BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構住宅建設中的運用
劉新華-海南浙大鋼構有限公司
瀏覽次數：2214次發(fā)布時(shí)間：2023/06/18
摘要：隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，城市化加快了建設的腳步，人們對于裝配式建筑的市場(chǎng)需求也在不斷攀升，裝配式建筑有建設速度快、受外部環(huán)境影響的因素少、可以減輕人力資源的投入成本等優(yōu)點(diǎn)。對裝配式鋼結構施工的進(jìn)度、質(zhì)量、安全等管理，可以借助BIM+AI技術(shù)優(yōu)化裝配式鋼結構的施工順序，在很大程度上改變裝配式建筑工程的施工管理問(wèn)題現狀，還可以強化工程建設目標的管控能力，提高裝配式建筑的進(jìn)度、質(zhì)量與安全，降低建筑行業(yè)投入的成本。本文針對BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構施工階段的應用展開(kāi)了分析和研究。
關(guān)鍵詞：BIM+AI技術(shù)；裝配式鋼結構；施工階段
引言
為確保裝配式建筑施工的安全，需針對施工現場(chǎng)進(jìn)行嚴格的管控。以鋼結構裝配式建筑施工為例，其現場(chǎng)管控就是以傳統建筑施工為基礎，對建筑各工序在施工過(guò)程中的質(zhì)量控制和現場(chǎng)施工管理模式，進(jìn)行研究和探索。管控目的是使工程質(zhì)量更趨于安全，滿(mǎn)足人們對建筑質(zhì)量的要求。為了在最大程度上確�，F場(chǎng)施工安全，在管控的過(guò)程中可采用模塊化設計施工模式，施工現場(chǎng)可以進(jìn)行高度標準化設計，按照標準生產(chǎn)并且安裝完畢。在裝配式建筑施工現場(chǎng)，在確保施工質(zhì)量和進(jìn)度的前提下，還必須把施工過(guò)程中的各工序控制到位。這樣才能保證建筑工程的質(zhì)量。
1 BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構中的應用
首先，BIM技術(shù)在裝配式鋼結構建筑設計與建造中的使用可以提高不同部門(mén)之間的溝通效率，增強利益相關(guān)方之間的協(xié)調性，有助于縮短建設周期，顯著(zhù)優(yōu)化施工環(huán)節，減少工作量，提高施工效率。其次，可以提高裝配式鋼結構建筑的質(zhì)量。通過(guò)建筑建模，BIM技術(shù)可以提前發(fā)現建筑設計中的薄弱環(huán)節，進(jìn)行有針對性的優(yōu)化，改進(jìn)施工工藝，提高建筑的整體施工質(zhì)量。并能充分發(fā)揮裝配式鋼結構建筑自重輕、強度高的優(yōu)勢，使建筑空間布局更加靈活。此外，還可以減少施工環(huán)節的資源消耗。一方面，它可以通過(guò)建筑結構的優(yōu)化，實(shí)現建筑材料的最大利用；另一方面，得益于標準化施工環(huán)節的實(shí)施，可以減少污染物的產(chǎn)生，從而減少對環(huán)境的影響，降低能源消耗，提高建筑的綜合效益。最后， BIM+AI技術(shù)作為裝配式鋼結構的創(chuàng )新平臺，能夠靈活應用和驗證建筑行業(yè)最新的設計理念和技術(shù)，大大提升施工過(guò)程的集約化程度，有利于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)轉型升級，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展結構優(yōu)化。
2 BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構住宅建設中的運用
2.1 創(chuàng )建BIM結構信息模型
結構設計師在規劃階段提供結構設計模型，通過(guò)軟件交互自動(dòng)創(chuàng )建結構布局，并自動(dòng)生成梁柱節點(diǎn)、梁梁節點(diǎn)，進(jìn)而生成二維、三維鋼結構加工圖，從建模到出圖全部AI自動(dòng)完成，人工僅完成最終的出圖校對即可。將完成的BIM結構模型通過(guò)數據接口導入結構工程軟件，在其中簡(jiǎn)化模型、修改和改進(jìn)計算，調整BIM結構模型，直至最終交付。目前國內的建筑規劃周期很短，而人工建模時(shí)間較長(cháng)，在建筑方案設計階段沒(méi)有考慮創(chuàng )建建筑結構模型。AI技術(shù)的應用則可以先由平面方案圖智能化生成BIM模型，在BIM結構模型中對其進(jìn)行修改，再將其導入計算軟件，進(jìn)行計算和修改，大大提高了由平面至三維由抽象到具象的設計效率。
2.2 構件進(jìn)場(chǎng)和裝車(chē)順序管控
