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钢结构BIM应用之——分类

钢结构BIM应用之——分类

作者: 小镭Ra | 来源:发表于2020-02-12 08:28 被阅读0次

    原文发布日期:2020年1月17日

    大家好,我是小镭。

    几年前大家热火朝天地讨论BIM,我也写了三篇《从IT的角度思考BIM》。

    几年过去了,不知道大家对于BIM是否热情依旧。

    今天小年,大家拜灶王爷之余不妨整理一下BIM思绪。我也先在此祝大家新年美好吉祥。

    请先思考一个问题:加工制作一根钢柱需要多少时间?

    这似乎是一个简单的问题。也许会有这样的回答:一周左右吧(拍一下脑袋)。

    因为日本钢结构技术较为成熟,我国多有借鉴,所以据此先来梳理一下相关概念。

    如果只考虑钢、钢筋、混凝土这三类材料,通常来说柱分为四类:

    1. 钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱

    2. 钢(Steel,S)柱

    3. 劲性钢筋混凝土(Steel Reinforced Concrete,SRC)柱

    4. 钢管混凝土(Concrete Filled Tube,CFT)柱

    RC结构不解释,模板钢筋混凝土,家喻户晓。S结构也不解释,就是纯粹的、只用钢材的结构。SRC结构其实就是RC结构和S结构的组合,用钢筋混凝土包裹着钢骨,就像鱼,小刺就是钢筋,鱼骨就是钢骨。CFT结构就是其字面意思,混凝土填充的钢管,就像竹筒饭,竹筒就是钢骨,饭就是混凝土。

    SRC结构与CFT结构都属于组合结构(Composite Structure),此类结构主要是基与性价比的考虑,充分发挥钢、混凝土以及其他材料各自的材料特性。

    明确了以上概念后,我们的问题就细化为:

    问1. 加工制作一根S柱需要多少时间?

    问2. 加工制作一根SRC柱需要多少时间?

    问3. 加工制作一根CFT柱需要多少时间?

    接下来我们看看钢结构里常用的截面类型。常见的截面大类有:

    1. 热轧型钢

    2. 冷轧钢管

    3. 组合截面

    热轧型钢即钢厂使用热轧工艺生产的标准产品,外形尺寸固定,种类繁多。例如火车的钢轨。冷轧钢管是钢厂使用冷轧工艺将钢板塑性焊接而成。组合截面是钢结构加工制造商利用钢板组合焊接而成,外形尺寸灵活多变。

    这三类截面又可进一步细分。单就柱子而言,种类主要有:

    1.1. H型钢柱

    2.1. 钢管柱

    3.1. BH柱

    3.2. 十字柱

    3.3. BOX柱

    图中可见,除H型钢柱外,其他几类截面均有焊缝。

    根据外形尺寸的不同,热轧H型钢又可细分为:

    1.広幅H形鋼,是指翼缘较宽的H型钢。

    2.中幅H形鋼,是指翼缘宽度中等的H型钢。

    3.細幅H形鋼,是指翼缘较窄的H型钢。

    4.外法一定H形鋼,是指外形尺寸固定的H型钢,是特定钢厂(如JFE)的产品规格。

    5.極厚H形鋼,是指腹板和翼缘厚度很大的H型钢。

    明确了以上概念后,我们的问题又细化为……

    好了,再这么写下去恐怕就没人看了。

    通过以上概念梳理,我们明白了两件事:

    1. 文章开头所提问题的标准答案是:不知道。因为这个问题太宽泛了。

    2. 日本人喜欢分类。

    实际上,不同类型的柱在制作工艺上差别很大,工时自然也不同。比如BOX柱的制作工艺复杂,自动化水平较低,焊接量较大,工时较多。而CFT柱的制作工艺相对简单,焊接量相对较小,且由于其制作自动化水平较高,所以工时较少。

    图中所示为方管柱的常规制作方式,主要的拼装焊接工作由翻转机和机器人自动配合完成。

    那么如果我们限定某一类型的柱,比如图中这根方管柱,那么其制作时间要多久呢?

    比较靠谱的回答是:先做一根看看就知道了。道生一,一生二,二生三……有了原始数据的积累,我们就了经验,就可以推算出再做一根同类型的柱所需的时间。当然,我们面对的问题也会同时开启一生二,二生三的模式。

    柱加工制作涉及的因素有:柱截面规格,柱长度,牛腿截面规格,牛腿数量,连接板厚度,连接板数量……

    如何推算?应该……差不多吧(再拍一下脑袋)。

    如果用日本人的思维该怎么做呢?没错,先分类。

    先给构件分个类:

    再给部位分个类:

    再给零件分个类:

    好了,工作完成,再见!纳尼?敲到麻袋……(皮一下)

    我们来理解一下分类的意义。

    构件的基本组成元素是零件,零件组合拼装后成为子构件(或者叫做嵌套构件),子构件组合拼装后形成了构件。我们通常所讲的柱、梁就是构件级别,柱子自身的牛腿就是子构件级别,牛腿所包含的板或者钢筋就是零件级别。通过分类,元素就有了名副其实的意义,可以聚合,可以关联,完成了对象化的转变。

    有了分类和命名,再结合编号、规格、数量等数据,我们得到了什么?一个量化的模型。

    这就是一个建筑信息模型的原型。BIM闪亮登场。

    嘘,别让领导听到。领导一听就炸了,你这不炫酷啊!你这模型能转圈么?模型是3D的,还有45678D呢!我花在BIM上的那么多钱可不是白花的,别在这瞎说!

    先让领导炸一会儿,我们继续说。

    我们买各种软件,花了大把的时间和金钱建立了模型,图个啥?图个乐。客户的乐,领导的乐,大家笑而不语。还有一群人闷闷不乐,因为BIM夺走了他们的乐。

    得益于时代的发展,科技的进步,如今我们有能力建立准确的模型,使得建筑的梁、板、柱、水、暖、电形成准确的空间位置关系。然而准确只是质量最基本的要求。如果想要更好的设计方法、更快的建造速度以及更低的建设成本,就需要掌握更多的数据,然后分析这些数据。那么这些数据从哪来?从工作一线来。如果一线有一个分类清晰的数据源,那么就能够形成结构化的数据,就能够实现统计分析,进而有效应用大数据和人工智能等技术挖掘价值,BIM就会有一个正向的循环。

    我在《从IT的角度思考BIM(二):模式与框架》中提到过,如果借用软件设计中MVC的概念来分解BIM,它包含以下部分:

    BI(Building Intelligence,建筑智能),由建筑知识,建筑逻辑和建筑流程组成。

    I(Information,信息),由建筑信息与工作流程信息组成。

    IM(Information Maker,信息制造者),由各专业团队和生产力工具组成。

    我们买的各种软件只是提高了信息制造的效率,而科学的分类以及编码则决定着我们是否能发挥信息的价值以及构建建筑智能。

    我们回过头来看,如何推算的问题就有了方向。这时就不需要拍脑袋了,只需要用数据说话,并且通过一根又一根柱,一个又一个项目建立起庞大的数据,推算的精确度会越来越高,设计、加工、管理等要从哪里进行优化改善也会有迹可循,有的放矢。

    当初BIM横空出世,我们好似隔岸望到女儿国,心急火燎。等到了摸着石头过河时,我们又不乏过河无用论,对岸只不过是容嬷嬷开了美颜等哀叹。不论如何,时代总在进步,日子越过越好。希望我们BIM同仁依旧能展望美好未来,不忘初心,砥砺前行。

    谢谢您的阅读。

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