裝配式建筑構件質量檢測中的BIM技術應用

戴 偉 浙江省建工集團有限責任公司

1 前言

裝配式建筑結構在施工形式上與傳統建筑有所不同，改變了原有在施工現場配比混凝土并澆筑的形式，轉變為預先將混凝土建筑構件生產完成后再送至施工現場直接裝配[1]。包含施工中涉及陽臺、立柱、隔板、梁等構件，直接在施工現場拼裝即可。在安裝方面只需通過構件預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、環境影響小、施工成本低，因此具有較廣泛發展空間。BIM技術是建立在3D基礎上的數字模型，通過將建設項目信息加以改進實現技術支撐，屬于建筑信息模型技術，可極大提升工作效率，并讓內部工作結構得以優化，提升施工的安全保障。本文以裝配式建筑結構施工和BIM技術為主線展開相關討論。

2 BIM技術與裝配式建筑概述

2.1 BIM技術

BIM技術的應用不僅給傳統建筑施工、識圖帶來了方便，而且也為裝配式建筑的設計、生產和建造帶來了變革。BIM技術主要采用信息手段，整合建筑所有的信息，從設計、生產、施工到運營維護各個階段建立相關數據模型，適時提供相關信息，對建筑實體和各類功能特征進行數字化表達。另一方面，BIM技術可以實現不同階段不同部門數據的共享，使模型更具可視化、協調性、完備性、一致性和關聯性等特征，做到多部門聯合作業，節約時間，提高效率。使用BIM技術的三維設計，可以對裝配式設計流程加以簡化，不僅具有普通結構設計結果、預制構件形式和加工詳圖，而且能夠將設計結果和相關數據導入預制工廠生產系統，轉化為生產數據，利用生產出的構件和設計的模型結果，安排好現場的結構裝配，實現全方位數字化的項目管理。

2.2 裝配式建筑

在近些年發展中，綠色理念以及節能理念被應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以及政府帶來一定的經濟損失問題，同時也會對自然環境產生影響。在此背景下，應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構設計后，對施工主體進行逐一搭配，各個節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 裝配式建筑構件BIM系統質量檢測分析

預制構件質檢是通過對比分析構件設計值，判斷誤差是否在允許范圍。現有檢測方式為人工計算對比，安全規則數據庫由檢測標準與構件設計參數數據構成，檢測標準誤差范圍分為直接與間接參數，直接參數是給定施工預制構件參數允許誤差范圍，將數據與標準分析，在施工標準范圍內為止。裝配式項目有預制樓板類構件，預制梁柱桁架類構件等，構件檢測屬性包括尺寸規格，對角線差，預留孔洞等。判斷構件是否符合標準要求需檢測屬性較多，需對安全數據按存儲結構存儲，存儲前應對構件檢測屬性標定，構件ID編號由BIM模型生成。檢測實體用兩位十進制碼標定，根據檢測屬性包含關系。由于構件種類多，人工測量誤差大，3D激光掃描技術廣泛應用。利用3D激光掃描技術提取CAD建筑模型，3D激光掃描技術獲取數據可在Autodesk環境下進行數據交換。三維激光掃描支持對重疊點云自動選取佳數據，利用后處理軟件對點云數據處理，剔除不好的數據。利用GeomagicStudio軟件在逆向工程中應用，將掃描得到點云數據經Geomagic前期處理。裝配式項目有預制樓板類構件，預制梁柱桁架類構件等，構件檢測屬性包括尺寸規格，對角線差，預留孔洞等。判斷構件是否符合標準要求需檢測屬性較多，需對安全數據按存儲結構存儲，存儲前應對構件檢測屬性標定，構件ID編號由BIM模型生成。檢測實體用兩位十進制碼標定，根據檢測屬性包含關系。預制構件外觀參數對比分析是將施工參數與安全規則進行對比分析，利用二分法便于查找。對項目構件ID編號類型進行排序遍歷名稱類型實現掃描參數在安全規則數據庫中快速查找。

4 應用現狀和發展方向

BIM技術誕生于20世紀70年代，在不斷優化創新的背景下，BIM技術有著更加廣闊的應用空間，其中在建筑行業中也不例外。BIM技術落實把仿真模型以及仿真建筑物相互聯系，在實現依據仿真模型來傳遞數據，開展及時的核對檢測以及更新，從而建立更加準確的模型，落實對各環節的信息整理對比，最終給技術工作人員提供具有直觀化、便捷的信息平臺。BIM技術的核心是參數化建模，實現在記錄建筑施工圖和結構設計以及工廠的制造等內容，落實把其所表達的信息轉變成為信息化和數字化，能夠直觀看出各構件所存在的關聯，當前BIM技術在國內外逐漸發展成熟，并且更多的施工單位也正在廣泛采用BIM技術。

