《虛擬設計與施工》 課件 第4章 PKPM一體化數字設計實訓

虛擬設計與施工VirtualDesignandConstruction01八月202411知識目標通過案例工程項目，掌握PKPM一體化數字設計方法。2能力目標培養(yǎng)協(xié)同設計能力和工匠精神。01八月20242第4章PKPM一體化數字設計實訓本章目錄01八月202434.1一體化數字設計流程4.2PKPM-BIM數字化設計4.3數字化應用4.1一體化數字設計流程01八月202444.1.1PKPM-BIM建筑全專業(yè)協(xié)同設計系統(tǒng)01八月20245PKPM-BIM協(xié)同設計系統(tǒng)4.1.2設計協(xié)同一體化01八月20246PKPM-BIM的協(xié)同方式根據工作方式的不同，分為單機協(xié)同和基于中心數據庫的構件級協(xié)同兩類。4.1.2設計協(xié)同一體化（1）單機協(xié)同01八月20247在單機工作模式下，支持模型合并、模型鏈接，各專業(yè)根據需要鏈接其他專業(yè)模型作為自己的設計參照，并在這個基礎之上進行設計和建模。各專業(yè)之間的模型各自獨立，相互不影響，所有編輯和修改工作始終在各自的模型中完成，最后將各專業(yè)模型進行合模、鏈接形成BIM全專業(yè)模型。4.1.2設計協(xié)同一體化（1）單機協(xié)同--參照模型01八月20248底圖參照：可將DWG文件導入項目中，供多專業(yè)參照。參照匹配：可為各樓層匹配不同的DWG文件。合并工程：可將同一項目的不同專業(yè)（建筑、結構、機電）模型整合，通過視圖參照，可以在同一個視口中分層查看不同專業(yè)的模型，合并后的工程也便于整體交付。4.1.2設計協(xié)同一體化（1）單機協(xié)同--鏈接模型01八月20249支持P3D模型和PMODEL模型，可在鏈接管理中對鏈接模型的各層顯隱、選中狀態(tài)和模型顏色進行調整。可接收機電專業(yè)的提資，在結構構件上開洞。4.1.2設計協(xié)同一體化（2）基于中心數據庫的構件級協(xié)同設計01八月202410支持多人分布式并行工作，數據同步差量上傳至服務器；成員間通過構件鎖定機制、消息機制確保工作成果的唯一性和關聯(lián)性；通過專業(yè)間模型數據共享，互相引用參考，實現全專業(yè)協(xié)同設計和全流程協(xié)同工作。服務端可基于局域網、互聯(lián)網、公有云、私有云部署，確保模型信息安全。4.1.2設計協(xié)同一體化（2）基于中心數據庫的構件級協(xié)同設計01八月202411在項目設計初期，通過局域網--協(xié)同工作服務器的模式，基于PKPM-BIM的協(xié)同功能，將參與項目的設計團隊共同添加到設計協(xié)同網絡中來。在這樣的工作環(huán)境下，不同的設計師個體可以實時地，將自己所完成的三維建筑信息模型上傳分享給團隊內的其他伙伴，大家可以以極簡的模式將所有人的工作數據收集組合起來，在設計端做到設計成果的同步“成長”。4.1.2設計協(xié)同一體化（2）基于中心數據庫的構件級協(xié)同設計01八月202412為了避免在協(xié)同工作的模式下，個體的操作失誤給整體的團隊工作帶來影響，我們在協(xié)同設計的模式下，增加了“權限”管理的操作，通過明確并限制各個設計工作者需要的合理的修改范圍，能夠在協(xié)同的大前提下將彼此的工作范圍更好的區(qū)分開，最大程度地降低操作失誤帶來的影響。4.1.3設計分析一體化01八月202413PKPM-BIM在自身的軟件生態(tài)體系下，可以實現設計不同階段、不同專業(yè)的設計分析工作。在正向設計的流程下，基于同一套模型來完成。例如PKPM結構計算分析軟件、PKPM綠建節(jié)能系列軟件、PKPM-PC設計軟件、PKPM鋼結構設計軟件、BIMBase三維工廠全專業(yè)協(xié)同設計套件等等。同一個軟件體系下各個應用方向的軟件可以實現底層的數據互通，這樣大大提升了設計過程的連貫程度。