探索智能钢筋加工系统在40m预制箱梁钢筋施工中的应用

陈天峰 刘绍凯

摘 要：传统的钢筋下料方式存在信息流通不对称、效率低、钢筋原材料计划不准、成品信息追踪难、各环节重复数据录入和分析等缺点，需要非常专业的工程师下料及技术交底。而基于BIM技术的钢筋自动化建模技术，建模效率高、并能与钢筋加工机器接口对接实现自动化加工、最关键的是还能实现余料的自动分类与再利用。此外，基于BIM技术的智能化钢筋加工自动化程度高，大大提高生产效率，可以有效缩短工程工期;同时还能保证施工现场文明整洁，排除由于钢筋加工生产带来的不安全隐患。精准、高效、简洁、自动化、绿色环保等正是基于BIM技术的钢筋智能化加工的亮点。

关键词：钢筋自动化建模技术;钢筋模型信息;钢筋参数信息;下料长度;系统误差

1引言

目前预制构件厂或钢筋加工中心的钢筋深化设计和加工的自动化程度仍较低，采用传统的钢筋翻样方法，打印成钢筋料单，手动录入到钢筋加工设备， 完成钢筋加工。该方式人工成本高、效率低，并且对于复杂构件容易出现钢筋冲突， 绑扎时需要二次加工，费时费力。

针对以上问题，本文提出一种基于BIM技术的预制构件钢筋深化建模指导智能加工技术，通过基于BIM的维深化设计保障钢筋翻样质量，避免冲突;通过二次开发软件，将钢筋模型自动生成钢筋加工单，直接下发钢筋加工設备进行自动加工，减少劳动力投入。

2 BIM模型和钢筋设备对接的实施方案

2.1BIM模型和钢筋设备对接步骤：

（1）把BIM的钢筋模型信息上传到到设备后台软件;

（2）设备后台软件和生产设备实现数据交互;

说明：BIM和生产软件的对接是两个软件信息互通的结果。

2.2目前BIM模型和智能钢筋加工设备对接的方式

（1）通过调用厂商提供的软件接口，把要生产的加工任务信息给到生产软件（简称接口对接）;

（2）BIM模型信息（revit）导出为EXCEL数据，EXCEL的数据导入信息处理软件（简称EXCEL对接，该方法操作简单，可实施性难度较小）;

（3）BIM模型导出BVBS格式，解析BVBS数据，BVBS的格式目前BIM软件PlanBar支持效果较好;

（4）针对BIM软件Bentely系列ProStructures，可以导出XML格式，根据XML格式发接口版本识别，目前最主要的钢筋参数信息，边长、角度导出是没有问题的（不太成熟）。

针对实际情况，40m预制箱梁常规钢筋只有123种，而且尺寸信息都大致相同，计划采用第二种方式实现对接，采用EXCEL作为中转格式的优势是操作相对简单，尺寸信息校正更为方便快捷，而且一次校正后此梁型可以重复使用，比较符合目前预制梁场的实际情况。

2.3 EXCEL格式中转的详细步骤

第一步：从不低于LOD350精度的revit模型里导出钢筋模型信息，给出的EXCEL格式的钢筋尺寸及型号信息;

第二步：把EXCEL信息导入智能设备后台处理软件;

第三步：试生产，将后台软件加工任务中钢筋信息发送至设备进行生产;

第四步：检查半成品钢筋尺寸是否满足要求;

第五步：根据检查结果调整后台软件中钢筋尺寸信息。

第六步：反复检查校核，直到生产出的半成品满足设计要求;

第七步：根据生产计划直接从设备调取钢筋信息进行排产。

3 BIM模型信息与软件对接计算方法

说明：生产设备的加工和图形的边长有关系，加工参数是根据图形边长的参数确定的，总长度是根据各个边长以及角度的折算率计算出来的，因此，BIM导出的数据要包含【图形的边长、角度】【钢筋的规格】【钢筋的直径】等信息，生产设备就是根据导入的边长、角度进行加工生产。其中断料长度的计算，由设备后台软件完成计算，具体计算公式如下：

下料长度=边长总和-量度长度之和（其中量度长度之和是根据钢筋直径和角度计算得出）

如图所示：

参数值为：a=500，∠ab=90，b=1000，∠bc=90，c=500，钢筋规格为HPB400，直径=20;

说明：这些参数【500、90、1000、90、500、HPB400、直径20】都必须是BIM模型导出的信息里包含的内容;

则断料长度=500+1000+500-2*20-2*20=1920mm

4 设备系统误差系数计算方法

经上述计算钢筋参数导入设备生产后，生产出的半成品件与半成品大样图会存在一定误差，这个误差就是设备加工的系统误差。此时我们就需要计算出每台型号设备利用BIM信息加工的系统误差系数，在做钢筋参数计算时不同的角度、长度乘以相应的系数，最后生产出符合要求的半成品件。

设备系统误差系数计算方法如下（以天津建科G2W50为例）：

利用原始BIM模型信息生产N28门筋3根，40m箱梁N28钢筋数据如下图所示，分别与标准大样图进行对比，计算出每根钢筋每个角度和边长的误差做平均计算，以76°角为例。

计算公式为：误差系数;

同理，其余边长与角度都据此计算出误差系数，据此修改BIM模型参数再下发设备生产，重复上述步骤直至半成品件与大样图完全一致。此时的BIM模型参数即为可知道生产的深化模型，以此制作出一孔箱梁的钢筋生产订单，每次生产即可直接调用。

5 结语

BIM技术的应用是建筑工程管理领域的重大革新，其实现了建筑工程管理的数字化和程序化，从而有效实现资源的最大化利用，BIM技术与钢筋加工设备对接的应用，极大的降低了人力成本，并解决了钢筋工程的质量问题和管理困惑。建筑产业智能化、工业化、自动化发展是行业发展、创新融合和科技进步的必经之路，因此，通过BIM技术结合智能加工设备完成生产任务，是建筑产业转型的重要发展方向和突破口。

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