Revit Structure设计图形和信息可以重新用到Robobat RCAD等建筑详图设计解决方案中,如图所示。请注意钢结构详图设计应用中添加的更多制造信息。
将建筑信息模型用于钢结构详图设计和制造环节,这样便实现了全数字的从设计到制造流程。重复利用设计模型不但提高了工作效率(省却了用于创建制造模型的时间),而且改进了制造质量(消除了设计模型与制造模型相互矛盾的现象)。此外,钢结构详图设计和制造软件中使用的信息是基于高度精确、协调、一致的建筑信息模型的数字设计数据,这些数据完全值得在相关的建筑活动中共享。
完成加工详图设计后,设计团队或承包商还可以利用该制造模型进行四维建模,也可以会同其它建筑专业和模型(如MEP和建筑设计)进行冲突检查。制造模型并不代表最后的竣工状况,因为在钢结构安装阶段可能还会发生变更。但其中包含的细节比结构模型要多得多,因此在进行冲突检查时非常有用,在空间极为紧张的建筑中更是如此。
将BIM用于钢结构供应链中的另一个优势与结构框架的总体成本有关。过去,钢结构的原材料成本、制造成本和安装成本基本相当。但是最近几年,制造成本和安装成本在不断上涨。为了遏制这一趋势,需要在设计流程中考虑“制造的简单性”(相当于制造行业强调“可加工性”)
将设计模型直接用于制造环节还可以在制造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环,即在建筑设计流程中提前考虑制造方面的问题。与参与竞标的制造商共享设计模型有助于缩短招标周期,便于制造商根据设计要求的钢材用量编制更为统一的投标书。钢结构与其它建筑构件之间的协调也有助于减少现场发生的问题,降低不断上升的钢结构安装成本。
数字化的从设计到制造流程离不开结构工程师、钢结构详图设计人员和钢结构制造商之间的协作。大多数情况下,这三方分别属于三个不同公司。因此,就需要采用不同以往的项目交付方法来连通设计与制造环节,也就是说由业主、建筑商、工程师和承包商组成跨职能的项目团队,就设计、制造和施工环节中的工作进行协调。原本需要按顺序进行的步骤(设计、详图设计、制造)可以并行展开。设计模型和加工详图可以同时创建。完成加工详图的速度越快,就可以越快向钢厂下单,越快开始制造,钢结构也可以越快安装完毕。
数字化制造——成功案例
在将BIM用于数字化制造方面,加拿大著名的工程设计公司Rutherford & Chekene(www.ruthchek.com)堪称行业先驱。成立于1960年,总部位于旧金山的这家多专业公司专门提供结构工程和地质工程服务,业务覆盖医院、体育设施、博物馆、历史性建筑,甚至海洋馆等各类建筑。自2005年起,Rutherford & Chekene公司(R&C)就开始使用Revit Structure,目前拥有该软件的14份许可。他们将建筑信息模型用于设计、分析(与RAM和ETABS配套)以及数字化制造环节。
他们最近开展的一个Revit Structure项目是萨克拉曼多市萨特总医院(Sutter General Hospital Sacramento),这是一座面积达425,000平方英尺的11层建筑,用来取代原有医院。该建筑需要使用5,000多吨钢材,大约需5,000张加工详图。在该项目中,R&C与钢结构详图设计方(Dowco Consultants公司)、钢结构制造商(Herrick Steel公司)以及施工方(Turner Construction公司)开展了密切合作。
R&C公司负责人兼高级工程师David Bleiman介绍说:“医院建筑的相对成本要高——商用建筑的成本为每平方英尺150至250美元,而医院建筑的成本大约为每平方英尺600至800美元,所以此类建筑适合采用不同以往的项目交付模式。目前我们正在计划如何在该项目中与各方进行合作,我们的目标是尽可能地确保所有数据的数字化,并尽可能地使用数字化的数据交换方式。”
等这些设施投入使用后,原有医院建筑要实施爆破,腾出空间建造新的设施。由于工期非常紧张,他们将工作划分为几个阶段。在该项目中的不同阶段,各利益相关方之间需要采用不同协作方法和工作流。Bleiman指出:“第一阶段是将初步的制造模型(本案例中采用Tekla软件创建)与我们的Revit Structure模型进行对比。”
在R&C与钢结构详图设计方开始协作之前,制造模型已经建成,因此需要手动协调这两个模型。Bleiman解释说:“跑之前先要会走,我们需要先学会手动协调这两个模型。但取得的最终结果是一样的,即制造模型与设计模型保持一致,各方在结构设计、制造和安装环节进行协作,从而降低成本,缩短交付时间。”原设计中的任何问题,如尺寸、大小位置等,都将在设计流程中得到及早纠正,进而减少后续阶段中的信息请求(RFI)和变更单。
加工详图完成后,第二阶段的工作就开始了:钢结构加工详图的全数字化评审。加工详图评审工作(原本需要手动打印、传输、检查每张详图的多个备份)将以电子方式在原来创建这些详图的钢结构详细设计软件中进行。
此外,R&C还将使用Autodesk NavisWorks软件对完整的制造模型和原始的建筑模型进行对比和协调。施工方Turner公司也要采用Autodesk NavisWorks软件将结构制造模型与其它建筑专业的模型相结合,以便进行冲突检测。