5 BIM技術在裝配式建筑中的應用

5.1 BIM技術在實現結構設計可視化中的應用

BIM技術是一種基于現代化信息技術背景下建筑設計應用，依據自身信息化的程序設計在實踐應用過程中將建筑結構的構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計信息的傳遞質量。在傳統的建筑結構設計過程中都是通過CAD軟件進行相關結構圖紙的繪制工作，這種工作模式下的建筑結構設計過程很難直觀地將建筑結構信息呈現出來，在一定程度上阻礙著用戶獲取信息的效率。而基于BIM技術應用下的建筑結構設計在初期階段就是通過建立三維實體結構模型進行設計，借助直觀的建筑結構呈現，可以幫助不同用戶從不同角度獲取建筑結構的相關信息，對建筑構件的基本信息和功能布局有一個全面的了解。在大型建筑結構的設計過程中，設計人員會通過動態演示的方式，幫助用戶直觀地對建筑結構各部位信息進行觀測，便于設計人員選擇出最佳設計方案，并及時的發現結構設計中存在的問題，從而不斷優化和提升結構設計的科學性和合理性。

5.2 構件生產階段的應用

施工人員在裝配式建筑結構施工期間利用BIM技術可將生產所需的預制構件相關信息直接上傳至數據平臺，各預制構件材料的數量、型號、規格等要求均可實時上傳，確保預制構件供應商在第一時間接收信息并開始生產與運輸，極大提升了施工現場工作效率。同時，可通過BIM數據平臺實時反饋，確保BIM模型參數滿足實際施工需求，規避因參數問題導致施工進度延緩的情況。為了確保各類型預制構建能夠在實際裝配式建筑構造中大限度發揮效用且滿足實際使用需求量，在應用BIM技術時需對預制構件展開參數化審核。在這一環節可通過RFID芯片對預制件的尺寸、材質加以修改調整，使之更滿足施工需求。BIM數據庫的建設與不斷完善可為后續工作打下基礎，確保預制構件供應商與施工方處于有效溝通狀態，確保裝配式建筑的供應配件與施工技術達到設計要求與實際施工需求。

5.3 BIM的二次開發

國家鼓勵突破核心軟件的技術瓶頸，構建瞄準國際前沿、知識產權自主可控的核心軟件體系，因此，不少企業在裝配式應用軟件中也做了一些嘗試。一些企業基于裝配式建筑建造方法，按照構件組合邏輯進行了BIM軟件開發。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、剪力墻進行結構計算，從而幫助工程配筋測算，形成設計和工廠的對接，最終實現構件工廠生產。但這里面依舊存在問題，設計與工廠生產對接不到位，如BIM自動生成構件詳圖傳送到工廠，而工廠員工則將數據通過人工輸入的方式將數據傳遞到數控機床上，這樣由于人活動的介入間接將信息流切斷，容易導致信息誤傳，而信息二次傳遞導致效率低下。BIM信息化平臺如何與工廠數控加工平臺實現數據直接交互是未來亟須突破的技術關鍵點。

5.4 檢測裝配式建筑的碰撞情況

在項目的設計過程中可以應用BIM技術來及時監測項目整體的碰撞情況，舉例來說，應用BIM技術借助于其自帶的軟件來檢測設計圖紙范圍之內的建筑管線布置、結構布置以及在縱向和橫向上的碰撞情況，及時發現構件之間的沖突問題，及時改進設計圖紙，在還未施工時就發現了這些問題，各個專業能夠更好地為設計工作服務，同時也節約了成本，與傳統的對設計方案的檢測驗證工作相比，應用BIM技術大大提高了整體的工作效率，當然在檢測碰撞情況工作中應用BIM技術還缺乏大量的實踐，在管理和使用的過程中也可能存在一些問題，需要我們在后續的工作逐步完善。

6 結束語

本文通過裝配式建筑對預制構件外觀質量檢測定量化處理，闡述BIM技術對預制砼構件外觀質檢方法。系統實現基于Revit二次開發技術的應用，通過檢測預警系統實現預制構件檢測信息化。通過對構件外觀尺寸檢測將不符合標準構件在BIM模型中高亮顯示。將檢測標準外面質檢通過定量化建立安全規則數據庫，可將檢測標準中檢測項定量化處理。