除此之外，基于BIMBase平臺，可以實現與現行市場下大多數BIM數據的對接，面對于不同的情況可以有靈活的處理方式。4.1.3設計分析一體化（1）日照分析01八月202414前期階段建筑設計團隊直接基于方案的成果進行了建筑光照分析。4.1.3設計分析一體化（2）采光分析01八月202415靜態(tài)采光系數云圖動態(tài)采光系數云圖采光偽彩圖照度動態(tài)彩圖4.1.3設計分析一體化（2）采光分析01八月202416從結果來看，主要功能房間的靜態(tài)采光系數均值滿足采光設計標準要求，采光效果良好；動態(tài)采光結果，主要功能房間的60%面積比例區(qū)域的采光照度值滿足不低于4h/d的要求。基于建筑模型直接對接到PKPM綠建節(jié)能系列軟件，分析后可以更靈活地編輯修改。此外，在PKPM-BIM中建好模型后，可直接基于同平臺傳遞進行節(jié)能、能耗、碳排放、自然通風、構件隔聲、綠建施工圖分析計算與優(yōu)化設計，無需二次建模，也避免了數據轉換帶來數據丟失的問題。4.1.3設計分析一體化（3）通風模擬01八月202417對主樓一層左側的廚房、兒童活動室建筑房間進行自然通風模擬分析。兒童活動室的的房間風速為在0.3m/s左右，房間溫度在31℃，房間整體通風情況良好，優(yōu)于原方案設計要求。4.1.3設計分析一體化（3）結構方案比選--截面優(yōu)化01八月202418在保證要優(yōu)化的構件不超限的情況下，自動挑選造價最優(yōu)的截面賦予到構件上。4.1.3設計分析一體化（3）結構方案比選--指標控制01八月202419使用數學算法，通過縮放截面大小或者墻肢長度的方式，重新分配整體結構平面或者豎向的剛度分布，以達到造價或者結構質量最優(yōu)且整體指標不超限的效果，同時可以兼顧構件的一些重要指標（如軸壓比）不超限。方案隔震減震對建筑的影響上部建筑無支撐、阻尼器，不影響建筑功能。但縫寬加大，且需設置隔震層，增加地下室埋深，對建筑影響較大在建筑隔墻內設置支撐、阻尼器，需與建筑配合門窗位置，略微影響建筑使用面積施工周期隔震層需要額外施工時間、施工周期加長對施工周期基本沒有影響后期維護隔震層需要定期維護隔震溝需要定期檢查清理一般不需要額外維護綜合造價需要增加隔震層及隔震溝，設備管線需增加柔性連接，土建及機電費用均相應增加，后期尚有維護費用，實際造價增高較多增加了設置阻尼器及其連接的費用4.1.3設計分析一體化（3）結構方案比選--指標控制01八月202420綜上，由于本項目位于7度區(qū)，樓層較低，隔震層在項目中的造價所占比例較高，故不采用隔震方案。且地上主體結構平面不規(guī)則，抗扭剛度較弱，故消能器選擇價格相對較低，可改善結構剛度分布的防屈曲約束支撐。傳統(tǒng)結構設計中，截面的計算結果不滿足后的調整以及截面尺寸配置，主要依賴于設計師的經驗，調整過程還是以人工為主，但是以經驗為主的工作模式的不穩(wěn)定性較大，不同的人調整所需的時間成本往往不同，而最終結構方案的造價把控也是因人而異。在結構設計漸趨成熟，設計成本把控愈發(fā)嚴格的環(huán)境下，一個項目的設計往往還伴隨著額外的結構優(yōu)化工作量。利用PKPM-AID模塊的軟件技術，對于結構設計方案做到更穩(wěn)定的把控。原始截面偏大的構件軟件將自動優(yōu)化截面，原始截面偏小的構件軟件自動加大至滿足受力要求。4.1.4設計審查一體化01八月202421基于三維的數據框架來進行規(guī)范條文的審查，利用三維模型的先天優(yōu)勢，快、全、準、省地檢查出BIM設計模型違反重難點規(guī)范條文的部分。利用BIM審查系統(tǒng)查找設計錯誤、關聯(lián)問題構件、提供可視化定位等功能，提升設計人員、審圖人員的工作效率，同時便于建設單位、設計單位管理人員進行BIM設計管理。項目設計過程中利用軟件進行自審，PKPM-BIM審查模塊內置于PKPM-BIM建筑全專業(yè)協(xié)同設計系統(tǒng)中，涵蓋建筑、結構、給排水、暖通、電氣五大專業(yè)的核心規(guī)范內容及關鍵指標的智能審查，各專業(yè)提供BIM構件報審屬性模板，設計過程中結合審查內審。