混凝土预制构件（简称PC构件）内部包括配筋、预埋件、预留管道、连接插件等，加工精度要求高；尤其是大型市政工程构件，配筋构造更复杂，精度要求控制在±2 mm。二维设计、手动加工的传统作业方式已经难以满足高精度的要求。通过研究构件分类体系，构建企业族库管理系统，从而实现快速建立PC构件BIM模型，进行钢筋深化设计、碰撞检测分析与优化，提高加工精度，减少二次加工，并为钢筋数字化加工和PC构件信息化管理提供基础数据支持。
1）构件分类体系研究
BIM是应用三维数字化技术对建筑产品和过程（包括建筑全生命期的各类信息）进行标准化表达，从而支持跨阶段、多参与方的信息共享，提高生产效率和建筑性能。BIM以构件为基本要素，因此构件的分类体系是BIM中最重要的信息之一，决定了BIM中信息的组织架构，也对信息的查询和应用影响较大。清华大学编制的中国BIM标准体系CBIMS将信息分类体系作为中国BIM标准框架的重要组成部分，建议建立包括建筑构件分类体系在内的建筑信息模型分类标准，为不同阶段的BIM信息交换和共享BIM提供基础。
国际标准组织（ISO）为各国建立自己的建筑信息分类体系制定了一个国际标准：ISO／DIS12006-2框架。它定义和规定了建筑信息分类体系的基本概念和框架。它不是一个分类体系，而是一个按建筑信息面分法生成分类体系的模板，为各国根据自己国情制定相应分类体系而又能互相沟通提供了条件，已经成了英国UN ICLASS、美国OCCS分类体系的基础。目前，我国正在根据Omni Class编制《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》，已完成送审稿，还未发布。但该标准是针对设计建立的构件分类体系，与我国在长期施工管理过程中形成的一系列分类方法差别较大；若完全采用该分类体系构建BIM施工模型，将导致BIM应用过程中信息难以分类、过滤，影响使用效率和定制化应用。
在对已有分类体系深入分析的基础上，以《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》为基础，结合《建设工程工程量清单计价规范》、分部分项工程划分规则，添加施工元素信息，形成BIM施工模型构件分类体系。
该体系为一种三层分类体系架构，如图7.1所示。第一层级按专业区分，第二层按功能体系划分，第三层根据构件类型划分，确保整体分类体系各个层级的划分依据明确、内容完整。
图7.1 BIM施工模型构件分类体系
2）预制构件族库管理系统
族库管理系统是对族文件进行管理的一个系统，支持用户对族库中的族文件进行下载、上传等操作。族是目前BIM应用中使用最广泛的软件：Revit中特有的概念，也是很重要的一个概念。它是一个包含参数和相关图形表示的图元组，如果前期在族中添加分类信息，那么在后期BIM应用中就不需要再次添加信息，节省了很大的工作量。通过自行创建、网络下载和内部收集等方式，丰富族库系统中的预制构件族文件，可以大大减少建立BIM模型时的工作量。
在综合考虑构件库管理系统的文件搜索和下载两个主要功能需求和性能需求的基础上，一个基于局域网文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）服务和云计算服务的构件库管理系统架构，包括FTP服务器、系统管理端、Revit族数据库、构件库管理服务器和用户端（Revit工具包）5个模块，如图7.2所示，具体说明如下：
（1）FTP服务器：运行在四建集团企业局域网的服务器系统，采用FTP协议实现构件库等内部文件的管理和共享，与客户端直接连接完成Revit族文件上传和下载任务。
图7.2 构件库管理系统客户端主页
（2）系统管理端：一个运行FTP服务器的后台管理端，方便构件库管理人员更新构件库分类信息和目录，维护构件库文件分类信息的一致性，查看构件库的使用记录等。
（3）Revit族数据库：运行在阿里云服务器的分布式关系数据库，用于存储构件库、分类体系及族使用日志等信息。
（4）构件库管理服务器：运行在阿里云端服务器的后台服务模块，接收用户端、系统管理端的浏览、检索、下载、上传命令，维护族数据库的族文件、分类和使用日志信息，完成族文件自动分类计算等功能。
（5）用户端：一个基于Revit二次开发的工具包，支持用户登录构件库系统，浏览、搜索、下载和上传族文件；也可根据构件库中分类信息为本地Revit族文件增加分类信息。
3）钢筋BIM深化设计
钢筋BIM模型的建立是钢筋数字化加工的重要基础和前提，模型的质量和精细度直接影响钢筋的成品精度，对于企业族库中不存在的BIM模型，需要选用合适的钢筋建模工具，并规定严格的BIM模型建模深度及录入详细的钢筋属性信息要求。
常用的钢筋建模软件包括Allplan、Tekla、Revit等。Revit以其普及性和经济性成为目前应用最多的钢筋建模工具。同时Revit拥有丰富的API接口，可扩展性好，易实现与工厂管理平台的数据传递。在总结基于Revit的钢筋深化设计模型创建经验基础上，形成了钢筋深化设计指南，包括准备工作、钢筋建模和碰撞优化三大步骤。实际钢筋深化过程中，由专业钢筋翻样员在指南指导下，结合其翻样经验和实际需求，钢筋建模流程如下：
（1）钢筋建模准备工作
①读图。
②创建钢筋主体。(www.xing528.com)
③创建剖面。
④设置钢筋全局参数。
（2）钢筋BIM建模
①选择工作平面。
②设置钢筋形状。
③选择钢筋类型。
④设置弯曲半径。
⑤设置弯钩长度。
⑥选择弯头类型。
⑦放置钢筋。
⑧设置形状、尺寸。
⑨设置钢筋布置规则。
⑩编辑限制条件。
（3）钢筋碰撞检测分析与优化
基于Revit建立的预制构件钢筋BIM模型仍不能直接进行加工生产，模型内部还存在诸多碰撞问题，如钢筋与钢筋之间的碰撞问题、钢筋同预埋件之间的碰撞问题、钢筋的保护层厚度问题等。
图7.3 碰撞问题
完成一个构件所有钢筋的建模后，可以在Revit中通过3D视图、剖面图等初步判断空间冲突问题。先检查同一构件内钢筋的碰撞，再检查构件间拼接处的碰撞，同样按照同一类型钢筋的方式检查，如图7.3所示。
Revit到Navisworks之间的数据传递必须保证钢筋及其他构件的形体稳定性和整体性。通过对不同格式文件（如ifc、nwc、fbx等）导入Navisworks后的效果发现，fbx格式的文件能够有效保证模型构件的形体稳定性和整体性。将Revit导出的fbx格式模型文件导入到Naviswork中，并结合工程经验和软碰撞知识设置碰撞检测条件，如考虑到钢筋的保护层厚度而设置的公差值等，得到钢筋BIM模型的碰撞报告，见表7.1。
通过碰撞报告检测分析钢筋之间存在的冲突问题，也可分析钢筋与预埋件、吊点、构造筋等的空间冲突，将产生的碰撞问题反馈给Revit软件，并对设计问题进行优化，可保证钢筋BIM模型不存在任何形式的碰撞，提高后续自动化加工生产的质量，有效减少绑扎过程中的二次加工。
表7．1 钢筋BIM模型碰撞检测报告Revit钢筋翻样问题总结（试件1环氧焊缝）
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