BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中的運(yùn)用
劉新華-海南浙大鋼構(gòu)有限公司
瀏覽次數(shù)：864次發(fā)布時間：2023/06/18
摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，城市化加快了建設(shè)的腳步，人們對于裝配式建筑的市場需求也在不斷攀升，裝配式建筑有建設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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題現(xiàn)狀，還可以強(qiáng)化工程建設(shè)目標(biāo)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(jié)構(gòu)施工階段的應(yīng)用展開了分析和研究。
關(guān)鍵詞：BIM+AI技術(shù)；裝配式鋼結(jié)構(gòu)；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(xiàn)場進(jìn)行嚴(yán)格的管控。以鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑施工為例，其現(xiàn)場管控就是以傳統(tǒng)建筑施工為基礎(chǔ)，對建筑各工序在施工過程中的質(zhì)量控制和現(xiàn)場施工管理模式，進(jìn)行研究和探索。管控目的是使工程質(zhì)量更趨于安全，滿足人們對建筑質(zhì)量的要求。為了在最大程度上確�，F(xiàn)場施工安全，在管控的過程中可采用模塊化設(shè)計(jì)施工模式，施工現(xiàn)場可以進(jìn)行高度標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)并且安裝完畢。在裝配式建筑施工現(xiàn)場，在確保施工質(zhì)量和進(jìn)度的前提下，還必須把施工過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(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
首先，BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與建造中的使用可以提高不同部門之間的溝通效率，增強(qiáng)利益相關(guān)方之間的協(xié)調(diào)性，有助于縮短建設(shè)周期，顯著優(yōu)化施工環(huán)節(jié)，減少工作量，提高施工效率。其次，可以提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量。通過建筑建模，BIM技術(shù)可以提前發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，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(jié)構(gòu)建筑自重輕、強(qiáng)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(jié)的資源消耗。一方面，它可以通過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑材料的最大利用；另一方面，得益于標(biāo)準(zhǔn)化施工環(huán)節(jié)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(jié)構(gòu)的創(chuàng)新平臺，能夠靈活應(yīng)用和驗(yàn)證建筑行業(yè)最新的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，大大提升施工過程的集約化程度，有利于推動整個行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2 BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中的運(yùn)用
2.1 創(chuàng)建BIM結(jié)構(gòu)信息模型
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在規(guī)劃階段提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，通過軟件交互自動創(chuàng)建結(jié)構(gòu)布局，并自動生成梁柱節(jié)點(diǎn)、梁梁節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而生成二維、三維鋼結(jié)構(gòu)加工圖，從建模到出圖全部AI自動完成，人工僅完成最終的出圖校對即可。將完成的BIM結(jié)構(gòu)模型通過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入結(jié)構(gòu)工程軟件，在其中簡化模型、修改和改進(jìn)計(jì)算，調(diào)整BIM結(jié)構(gòu)模型，直至最終交付。目前國內(nèi)的建筑規(guī)劃周期很短，而人工建模時間較長，在建筑方案設(shè)計(jì)階段沒有考慮創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型。AI技術(shù)的應(yīng)用則可以先由平面方案圖智能化生成BIM模型，在BIM結(jié)構(gòu)模型中對其進(jìn)行修改，再將其導(dǎo)入計(jì)算軟件，進(jìn)行計(jì)算和修改，大大提高了由平面至三維由抽象到具象的設(shè)計(jì)效率。
2.2 構(gòu)件進(jìn)場和裝車順序管控
采用BIM+AI技術(shù)建立構(gòu)件參數(shù)和外觀尺寸，為構(gòu)件提供基本信息和依據(jù)，并進(jìn)一步提供裝車順序及安裝順序建議。具體包括：了解施工現(xiàn)場構(gòu)件安裝需求情況，自動生成加工、運(yùn)輸、安裝順序及相應(yīng)的構(gòu)件清單。對超常規(guī)構(gòu)件提出吊裝安全措施建議方案。構(gòu)件裝車前按照先卸后裝的原則進(jìn)行作業(yè)，卸車操作時須注意吊裝件與預(yù)制件之間的距離控制，防止構(gòu)件因自重造成錯位碰撞；提前做好安全防護(hù)工作保證整個裝運(yùn)過程萬無一失。在運(yùn)輸過程中注意合理設(shè)置運(yùn)輸線路以保證構(gòu)件與車輛的安全通行，避免因超重造成交通事故。在裝運(yùn)過程中要防止不穩(wěn)定、不連續(xù)的情況產(chǎn)生；在裝車完成后要及時檢查各承載點(diǎn)是否存在不穩(wěn)或破損情況。