通過BIM審查系統(tǒng)預判設計錯誤、關聯(lián)問題構件、提供可視化定位等，提升設計人員的工作效率，同時便于設計團隊進行BIM設計管理。4.1.5設計算量一體化01八月202422BIM算量計價應用軟件技術路線：1）依據現有的工程量計量標準、規(guī)范統(tǒng)一建模，基于BIM模型，自動化算量。2）依據統(tǒng)一的工程量計算規(guī)則進行工程算量。3）依據分解規(guī)則，實現構件級工程量計算和過程可視化。4）依據BIM標準規(guī)范實現工程量屬性自動化提取，實現結果精準。利用BIMBase軟件體系下的算量模塊，進行了模型算量工作，在出圖前得到同步的土建清單量信息，對于整個項目的成本做到前置把控。4.1.6數字化生產與交付01八月202423工程項目BIM建造管理平臺采用一體化集成式，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理，通過流程審批、控制與業(yè)務管理的融合，做到事前有預算，業(yè)務過程有合同控制，業(yè)務結算有合同及預算管控，有問題能及時跟蹤分析，將剛性控制和柔性控制相結合，實現對項目管理可控、可管。4.2PKPM-BIM數字化設計01八月2024244.2.1BIMBase平臺01八月202425基于自主三維圖形內核P3D，平臺重點實現圖形處理、數據管理和協(xié)同工作，由三維圖形引擎、BIM專業(yè)模塊、BIM資源庫、多專業(yè)協(xié)同管理、多源數據轉換工具、二次開發(fā)包等組成。平臺可滿足大體量工程項目的建模需求，實現多專業(yè)數據的分類存儲與管理，及多參與方的協(xié)同工作，支持建立參數化組件庫，具備三維建模和二維工程圖繪制功能。4.2.2建筑專業(yè)01八月202426建筑模塊旨在為建筑專業(yè)提供快速建模、模型編輯、外部數據對接、模型審查等功能，主要一級功能包括：建筑建模、建模編輯、素材庫、外部數據、管理、二維、模型審查、清單等功能。4.2.2建筑專業(yè)01八月202427根據軟件提供的現有規(guī)范條文，對BIM模型進行提前預審，對審查結果的批量修改，并支持導出BIM模型的審查報告。審查流程4.2.2建筑專業(yè)01八月202428通過三維模型直接出圖，保證了圖紙和模型的一致性，減少了施工圖的錯漏碰缺問題，高效保障設計質量。布圖、圖紙管理和導出4.2.3結構專業(yè)01八月202429結構模塊提供了建模-計算-出圖-審查系列功能，同時，又能夠與BIM中其他專業(yè)進行專業(yè)間的相互提資、合并工程、模型鏈接等功能。在數據方面支持pkpm計算模型的導入導出和雙向更新、導入導出PMODEL、導出FBX、導出IFC等。4.2.3結構專業(yè)--結構建模01八月202430三種途徑。第一種是PM模型導入，由結構設計模型直接導入，將PM模型轉為BIM模型。第二種是識圖建模，通過識別平法施工圖生成BIM模型。第三種是BIM建模，軟件構件建模功能創(chuàng)建BIM模型。在BIM建模中提供軸網的繪制和命名；支持布置的上部構件類型有：墻、梁、板、柱、斜桿、樓梯、懸挑板、墻洞、板洞、全房間洞和梁加腋；可布置的基礎構件有：獨立基礎、筏板、地基梁、柱墩、樁基和樁基承臺。整個建模習慣與傳統(tǒng)的結構設計、模型的建模是一脈相承的。4.2.3結構專業(yè)--計算分析01八月202431對于已經創(chuàng)建好的BIM模型，通過“同步至PKPM”，將自動生成對應計算模型（即PM模型），并跳轉到PKPM的前處理界面，接力PM模型的進一步處理以及后續(xù)的計算分析。BIM結構模型與計算模型的雙向更新用戶也可以在PM模型上直接修改計算模型，通過“同步至PKPM-BIM”同步更新BIM模型，并可使用“顯示更新信息”查看修改內容，實現BIM結構模型與計算模型的雙向更新。