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【摘要】BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点。轻型预制楼梯在设计阶段可应用BIM的可视化的特点，让不同结构尺寸的预制楼梯更加直观的展示，通过对比分析确定预制楼梯的结构尺寸;在预制楼梯生产阶段可应用BIM的协调性及模拟性，可协调预制楼梯的钢筋与预埋件之间的位置关系，可模拟预制楼梯构件的生产流程;在预制楼梯的吊装阶段可应用BIM的模拟性，模拟预制楼梯在项目施工中的吊装流程。
【关键词】轻型预制楼梯;BIM;设计;模拟性
我国每年竣工的城乡建筑总面积约20亿m2，是全球第一大建筑市场，但是我国建筑业生产存在能耗大、质量差、周期长、成本高、不环保等一系列问题，迫切需要采取现代化手段推进建筑业转型升级。近几年来，国家大力推进装配式建筑的建设，目标到 2020 年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达15%以上，其中重点推进地区达到 20%以上[1]。”其目的是为了使建筑行业达到绿色，安全和高效的水准[2]。楼梯在建筑物中起到了垂直交通的作用，但当遇到如火灾地震等紧急情况时则起到疏散和逃生的重要作用，它也是结构抗震的薄弱部位。传统现浇楼梯需现场施工，大量使用模板、湿作业多，脏乱、工序繁多，成型质量难以保证，并且需要现场养护，整体施工周期较长，难以适用现代建筑绿色施工及环保工艺要求。预制楼梯能较好的解决传统现浇楼梯的困境，除了更加美观之外，同时也能提升施工的效率、减少对环境的污染，采用蒸养的方式，保证了混凝土的强度，提升了工程的质量度，能够有效降低因为人工的素质参差不齐而造成的质量达不到标准等隐患。
BIM为建筑信息模型（Building Informati-
on Modeling）的简称，该模型的创建以建筑项目中的各类数据、信息为基础[2]，再通过数字信息虚拟仿真建筑物的实际真实信息，呈现的方式是数据库+三维模型，具有可视化、模拟性、协调性、优化性、可出图性等特点。近些年，BIM在行业内得到了长足发展，在结构设计、成本预算、进度管理、施工模拟、机电安装等方面得到了有效应用。BIM以三维建模软件为工具，建立建筑信息模型，对模型的属性、数量、方法、成本及进度等信息，尽可能准确有效地连结在一起，使该建筑物名副其实，且深具应用价值与共享的信息模型。预制楼梯属于建筑构件中一个重要组成部分，其工业化程度高，而BIM技术在轻型预制楼梯的研究中，在设计、生产、运输、吊装等环节起到很好的辅助作用。
1、BIM在设计阶段的应用
1.1轻型预制楼梯结构设计
楼梯结构设计师设计出一种肋梁折板式轻型预制楼梯，在最初的CAD设计图的基础上利用REVIT软件建立轻型预制楼梯模型。这种轻型预制楼梯由梯梁、梯面板、踏步板、上下连接板组成。建模人员在同一类型的基础上更改楼梯的梯梁高度、梯梁厚度、折板厚度建立多个轻型预制楼梯模型。利用Midas软件对预制楼梯进行模拟受力分析，整理不同结构尺寸的受力分析图。预制楼梯一般采用钢模具，模具设计师根据楼梯模型，分析模具制造难度、制造成本、脱模难易程度。结构设计师结合三维模型图、Midas受力分析报告、模具制造分析报告确定轻型预制楼梯的结构尺寸。见图1
1.2楼梯钢筋笼设计
由于轻型预制楼梯的结构比较复杂，在满足配筋率的情况下进行优化。综合考虑楼梯强度、钢筋保护层、钢筋间距等因素，设计者确定最初的钢筋形状及直径。通过Revit建立每根钢筋的族模型，然后根据图纸楼梯钢筋笼的几何形状，利用Revit嵌套族的方法，把所有钢筋零部件组装成钢筋笼。经过观察和分析每个钢筋零部件的形状尺寸，钢筋零部件之间的装配衔接情况。分析楼梯钢筋笼模型，提出存在不合理的地方，设计师可以进一步优化钢筋零部件的形状尺寸及所有鋼筋零部件的相对位置关系。
1.3楼梯族库
在装配式预制楼梯BIM应用中，模拟工厂加工的方式，以预制楼梯构件的方式来进行系统集成和表达，这就需要建立装配式预制楼梯构件库[3]。通过装配式预制楼梯构件库的建立，可以不断增加BIM虚拟预制楼梯构件的数量、种类和规格，逐步建立标准化、参数化预制楼梯构件库[4]。当接到新的项目时，可在预制楼梯构件库中找到一样或类似的预制楼梯模型。这样对预制楼梯的优化设计、生产、运输、吊装、综合成本等都起到了参照作用。一个标准化的预制楼梯配套相应的优化设计方案、生产工艺及流程、生产管理、运输管理、吊装方案等。见图2
