裝配式建筑構(gòu)件質(zhì)量檢測中的BIM技術(shù)應(yīng)用

戴 偉 浙江省建工集團有限責(zé)任公司

1 前言

裝配式建筑結(jié)構(gòu)在施工形式上與傳統(tǒng)建筑有所不同，改變了原有在施工現(xiàn)場配比混凝土并澆筑的形式，轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)先將混凝土建筑構(gòu)件生產(chǎn)完成后再送至施工現(xiàn)場直接裝配[1]。包含施工中涉及陽臺、立柱、隔板、梁等構(gòu)件，直接在施工現(xiàn)場拼裝即可。在安裝方面只需通過構(gòu)件預(yù)留的孔洞和鋼筋匹配后再灌漿澆筑即可完成。裝配施工形式工期短、工藝簡單、環(huán)境影響小、施工成本低，因此具有較廣泛發(fā)展空間。BIM技術(shù)是建立在3D基礎(chǔ)上的數(shù)字模型，通過將建設(shè)項目信息加以改進實現(xiàn)技術(shù)支撐，屬于建筑信息模型技術(shù)，可極大提升工作效率，并讓內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，提升施工的安全保障。本文以裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工和BIM技術(shù)為主線展開相關(guān)討論。

2 BIM技術(shù)與裝配式建筑概述

2.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅給傳統(tǒng)建筑施工、識圖帶來了方便，而且也為裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)和建造帶來了變革。BIM技術(shù)主要采用信息手段，整合建筑所有的信息，從設(shè)計、生產(chǎn)、施工到運營維護各個階段建立相關(guān)數(shù)據(jù)模型，適時提供相關(guān)信息，對建筑實體和各類功能特征進行數(shù)字化表達。另一方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)不同階段不同部門數(shù)據(jù)的共享，使模型更具可視化、協(xié)調(diào)性、完備性、一致性和關(guān)聯(lián)性等特征，做到多部門聯(lián)合作業(yè)，節(jié)約時間，提高效率。使用BIM技術(shù)的三維設(shè)計，可以對裝配式設(shè)計流程加以簡化，不僅具有普通結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果、預(yù)制構(gòu)件形式和加工詳圖，而且能夠?qū)⒃O(shè)計結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入預(yù)制工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用生產(chǎn)出的構(gòu)件和設(shè)計的模型結(jié)果，安排好現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)裝配，實現(xiàn)全方位數(shù)字化的項目管理。

2.2 裝配式建筑

在近些年發(fā)展中，綠色理念以及節(jié)能理念被應(yīng)用在建筑工程施工中。從目前我國建筑工程施工中可以看出，建筑材料消耗問題以及施工爛尾情況不僅會為施工企業(yè)以及政府帶來一定的經(jīng)濟損失問題，同時也會對自然環(huán)境產(chǎn)生影響。在此背景下，應(yīng)加強裝配式建筑施工工作。裝配式建筑施工與搭積木的原理十分相似，實際上是在完成建筑項目主體結(jié)構(gòu)設(shè)計后，對施工主體進行逐一搭配，各個節(jié)點以及輔助單位通常為成本材料或者半成品材料。其主要建筑特點是施工工作更加方便，有著較小的成本投入，同時建筑的質(zhì)量與安全得到保障。因此，在許多建筑工程施工中都采取該種施工方式，以達到良好建筑效果。