4.2.3結構專業(yè)--圖紙管理01八月202432提供了PKPM施工圖模塊中的梁、板、柱、墻的計算結果轉鋼筋實配功能，且提供了對圖紙的編輯功能；可以生成結構施工圖，具體包括：墻柱定位圖、結構模板圖和梁板柱配筋圖，并支持導出PDF和DWG格式的圖紙文件。此外，通過EasyBim模塊，可以根據計算結果生成平法施工圖，在模型發(fā)生變更時，可以根據模型對圖紙進行增量更新。4.2.3結構專業(yè)--結構審查01八月202433結合平法配筋圖紙與BIM模型，支持結構規(guī)范審查。通過對《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》、《建筑抗震設計規(guī)范》和《混凝土結構設計規(guī)范》中的條文進行拆解，以圖紙、模型與計算結果為依據，對不滿足規(guī)范強條、不滿足構造要求和不滿足計算結果的情況進行審查，并可根據審查結果定位構件。既可對設計結果進行自檢，又可為正式報審提供保障。4.2.3結構專業(yè)--協(xié)同設計01八月202434合并工程：可將同一項目的不同專業(yè)（建筑、結構、機電）模型整合，通過視圖參照，可以在同一個視口中分層查看不同專業(yè)的模型，合并后的模型也便于整體交付。4.2.3結構專業(yè)--協(xié)同設計01八月202435鏈接模型：支持P3D模型和PMODEL模型，可在鏈接管理中對鏈接模型的各層顯隱、選中狀態(tài)和模型顏色進行調整。另外，可接收機電專業(yè)的提資，在結構構件上開洞；選擇需要開洞點位，生成結構板洞或墻洞。4.2.3結構專業(yè)--協(xié)同設計01八月202436碰撞檢查：勾選范圍內各專業(yè)構件類型，將檢索構件碰撞處，并用紅色圓圈標出，生成列表。4.2.4暖通專業(yè)01八月202437暖通專業(yè)可實現通風系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、空調水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、多聯(lián)機系統(tǒng)等三維模型創(chuàng)建。可智能識別管道與末端設備連接路徑，如風管與風口、空調水管與風機盤管等，自動完成系統(tǒng)路由連接；支持軸流風機識別管道一鍵布置并生成對應連接件；基于暖通模型可進行二維符號化表達，快速生成各系統(tǒng)平面圖。支持直接在軟件審查平臺中選擇暖通規(guī)范條文開展BIM模型審查，對不合規(guī)構件進行定位，應用豐富模型編輯工具進行優(yōu)化調整。4.2.5給排水專業(yè)01八月202438給排水專業(yè)軟件配置了各類系統(tǒng)的管線、設備建模工具，可實現衛(wèi)浴系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、自動噴灑系統(tǒng)等三維模型的創(chuàng)建。軟件提供管道自動連接工具，可以根據選中的管道數量及位置關系自動生成連接件；提供多種管線設備連接功能，如：衛(wèi)浴系統(tǒng)連接、消火栓連接、噴淋連接、雨水連接等；同時可智能識別CAD圖紙完成識圖建模，支持將天正圖紙中的主要構件信息，包括噴淋頭、管道、消火栓等，轉換為BIM信息模型。支持材料統(tǒng)計輸出，專業(yè)間設計協(xié)同。4.2.6電氣專業(yè)01八月202439電氣專業(yè)可實現動力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等三維模型創(chuàng)建；包括通風空調、給排水、弱電、電扶梯、站臺門、氣體滅火等（所有需要用電的設備）的配電（設備與配電箱連接）；橋架和管線的布置與連接；變配電間布置（變壓器布置、配電柜布置、配電柜母線連接）等?？蓪崿F區(qū)域照度計算、房間照度計算、負荷計算以及防雷計算，可根據照度計算自動布置燈具。同時可智能識別CAD圖紙進行末端點位識別，包括燈具、溫煙感、配電箱等，轉換為BIM信息模型。