1.4 楼梯优化设计
利用楼梯模型的可视化，让我们更加直观的看到楼梯的外观结构、钢筋笼、预埋件的位置。设计者利用其可视化从结构、钢筋加工绑扎工艺、模具制造等方面分析，从而优化楼梯预制构件。见图3
1.5材料用量统计
轻型预制楼梯结构模型及钢筋零部件模型建好后，利用REVIT的明细表统计功能把楼梯的体积、钢筋类型、材料生产厂家等信息进行统计，并导出excel表格。模型材料用量的统计减少了人工计算过程，也避免了计算产生的误差。见图4
1.6构件出图
楼梯模型优化设计完成后，创建图纸把楼梯构件各视图放入，生成楼梯深化设计图纸。创建钢筋笼图纸，把钢筋笼及各零部件放入图纸中。创建的图纸中含有三维结构图，车间生产技术人员能更快的读懂图纸，可以合理准确的布置楼梯生产流程。
2、BIM在预制楼梯构件生产中的应用
轻型预制楼梯设计完成后，需要进行试生产。BIM在预制楼梯试生产中的应用主要包括：构件加工图设计、构件加工指导、通过CAM实现预制楼梯的数字化制造等方面。
2.1 楼梯构件加工图
通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在BIM模型上直接完成和生产，不仅能清楚表达传统图纸的二维关系，而且对于复杂空间剖面关系也可以清楚表达，同时还能将离散的二维图纸信息集中在一个模型当中，这样的模型能够紧密的实现与预制构件厂的协同与对接。 在生產加工过程中，BIM信息化技术可以直观单位表达构件空间关系和各项参数，能自动生成楼梯构件下料单、派工单、模具规格参数等[5]，并通过可视化的直观表达帮助工人理解设计意图，可以形成BIM生成模拟动画、流程图、说明图等辅助材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。
2.2 楼梯构件生产指导
在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观单位表达构件空间关系和各项参数，能自动生成楼梯构件下料单、派工单、模具规格参数等，并通过可视化的直观表达帮助工人理解设计意图，可以形成BIM生成模拟动画、流程图、说明图等辅助材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。
2.3 RFID技术的应用
在预制楼梯生产时放入RFID芯片，在对应RFID芯片系统中输入关于轻型预制楼梯的结构尺寸、重量、生产日期、技术员、项目名称等信息。楼梯构件到达项目后通过RFID阅读器识别出楼梯构件的相关信息，信息上显示楼梯构件属于哪个楼栋号及安装楼层位置，这样提高的吊装施工的效率。预制楼梯吊装完成后，在RFID芯片系统中添加吊装施工完成时间，为项目在运维阶段的运作提供依据。
3、BIM在楼梯吊装中的应用
轻型预制楼梯在构件厂制造完成后运输到施工项目，BIM工程师把轻型预制楼梯模型载入项目的建筑结构模型中。并且添加吊具、螺栓、注浆工具等模型。Revit 和Fuzor两款软件可以实现模型共享。将施工进度计划与预制楼梯进行关联，将空间信息与时间信息整合在一个可视的 4D 模型中[6]，就可以直观、准确的反映楼梯的吊装过程，并利用Fuzor软件进行轻型预制楼梯吊装过程的模拟动画。施工模拟动画可以很好展示整个是施工流程，可以让施工人员更加直观的了解预制楼梯吊装的关键节点注意事项及整个施工流程。
结语：
轻型预制楼梯的研究过程充分利用BIM技术的特性。在楼梯构件设计阶段利用BIM的可视化、协调性的特点，达到辅助设计、优化设计的效果;在楼梯构件生产阶段BIM技术可以指导构件生产，创建一个生产管理信息化系统;在楼梯构件吊装阶段利用BIM技术的模拟性，对楼梯构件吊装施工进行模拟仿真。
参考文献：
[1]张红.装配式建筑的政策风口呼啸而来[J].混凝土世界，2017（4）：24-30
[2]刘晴 王建平.基于BIM技术的建设工程生命周期管理研究[J].土木建筑工程信息技术，2010（3）：40-45
[3]樊则森.李新伟，装配式建筑设计的BIM方法[J].建筑技艺，2014（6）：68-76
[4]王东.探究住宅装配式建筑设计的BIM方法[J].建筑工程技术与设计，2017（33）：534-534