采用BIM+AI技術(shù)建立構件參數和外觀(guān)尺寸，為構件提供基本信息和依據，并進(jìn)一步提供裝車(chē)順序及安裝順序建議。具體包括：了解施工現場(chǎng)構件安裝需求情況，自動(dòng)生成加工、運輸、安裝順序及相應的構件清單。對超常規構件提出吊裝安全措施建議方案。構件裝車(chē)前按照先卸后裝的原則進(jìn)行作業(yè)，卸車(chē)操作時(shí)須注意吊裝件與預制件之間的距離控制，防止構件因自重造成錯位碰撞；提前做好安全防護工作保證整個(gè)裝運過(guò)程萬(wàn)無(wú)一失。在運輸過(guò)程中注意合理設置運輸線(xiàn)路以保證構件與車(chē)輛的安全通行，避免因超重造成交通事故。在裝運過(guò)程中要防止不穩定、不連續的情況產(chǎn)生；在裝車(chē)完成后要及時(shí)檢查各承載點(diǎn)是否存在不穩或破損情況。
2.3 施工安裝階段
利用BIM+AI技術(shù)可以模擬整個(gè)施工現場(chǎng)，對于裝配式鋼結構的進(jìn)場(chǎng)以及吊裝進(jìn)行技術(shù)分析，明確整個(gè)工程的施工順序，優(yōu)化施工工期，排查施工中存在的問(wèn)題，有效地提高施工的質(zhì)量與效率。利用BIM技術(shù)集成性的優(yōu)勢，可以將各種建筑構建模型與各專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行合并，匯聚所有模型的功能，整合相關(guān)的數據進(jìn)行施工過(guò)程優(yōu)化，實(shí)現信息數據的高效傳輸。BIM還可以進(jìn)行5D動(dòng)態(tài)的施工模擬，對于鋼結構模型構件的施工作業(yè)來(lái)說(shuō)，將所有的任務(wù)與計劃導入進(jìn)BIM系統中，明確工程進(jìn)度與三維模型的數據連接，根據施工進(jìn)度進(jìn)行安裝工時(shí)分配。通過(guò)BIM+AI+全站儀定位技術(shù)，還可以對模擬數據與實(shí)際施工數據進(jìn)行收集并分析，根據存在的數據差異，排查在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題。
2.4 深化出圖
通過(guò)創(chuàng )建三維模型，以模型為基準，利用深化設計軟件，生成鋼結構加工制作詳圖及零件圖、布置圖及材料清單信息等內容，通過(guò)導出的數據信息、生成的工程量清單和數據報表，實(shí)現物資采購部門(mén)對材料采購的精細化控制，避免材料浪費；為商務(wù)部的招投標、施工工程量結算提供數據支撐；方便生產(chǎn)制造部及時(shí)掌握生產(chǎn)加工順序、下料量及尺寸規格，更能做到對生產(chǎn)精度及供應進(jìn)度的把控；對施工技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)生成的三維模型，優(yōu)化施工安裝順序，模擬構件拼裝、設備和鋼結構安裝吊裝位置，提前預留設備及管線(xiàn)施工空間，為施工提供專(zhuān)業(yè)的技術(shù)指導。實(shí)現設計、加工、施工的準確性和時(shí)效性。
2.5 基于BIM+AI的施工管理應用
施工進(jìn)度管控——在智慧工地平臺中錄入施工進(jìn)度計劃，同時(shí)錄入實(shí)際施工進(jìn)度。通過(guò)二者對比分析，可以發(fā)現在施工過(guò)程中影響施工進(jìn)度的因素，及時(shí)作出調整，確保施工進(jìn)度。質(zhì)量安全管控——利用移動(dòng)端BIM軟件采集現場(chǎng)質(zhì)量、安全等隱患影像資料上傳至智慧工地平臺，利用AI大數據分析，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題并提供類(lèi)似工程案例，進(jìn)而生成整改建議及后續避免措施，保證施工質(zhì)量，杜絕安全隱患。施工人員實(shí)名制管控——智能門(mén)禁系統與智慧工地平臺關(guān)聯(lián)，勞務(wù)人員刷卡入場(chǎng)。實(shí)時(shí)監控場(chǎng)內勞務(wù)用工情況，以便靈活調整。BIM+AI模型結合現場(chǎng)實(shí)際施工情況，通過(guò)BIM數據+AI自動(dòng)化分析系統精確制定相關(guān)材料計劃，并按照不同階段輸出相應工程量，方便現場(chǎng)快速、精準提取所需的數據。
3 結束語(yǔ)
綜上所述，BIM+AI技術(shù)具有優(yōu)化性、可視化、模擬性、協(xié)調性、大數據積累并自動(dòng)分析等特點(diǎn)，并且BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構施工中可以發(fā)揮出提前計劃、預判問(wèn)題、智能分析并建議等重要的作用，提高裝配式建筑工程管理水平，有助于加強鋼結構施工方案設計質(zhì)量，還能夠合理進(jìn)行工程造價(jià)成本的調控。BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結構施工中的應用主要體現在了前期設計階段、生產(chǎn)加工階段、施工安裝階段以及運維作業(yè)階段。加強BIM+AI技術(shù)的應用可以有效地進(jìn)行質(zhì)量控制，規范設計、生產(chǎn)、加工和安裝環(huán)節，確保順利施工以及驗收合格，促進(jìn)裝配式建筑業(yè)的可持續發(fā)展。
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