样的事,如果你的企业也想尝试目前已经成型的 PKPM-PC 软件,或者希望和构力的小伙伴一起探索装配式的实施路径,可以在这个🔗链接填写申请。

最后是一点小福利,欢迎你留下对今天内容的看法,截止到6月18日上午10点,公众号文章留言点赞前3名的小伙伴会得到一个价值299元的电动防霾口罩,第4到第10名会得到一个铝合金折叠手机支架

好了,今天的内容就聊到这儿,有态度,有深度,BIMBOX,咱们下次见!

本篇文章来源于微信公众号: BIM清流BIMBOX

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只敲参数不建模,国产装配式软件这么能打了?