[5]张雷华.装配式建筑设计中的BIM方法研究[J].建筑工程技术与设计，2015（28）：472-472
[6]陈文涛.BIM技术在装配式建筑中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2017（12）：804-804
【关键词】轻型预制楼梯;BIM;设计;模拟性
我国每年竣工的城乡建筑总面积约20亿m2，是全球第一大建筑市场，但是我国建筑业生产存在能耗大、质量差、周期长、成本高、不环保等一系列问题，迫切需要采取现代化手段推进建筑业转型升级。近几年来，国家大力推进装配式建筑的建设，目标到 2020 年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达15%以上，其中重点推进地区达到 20%以上[1]。”其目的是为了使建筑行业达到绿色，安全和高效的水准[2]。楼梯在建筑物中起到了垂直交通的作用，但当遇到如火灾地震等紧急情况时则起到疏散和逃生的重要作用，它也是结构抗震的薄弱部位。传统现浇楼梯需现场施工，大量使用模板、湿作业多，脏乱、工序繁多，成型质量难以保证，并且需要现场养护，整体施工周期较长，难以适用现代建筑绿色施工及环保工艺要求。预制楼梯能较好的解决传统现浇楼梯的困境，除了更加美观之外，同时也能提升施工的效率、减少对环境的污染，采用蒸养的方式，保证了混凝土的强度，提升了工程的质量度，能够有效降低因为人工的素质参差不齐而造成的质量达不到标准等隐患。
BIM为建筑信息模型（Building Informati-
on Modeling）的简称，该模型的创建以建筑项目中的各类数据、信息为基础[2]，再通过数字信息虚拟仿真建筑物的实际真实信息，呈现的方式是数据库+三维模型，具有可视化、模拟性、协调性、优化性、可出图性等特点。近些年，BIM在行业内得到了长足发展，在结构设计、成本预算、进度管理、施工模拟、机电安装等方面得到了有效应用。BIM以三维建模软件为工具，建立建筑信息模型，对模型的属性、数量、方法、成本及进度等信息，尽可能准确有效地连结在一起，使该建筑物名副其实，且深具应用价值与共享的信息模型。预制楼梯属于建筑构件中一个重要组成部分，其工业化程度高，而BIM技术在轻型预制楼梯的研究中，在设计、生产、运输、吊装等环节起到很好的辅助作用。
1、BIM在设计阶段的应用
1.1轻型预制楼梯结构设计
楼梯结构设计师设计出一种肋梁折板式轻型预制楼梯，在最初的CAD设计图的基础上利用REVIT软件建立轻型预制楼梯模型。这种轻型预制楼梯由梯梁、梯面板、踏步板、上下连接板组成。建模人员在同一类型的基础上更改楼梯的梯梁高度、梯梁厚度、折板厚度建立多个轻型预制楼梯模型。利用Midas软件对预制楼梯进行模拟受力分析，整理不同结构尺寸的受力分析图。预制楼梯一般采用钢模具，模具设计师根据楼梯模型，分析模具制造难度、制造成本、脱模难易程度。结构设计师结合三维模型图、Midas受力分析报告、模具制造分析报告确定轻型预制楼梯的结构尺寸。见图1
1.2楼梯钢筋笼设计
由于轻型预制楼梯的结构比较复杂，在满足配筋率的情况下进行优化。综合考虑楼梯强度、钢筋保护层、钢筋间距等因素，设计者确定最初的钢筋形状及直径。通过Revit建立每根钢筋的族模型，然后根据图纸楼梯钢筋笼的几何形状，利用Revit嵌套族的方法，把所有钢筋零部件组装成钢筋笼。经过观察和分析每个钢筋零部件的形状尺寸，钢筋零部件之间的装配衔接情况。分析楼梯钢筋笼模型，提出存在不合理的地方，设计师可以进一步优化钢筋零部件的形状尺寸及所有鋼筋零部件的相对位置关系。
1.3楼梯族库
在装配式预制楼梯BIM应用中，模拟工厂加工的方式，以预制楼梯构件的方式来进行系统集成和表达，这就需要建立装配式预制楼梯构件库[3]。通过装配式预制楼梯构件库的建立，可以不断增加BIM虚拟预制楼梯构件的数量、种类和规格，逐步建立标准化、参数化预制楼梯构件库[4]。当接到新的项目时，可在预制楼梯构件库中找到一样或类似的预制楼梯模型。这样对预制楼梯的优化设计、生产、运输、吊装、综合成本等都起到了参照作用。一个标准化的预制楼梯配套相应的优化设计方案、生产工艺及流程、生产管理、运输管理、吊装方案等。见图2
1.4 楼梯优化设计
利用楼梯模型的可视化，让我们更加直观的看到楼梯的外观结构、钢筋笼、预埋件的位置。设计者利用其可视化从结构、钢筋加工绑扎工艺、模具制造等方面分析，从而优化楼梯预制构件。见图3