2.3 施工安裝階段
利用BIM+AI技術(shù)可以模擬整個施工現(xiàn)場，對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)場以及吊裝進(jìn)行技術(shù)分析，明確整個工程的施工順序，優(yōu)化施工工期，排查施工中存在的問題，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(gòu)建模型與各專業(yè)模型進(jìn)行合并，匯聚所有模型的功能，整合相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行施工過程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高效傳輸。BIM還可以進(jìn)行5D動態(tài)的施工模擬，對于鋼結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的施工作業(yè)來說，將所有的任務(wù)與計(jì)劃導(dǎo)入進(jìn)BIM系統(tǒng)中，明確工程進(jìn)度與三維模型的數(shù)據(jù)連接，根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行安裝工時分配。通過BIM+AI+全站儀定位技術(shù)，還可以對模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際施工數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并分析，根據(jù)存在的數(shù)據(jù)差異，排查在施工過程中存在的問題。
2.4 深化出圖
通過創(chuàng)建三維模型，以模型為基準(zhǔn)，利用深化設(shè)計(jì)軟件，生成鋼結(jié)構(gòu)加工制作詳圖及零件圖、布置圖及材料清單信息等內(nèi)容，通過導(dǎo)出的數(shù)據(jù)信息、生成的工程量清單和數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)物資采購部門對材料采購的精細(xì)化控制，避免材料浪費(fèi)；為商務(wù)部的招投標(biāo)、施工工程量結(jié)算提供數(shù)據(jù)支撐；方便生產(chǎn)制造部及時掌握生產(chǎn)加工順序、下料量及尺寸規(guī)格，更能做到對生產(chǎn)精度及供應(yīng)進(jìn)度的把控；對施工技術(shù)人員來說，通過生成的三維模型，優(yōu)化施工安裝順序，模擬構(gòu)件拼裝、設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)安裝吊裝位置，提前預(yù)留設(shè)備及管線施工空間，為施工提供專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、加工、施工的準(zhǔn)確性和時效性。
2.5 基于BIM+AI的施工管理應(yīng)用
施工進(jìn)度管控——在智慧工地平臺中錄入施工進(jìn)度計(jì)劃，同時錄入實(shí)際施工進(jìn)度。通過二者對比分析，可以發(fā)現(xiàn)在施工過程中影響施工進(jìn)度的因素，及時作出調(diào)整，確保施工進(jìn)度。質(zhì)量安全管控——利用移動端BIM軟件采集現(xiàn)場質(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(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)問題并提供類似工程案例，進(jìn)而生成整改建議及后續(xù)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——智能門禁系統(tǒng)與智慧工地平臺關(guān)聯(lián)，勞務(wù)人員刷卡入場。實(shí)時監(jiān)控場內(nèi)勞務(wù)用工情況，以便靈活調(diào)整。BIM+AI模型結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，通過BIM數(shù)據(jù)+AI自動化分析系統(tǒng)精確制定相關(guān)材料計(jì)劃，并按照不同階段輸出相應(yīng)工程量，方便現(xiàn)場快速、精準(zhǔn)提取所需的數(shù)據(jù)。
3 結(jié)束語
綜上所述，BIM+AI技術(shù)具有優(yōu)化性、可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、大數(shù)據(jù)積累并自動分析等特點(diǎn)，并且BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中可以發(fā)揮出提前計(jì)劃、預(yù)判問題、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(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)質(zhì)量，還能夠合理進(jìn)行工程造價成本的調(diào)控。BIM+AI技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在了前期設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)加工階段、施工安裝階段以及運(yùn)維作業(yè)階段。加強(qiáng)BIM+AI技術(shù)的應(yīng)用可以有效地進(jìn)行質(zhì)量控制，規(guī)范設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工和安裝環(huán)節(jié)，確保順利施工以及驗(yàn)收合格，促進(jìn)裝配式建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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