装配式建筑构件质量检测中的BIM技术应用

戴 伟 浙江省建工集团有限责任公司

1 前言

装配式建筑结构在施工形式上与传统建筑有所不同，改变了原有在施工现场配比混凝土并浇筑的形式，转变为预先将混凝土建筑构件生产完成后再送至施工现场直接装配[1]。包含施工中涉及阳台、立柱、隔板、梁等构件，直接在施工现场拼装即可。在安装方面只需通过构件预留的孔洞和钢筋匹配后再灌浆浇筑即可完成。装配施工形式工期短、工艺简单、环境影响小、施工成本低，因此具有较广泛发展空间。BIM技术是建立在3D基础上的数字模型，通过将建设项目信息加以改进实现技术支撑，属于建筑信息模型技术，可极大提升工作效率，并让内部工作结构得以优化，提升施工的安全保障。本文以装配式建筑结构施工和BIM技术为主线展开相关讨论。

2 BIM技术与装配式建筑概述

2.1 BIM技术

BIM技术的应用不仅给传统建筑施工、识图带来了方便，而且也为装配式建筑的设计、生产和建造带来了变革。BIM技术主要采用信息手段，整合建筑所有的信息，从设计、生产、施工到运营维护各个阶段建立相关数据模型，适时提供相关信息，对建筑实体和各类功能特征进行数字化表达。另一方面，BIM技术可以实现不同阶段不同部门数据的共享，使模型更具可视化、协调性、完备性、一致性和关联性等特征，做到多部门联合作业，节约时间，提高效率。使用BIM技术的三维设计，可以对装配式设计流程加以简化，不仅具有普通结构设计结果、预制构件形式和加工详图，而且能够将设计结果和相关数据导入预制工厂生产系统，转化为生产数据，利用生产出的构件和设计的模型结果，安排好现场的结构装配，实现全方位数字化的项目管理。

2.2 装配式建筑

在近些年发展中，绿色理念以及节能理念被应用在建筑工程施工中。从目前我国建筑工程施工中可以看出，建筑材料消耗问题以及施工烂尾情况不仅会为施工企业以及政府带来一定的经济损失问题，同时也会对自然环境产生影响。在此背景下，应加强装配式建筑施工工作。装配式建筑施工与搭积木的原理十分相似，实际上是在完成建筑项目主体结构设计后，对施工主体进行逐一搭配，各个节点以及辅助单位通常为成本材料或者半成品材料。其主要建筑特点是施工工作更加方便，有着较小的成本投入，同时建筑的质量与安全得到保障。因此，在许多建筑工程施工中都采取该种施工方式，以达到良好建筑效果。

3 装配式建筑构件BIM系统质量检测分析

预制构件质检是通过对比分析构件设计值，判断误差是否在允许范围。现有检测方式为人工计算对比，安全规则数据库由检测标准与构件设计参数数据构成，检测标准误差范围分为直接与间接参数，直接参数是给定施工预制构件参数允许误差范围，将数据与标准分析，在施工标准范围内为止。装配式项目有预制楼板类构件，预制梁柱桁架类构件等，构件检测属性包括尺寸规格，对角线差，预留孔洞等。判断构件是否符合标准要求需检测属性较多，需对安全数据按存储结构存储，存储前应对构件检测属性标定，构件ID编号由BIM模型生成。检测实体用两位十进制码标定，根据检测属性包含关系。由于构件种类多，人工测量误差大，3D激光扫描技术广泛应用。利用3D激光扫描技术提取CAD建筑模型，3D激光扫描技术获取数据可在Autodesk环境下进行数据交换。三维激光扫描支持对重叠点云自动选取佳数据，利用后处理软件对点云数据处理，剔除不好的数据。利用GeomagicStudio软件在逆向工程中应用，将扫描得到点云数据经Geomagic前期处理。装配式项目有预制楼板类构件，预制梁柱桁架类构件等，构件检测属性包括尺寸规格，对角线差，预留孔洞等。判断构件是否符合标准要求需检测属性较多，需对安全数据按存储结构存储，存储前应对构件检测属性标定，构件ID编号由BIM模型生成。检测实体用两位十进制码标定，根据检测属性包含关系。预制构件外观参数对比分析是将施工参数与安全规则进行对比分析，利用二分法便于查找。对项目构件ID编号类型进行排序遍历名称类型实现扫描参数在安全规则数据库中快速查找。