3 裝配式建筑構(gòu)件BIM系統(tǒng)質(zhì)量檢測分析

預(yù)制構(gòu)件質(zhì)檢是通過對比分析構(gòu)件設(shè)計值，判斷誤差是否在允許范圍。現(xiàn)有檢測方式為人工計算對比，安全規(guī)則數(shù)據(jù)庫由檢測標(biāo)準(zhǔn)與構(gòu)件設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)構(gòu)成，檢測標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍分為直接與間接參數(shù)，直接參數(shù)是給定施工預(yù)制構(gòu)件參數(shù)允許誤差范圍，將數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)分析，在施工標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)為止。裝配式項目有預(yù)制樓板類構(gòu)件，預(yù)制梁柱桁架類構(gòu)件等，構(gòu)件檢測屬性包括尺寸規(guī)格，對角線差，預(yù)留孔洞等。判斷構(gòu)件是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求需檢測屬性較多，需對安全數(shù)據(jù)按存儲結(jié)構(gòu)存儲，存儲前應(yīng)對構(gòu)件檢測屬性標(biāo)定，構(gòu)件ID編號由BIM模型生成。檢測實體用兩位十進制碼標(biāo)定，根據(jù)檢測屬性包含關(guān)系。由于構(gòu)件種類多，人工測量誤差大，3D激光掃描技術(shù)廣泛應(yīng)用。利用3D激光掃描技術(shù)提取CAD建筑模型，3D激光掃描技術(shù)獲取數(shù)據(jù)可在Autodesk環(huán)境下進行數(shù)據(jù)交換。三維激光掃描支持對重疊點云自動選取佳數(shù)據(jù)，利用后處理軟件對點云數(shù)據(jù)處理，剔除不好的數(shù)據(jù)。利用GeomagicStudio軟件在逆向工程中應(yīng)用，將掃描得到點云數(shù)據(jù)經(jīng)Geomagic前期處理。裝配式項目有預(yù)制樓板類構(gòu)件，預(yù)制梁柱桁架類構(gòu)件等，構(gòu)件檢測屬性包括尺寸規(guī)格，對角線差，預(yù)留孔洞等。判斷構(gòu)件是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求需檢測屬性較多，需對安全數(shù)據(jù)按存儲結(jié)構(gòu)存儲，存儲前應(yīng)對構(gòu)件檢測屬性標(biāo)定，構(gòu)件ID編號由BIM模型生成。檢測實體用兩位十進制碼標(biāo)定，根據(jù)檢測屬性包含關(guān)系。預(yù)制構(gòu)件外觀參數(shù)對比分析是將施工參數(shù)與安全規(guī)則進行對比分析，利用二分法便于查找。對項目構(gòu)件ID編號類型進行排序遍歷名稱類型實現(xiàn)掃描參數(shù)在安全規(guī)則數(shù)據(jù)庫中快速查找。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向

BIM技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代，在不斷優(yōu)化創(chuàng)新的背景下，BIM技術(shù)有著更加廣闊的應(yīng)用空間，其中在建筑行業(yè)中也不例外。BIM技術(shù)落實把仿真模型以及仿真建筑物相互聯(lián)系，在實現(xiàn)依據(jù)仿真模型來傳遞數(shù)據(jù)，開展及時的核對檢測以及更新，從而建立更加準(zhǔn)確的模型，落實對各環(huán)節(jié)的信息整理對比，最終給技術(shù)工作人員提供具有直觀化、便捷的信息平臺。BIM技術(shù)的核心是參數(shù)化建模，實現(xiàn)在記錄建筑施工圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工廠的制造等內(nèi)容，落實把其所表達的信息轉(zhuǎn)變成為信息化和數(shù)字化，能夠直觀看出各構(gòu)件所存在的關(guān)聯(lián)，當(dāng)前BIM技術(shù)在國內(nèi)外逐漸發(fā)展成熟，并且更多的施工單位也正在廣泛采用BIM技術(shù)。

5 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

5.1 BIM技術(shù)在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計可視化中的應(yīng)用

BIM技術(shù)是一種基于現(xiàn)代化信息技術(shù)背景下建筑設(shè)計應(yīng)用，依據(jù)自身信息化的程序設(shè)計在實踐應(yīng)用過程中將建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通過三維模型的方式直觀地展示給用戶群體，從而有效提升建筑設(shè)計信息的傳遞質(zhì)量。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中都是通過CAD軟件進行相關(guān)結(jié)構(gòu)圖紙的繪制工作，這種工作模式下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程很難直觀地將建筑結(jié)構(gòu)信息呈現(xiàn)出來，在一定程度上阻礙著用戶獲取信息的效率。而基于BIM技術(shù)應(yīng)用下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在初期階段就是通過建立三維實體結(jié)構(gòu)模型進行設(shè)計，借助直觀的建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，可以幫助不同用戶從不同角度獲取建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，對建筑構(gòu)件的基本信息和功能布局有一個全面的了解。在大型建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員會通過動態(tài)演示的方式，幫助用戶直觀地對建筑結(jié)構(gòu)各部位信息進行觀測，便于設(shè)計人員選擇出最佳設(shè)計方案，并及時的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，從而不斷優(yōu)化和提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