支持材料統(tǒng)計輸出，專業(yè)間設計協(xié)同。支持規(guī)范檢查，可按地區(qū)或按對應的規(guī)范來選擇條文開展BIM模型審查，審查結果可在軟件內直接查看，并對不合規(guī)構件進行精準定位，應用豐富模型編輯工具進行優(yōu)化調整，避免人工定位導致的修改誤判，輔助設計師提高設計質量，減少返工。4.3數字化應用01八月2024404.3.1管線綜合01八月202441機電綜合部分可實現模型的碰撞檢查功能并導出碰撞報告書，針對問題構件進行快速定位，內置的多種模型調整工具可對模型進行快速調整。支持復雜位置的模型剖切展示。在完成模型調整后可通過提資開洞功能完成建筑結構開洞。針對BIM出圖部分，軟件內置了多種管線的標注方式，可實現圖紙的詳細標注工作。提供出具材料統(tǒng)計表和圖紙清單功能，對接算量統(tǒng)計。軟件提供凈高分析功能，可智能核查樓層平面凈高，導出凈高分析平面圖。4.3.1管線綜合01八月202442管綜平面圖4.3.2凈高分析與支吊架01八月202443凈高分析：軟件提供凈高設置、凈高平面、凈高檢查、凈高刷新功能，可實現平面顯示、標注、檢測，智能核查樓層平面凈高信息，并查找不滿足凈高要求的構件，同時可根據需要更新已存在的凈高平面圖。支吊架：軟件提供多種類型支架、吊架布置，如：鋼筋吊架、多層吊架、多層吊架、抗震支吊架、三角支架、多層支架、懸臂支架、單管立式支架、水平支座等。同時支持參數化調整，布置方式支持沿管任意布置、單選布置等。4.3.3提資與算量01八月202444洞口提資：機電專業(yè)完成建模后，應用自動開洞功能，可識別中模型穿建筑、結構墻或板構件的設備管線，自動生成洞口提資/套管提資，可根據設備管線信息進行開洞提資信息設置，如不同管徑尺寸生成洞口提資尺寸，是否考慮加保溫，套管類型等。屬性欄會顯示洞口提資的尺寸信息。生成洞口提資標記后，通過協(xié)同傳遞給建筑結構專業(yè)，然后建筑結構專業(yè)在洞口提資標記處可進行實際洞口的處理生成。點擊協(xié)同設計菜單下的“建筑/結構構件開洞”，在彈出界面勾選可實際處理洞口提資，點擊“生成洞口”命令，則建筑/結構模型構件洞口提資處自動生成相應尺寸洞口。4.3.3提資與算量01八月202445在建好BIM模型后，切換至算量模塊，進行工程量統(tǒng)計。算量流程如圖示。4.3.3提資與算量01八月202446提供單構件查量、區(qū)域算量、工程計算等多種算量方式，可輸出工程量統(tǒng)計表和計價文件。4.3.3提資與算量01八月202447安裝算量流程4.3.4智能輔助設計01八月202448應用PKPM-AID智能輔助模塊來進行智能截面優(yōu)選，得出本次結構設計的最優(yōu)方案。智能輔助設計模塊主要由“設計組”、“智能截面優(yōu)選”、“高級指標控制”三部分組成。其中設計組為被優(yōu)化的構件的集合，同時備選截面庫也在設計組中定義。在智能截面優(yōu)選模塊中可以定義各個設計組的優(yōu)化目標（比如梁設計組可以指定梁高越小越好還是造價越低越好）以及優(yōu)化約束（比如可約束應力比不得超過0.85）。在高級指標控制模塊中可以定義各個設計組構件截面的縮放倍數，并設定本次優(yōu)化任務的約束（比如可設定位移角、位移比限值等）與目標（優(yōu)化目標往往會被設定為結構總質量或者總造價）。4.3.4智能輔助設計01八月202449智能截面優(yōu)選操作流程：完成智能截面優(yōu)選首先需要確定被優(yōu)化的構件（定義設計組），然后再為設計組添加備選截面庫，最后確定本次優(yōu)化任務的優(yōu)化約束與優(yōu)化目標后即可進行截面優(yōu)化。4.3.4智能輔助設計01八月202450定義設計組：點擊增加可以生成一個新的設計組，繼而可以通過手動點選的方式將構件移入或移出設計組。也可以通過篩選條件快速生成一個設計組，比如選擇了全樓、次梁、材料為鋼幾個篩選條件，即可將全樓的鋼次梁都添加到一個設計組中。4.3.4