1.5材料用量统计
轻型预制楼梯结构模型及钢筋零部件模型建好后，利用REVIT的明细表统计功能把楼梯的体积、钢筋类型、材料生产厂家等信息进行统计，并导出excel表格。模型材料用量的统计减少了人工计算过程，也避免了计算产生的误差。见图4
1.6构件出图
楼梯模型优化设计完成后，创建图纸把楼梯构件各视图放入，生成楼梯深化设计图纸。创建钢筋笼图纸，把钢筋笼及各零部件放入图纸中。创建的图纸中含有三维结构图，车间生产技术人员能更快的读懂图纸，可以合理准确的布置楼梯生产流程。
2、BIM在预制楼梯构件生产中的应用
轻型预制楼梯设计完成后，需要进行试生产。BIM在预制楼梯试生产中的应用主要包括：构件加工图设计、构件加工指导、通过CAM实现预制楼梯的数字化制造等方面。
2.1 楼梯构件加工图
通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在BIM模型上直接完成和生产，不仅能清楚表达传统图纸的二维关系，而且对于复杂空间剖面关系也可以清楚表达，同时还能将离散的二维图纸信息集中在一个模型当中，这样的模型能够紧密的实现与预制构件厂的协同与对接。 在生產加工过程中，BIM信息化技术可以直观单位表达构件空间关系和各项参数，能自动生成楼梯构件下料单、派工单、模具规格参数等[5]，并通过可视化的直观表达帮助工人理解设计意图，可以形成BIM生成模拟动画、流程图、说明图等辅助材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。
2.2 楼梯构件生产指导
在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观单位表达构件空间关系和各项参数，能自动生成楼梯构件下料单、派工单、模具规格参数等，并通过可视化的直观表达帮助工人理解设计意图，可以形成BIM生成模拟动画、流程图、说明图等辅助材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。
2.3 RFID技术的应用
在预制楼梯生产时放入RFID芯片，在对应RFID芯片系统中输入关于轻型预制楼梯的结构尺寸、重量、生产日期、技术员、项目名称等信息。楼梯构件到达项目后通过RFID阅读器识别出楼梯构件的相关信息，信息上显示楼梯构件属于哪个楼栋号及安装楼层位置，这样提高的吊装施工的效率。预制楼梯吊装完成后，在RFID芯片系统中添加吊装施工完成时间，为项目在运维阶段的运作提供依据。
3、BIM在楼梯吊装中的应用
轻型预制楼梯在构件厂制造完成后运输到施工项目，BIM工程师把轻型预制楼梯模型载入项目的建筑结构模型中。并且添加吊具、螺栓、注浆工具等模型。Revit 和Fuzor两款软件可以实现模型共享。将施工进度计划与预制楼梯进行关联，将空间信息与时间信息整合在一个可视的 4D 模型中[6]，就可以直观、准确的反映楼梯的吊装过程，并利用Fuzor软件进行轻型预制楼梯吊装过程的模拟动画。施工模拟动画可以很好展示整个是施工流程，可以让施工人员更加直观的了解预制楼梯吊装的关键节点注意事项及整个施工流程。
结语：
轻型预制楼梯的研究过程充分利用BIM技术的特性。在楼梯构件设计阶段利用BIM的可视化、协调性的特点，达到辅助设计、优化设计的效果;在楼梯构件生产阶段BIM技术可以指导构件生产，创建一个生产管理信息化系统;在楼梯构件吊装阶段利用BIM技术的模拟性，对楼梯构件吊装施工进行模拟仿真。
参考文献：
[1]张红.装配式建筑的政策风口呼啸而来[J].混凝土世界，2017（4）：24-30
[2]刘晴 王建平.基于BIM技术的建设工程生命周期管理研究[J].土木建筑工程信息技术，2010（3）：40-45
[3]樊则森.李新伟，装配式建筑设计的BIM方法[J].建筑技艺，2014（6）：68-76
[4]王东.探究住宅装配式建筑设计的BIM方法[J].建筑工程技术与设计，2017（33）：534-534
[5]张雷华.装配式建筑设计中的BIM方法研究[J].建筑工程技术与设计，2015（28）：472-472
[6]陈文涛.BIM技术在装配式建筑中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2017（12）：804-804