4 应用现状和发展方向

BIM技术诞生于20世纪70年代，在不断优化创新的背景下，BIM技术有着更加广阔的应用空间，其中在建筑行业中也不例外。BIM技术落实把仿真模型以及仿真建筑物相互联系，在实现依据仿真模型来传递数据，开展及时的核对检测以及更新，从而建立更加准确的模型，落实对各环节的信息整理对比，最终给技术工作人员提供具有直观化、便捷的信息平台。BIM技术的核心是参数化建模，实现在记录建筑施工图和结构设计以及工厂的制造等内容，落实把其所表达的信息转变成为信息化和数字化，能够直观看出各构件所存在的关联，当前BIM技术在国内外逐渐发展成熟，并且更多的施工单位也正在广泛采用BIM技术。

5 BIM技术在装配式建筑中的应用

5.1 BIM技术在实现结构设计可视化中的应用

BIM技术是一种基于现代化信息技术背景下建筑设计应用，依据自身信息化的程序设计在实践应用过程中将建筑结构的构件通过三维模型的方式直观地展示给用户群体，从而有效提升建筑设计信息的传递质量。在传统的建筑结构设计过程中都是通过CAD软件进行相关结构图纸的绘制工作，这种工作模式下的建筑结构设计过程很难直观地将建筑结构信息呈现出来，在一定程度上阻碍着用户获取信息的效率。而基于BIM技术应用下的建筑结构设计在初期阶段就是通过建立三维实体结构模型进行设计，借助直观的建筑结构呈现，可以帮助不同用户从不同角度获取建筑结构的相关信息，对建筑构件的基本信息和功能布局有一个全面的了解。在大型建筑结构的设计过程中，设计人员会通过动态演示的方式，帮助用户直观地对建筑结构各部位信息进行观测，便于设计人员选择出最佳设计方案，并及时的发现结构设计中存在的问题，从而不断优化和提升结构设计的科学性和合理性。

5.2 构件生产阶段的应用

施工人员在装配式建筑结构施工期间利用BIM技术可将生产所需的预制构件相关信息直接上传至数据平台，各预制构件材料的数量、型号、规格等要求均可实时上传，确保预制构件供应商在第一时间接收信息并开始生产与运输，极大提升了施工现场工作效率。同时，可通过BIM数据平台实时反馈，确保BIM模型参数满足实际施工需求，规避因参数问题导致施工进度延缓的情况。为了确保各类型预制构建能够在实际装配式建筑构造中大限度发挥效用且满足实际使用需求量，在应用BIM技术时需对预制构件展开参数化审核。在这一环节可通过RFID芯片对预制件的尺寸、材质加以修改调整，使之更满足施工需求。BIM数据库的建设与不断完善可为后续工作打下基础，确保预制构件供应商与施工方处于有效沟通状态，确保装配式建筑的供应配件与施工技术达到设计要求与实际施工需求。

5.3 BIM的二次开发

国家鼓励突破核心软件的技术瓶颈，构建瞄准国际前沿、知识产权自主可控的核心软件体系，因此，不少企业在装配式应用软件中也做了一些尝试。一些企业基于装配式建筑建造方法，按照构件组合逻辑进行了BIM软件开发。如对装配式框架和装配式剪力墙作了一些分析，最终能够通过软件对梁、柱、剪力墙进行结构计算，从而帮助工程配筋测算，形成设计和工厂的对接，最终实现构件工厂生产。但这里面依旧存在问题，设计与工厂生产对接不到位，如BIM自动生成构件详图传送到工厂，而工厂员工则将数据通过人工输入的方式将数据传递到数控机床上，这样由于人活动的介入间接将信息流切断，容易导致信息误传，而信息二次传递导致效率低下。BIM信息化平台如何与工厂数控加工平台实现数据直接交互是未来亟须突破的技术关键点。

5.4 检测装配式建筑的碰撞情况

在项目的设计过程中可以应用BIM技术来及时监测项目整体的碰撞情况，举例来说，应用BIM技术借助于其自带的软件来检测设计图纸范围之内的建筑管线布置、结构布置以及在纵向和横向上的碰撞情况，及时发现构件之间的冲突问题，及时改进设计图纸，在还未施工时就发现了这些问题，各个专业能够更好地为设计工作服务，同时也节约了成本，与传统的对设计方案的检测验证工作相比，应用BIM技术大大提高了整体的工作效率，当然在检测碰撞情况工作中应用BIM技术还缺乏大量的实践，在管理和使用的过程中也可能存在一些问题，需要我们在后续的工作逐步完善。

6 结束语

本文通过装配式建筑对预制构件外观质量检测定量化处理，阐述BIM技术对预制砼构件外观质检方法。系统实现基于Revit二次开发技术的应用，通过检测预警系统实现预制构件检测信息化。通过对构件外观尺寸检测将不符合标准构件在BIM模型中高亮显示。将检测标准外面质检通过定量化建立安全规则数据库，可将检测标准中检测项定量化处理。