5.2 構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用

施工人員在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工期間利用BIM技術(shù)可將生產(chǎn)所需的預(yù)制構(gòu)件相關(guān)信息直接上傳至數(shù)據(jù)平臺，各預(yù)制構(gòu)件材料的數(shù)量、型號、規(guī)格等要求均可實時上傳，確保預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商在第一時間接收信息并開始生產(chǎn)與運輸，極大提升了施工現(xiàn)場工作效率。同時，可通過BIM數(shù)據(jù)平臺實時反饋，確保BIM模型參數(shù)滿足實際施工需求，規(guī)避因參數(shù)問題導(dǎo)致施工進度延緩的情況。為了確保各類型預(yù)制構(gòu)建能夠在實際裝配式建筑構(gòu)造中大限度發(fā)揮效用且滿足實際使用需求量，在應(yīng)用BIM技術(shù)時需對預(yù)制構(gòu)件展開參數(shù)化審核。在這一環(huán)節(jié)可通過RFID芯片對預(yù)制件的尺寸、材質(zhì)加以修改調(diào)整，使之更滿足施工需求。BIM數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與不斷完善可為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)，確保預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商與施工方處于有效溝通狀態(tài)，確保裝配式建筑的供應(yīng)配件與施工技術(shù)達到設(shè)計要求與實際施工需求。

5.3 BIM的二次開發(fā)

國家鼓勵突破核心軟件的技術(shù)瓶頸，構(gòu)建瞄準(zhǔn)國際前沿、知識產(chǎn)權(quán)自主可控的核心軟件體系，因此，不少企業(yè)在裝配式應(yīng)用軟件中也做了一些嘗試。一些企業(yè)基于裝配式建筑建造方法，按照構(gòu)件組合邏輯進行了BIM軟件開發(fā)。如對裝配式框架和裝配式剪力墻作了一些分析，最終能夠通過軟件對梁、柱、剪力墻進行結(jié)構(gòu)計算，從而幫助工程配筋測算，形成設(shè)計和工廠的對接，最終實現(xiàn)構(gòu)件工廠生產(chǎn)。但這里面依舊存在問題，設(shè)計與工廠生產(chǎn)對接不到位，如BIM自動生成構(gòu)件詳圖傳送到工廠，而工廠員工則將數(shù)據(jù)通過人工輸入的方式將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)控機床上，這樣由于人活動的介入間接將信息流切斷，容易導(dǎo)致信息誤傳，而信息二次傳遞導(dǎo)致效率低下。BIM信息化平臺如何與工廠數(shù)控加工平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)直接交互是未來亟須突破的技術(shù)關(guān)鍵點。

5.4 檢測裝配式建筑的碰撞情況

在項目的設(shè)計過程中可以應(yīng)用BIM技術(shù)來及時監(jiān)測項目整體的碰撞情況，舉例來說，應(yīng)用BIM技術(shù)借助于其自帶的軟件來檢測設(shè)計圖紙范圍之內(nèi)的建筑管線布置、結(jié)構(gòu)布置以及在縱向和橫向上的碰撞情況，及時發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間的沖突問題，及時改進設(shè)計圖紙，在還未施工時就發(fā)現(xiàn)了這些問題，各個專業(yè)能夠更好地為設(shè)計工作服務(wù)，同時也節(jié)約了成本，與傳統(tǒng)的對設(shè)計方案的檢測驗證工作相比，應(yīng)用BIM技術(shù)大大提高了整體的工作效率，當(dāng)然在檢測碰撞情況工作中應(yīng)用BIM技術(shù)還缺乏大量的實踐，在管理和使用的過程中也可能存在一些問題，需要我們在后續(xù)的工作逐步完善。

6 結(jié)束語

本文通過裝配式建筑對預(yù)制構(gòu)件外觀質(zhì)量檢測定量化處理，闡述BIM技術(shù)對預(yù)制砼構(gòu)件外觀質(zhì)檢方法。系統(tǒng)實現(xiàn)基于Revit二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，通過檢測預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件檢測信息化。通過對構(gòu)件外觀尺寸檢測將不符合標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件在BIM模型中高亮顯示。將檢測標(biāo)準(zhǔn)外面質(zhì)檢通過定量化建立安全規(guī)則數(shù)據(jù)庫，可將檢測標(biāo)準(zhǔn)中檢測項定量化處理。