装配式建筑构件质量检测中的BIM技术应用

装配式建筑构件质量检测中的 BIM技术应用

王光新

中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海 市 200135

摘要：在国家的大力提倡下，预制装配式建筑已成为当前建筑业的风向标，构件作为装配式建筑不可或缺的组成部分，在其建造过程中发挥着举足轻重的作用。将BIM技术引入装配式建筑中，实现构件生命周期信息模型集成，建设、设计、施工单位等部门可通过BIM提供信息平台协同工作。为预防装配式建筑施工中因构件质量不达标造成风险，利用BIM对预制构件监测，对BIM模型中构件检测属性进行定量化处理，利用3D扫描激光技术对构件制作过程等外观参数进行监测，通过条形码信息建立索引，实现检测属性快速对比分析。

关键词：装配式建筑；构件；质量检测；BIM技术

引言

随着我国装配式建筑市场规模扩大，装配式建筑迅速发展，BIM技术成为装配式建筑发展中的重要技术手段，提高信息在各阶段的传递，实现对装配式建筑全生命周期管理。装配式建筑由于工期短等优点得到快速发展，施工过程包括工厂加工生产与安装阶段。目前针对BIM在施工项目中的安全管理用于传统施工防坠落预警，装配式建筑用于针对预制构件设计信息跟踪。

1BIM技术

BIM(即Building Information Modeling)技术是建筑信息模型的缩写，它以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的可视化工程数据模型。这种模型服务于建筑全生命周期管理BLM(Building Lifecycle Management)，对建筑工程项目的设计、施工、运维等各个阶段的工作进行指导，实现工程信息的共享与传递，是项目的实际管控者。BIM技术是对建筑工程项目设计、施工以及运维阶段情况的真实反应，它具有以下5个特点：（1）可视化：BIM技术可将平面图纸转化为3D立体呈现，也可对整个项目的建设全过程进行动画演示，使建筑的设计、施工、运维过程等均在可视化环境下开展；（2）协同性：每个工程项目都包含大量的信息，BIM技术可将其分类整合处理，保证信息的协同，特别是在设计过程中对各专业间的碰撞问题进行协调处理，实现设计与实际施工信息的协同；（3）可模拟性：在施工阶段借助4D/5D模拟，实现项目成本控制并得到合理的施工组织设计，确保工程进度不受影响；（4）可优化性：BIM技术可以将项目实际信息与计划信息进行比较处理，经过对施工计划的科学优化，为后期施工提供最优的施工方案，实现各个施工工序的合理衔接；(5)可出图性:BIM技术对建筑结构实现了3D可视化仿真模拟与方案优化之后，形成管线综合图和结构孔洞预留的大样图，避免后期施工错误。

2装配式建筑工程施工过程中BIM技术的应用

2.1预制构件的应用

装配式建筑工程施工过程中最重要的部分就是预制结构的构件，这是保证装配式建筑工程质量最关键的部分。在工程施工前对预制结构的设计及施工后对构件的生产都能够体现BIM技术的应用。在工程的设计阶段，BIM技术利用其高效的数据搜集处理功能，将建筑工程的信息进行整理，对这些信息进行参数化处理，通过BIM模型设计出合理的方案，同时借助BIM技术的模拟手段对工程设计进行检测勘验，减小工程图与实际的误差，及时修改优化不合理的设计结构，有效提高了预制构件的科学性和标准化。在预制构件的生产中，同样运用了BIM技术的数据尽可能减少图纸与实物构件之间的误差。通过BIM技术将构件的信息数据传递给生产商，让生产商直接了解构件的尺寸大小、材料使用，能够提高构件的质量和精确度，提高之后的装配过程的效率。

2.2工程施工的应用

工程施工过程中通过BIM技术的信息整理和保存，直观地把握整体工程施工情况，合理调配工程施工技术设备，统筹制定整体工程施工的规划，也能够通过实际情况及时制定下一阶段的施工计划。装配式建筑工程比传统工程的工序更加复杂，开发商选择在施工管理中应用BIM技术，能够满足装配式建筑施工的高要求高标准，同时能够避免施工中混乱情况的发生，保证施工能够合理有序地进行。除此之外，运用BIM技术能够准确检测每个施工点的施工情况，在紧急状况来临的时候能够及时发现并且第一时间就给出科学合理的应急方案，有效地控制工程施工中的各项风险。装配式建筑的热度在未来会只增不减，而BIM技术具有的先进、高效、便捷的优势，能够解决装配式建筑工程施工过程中许多复杂的情况，提高整体建筑工程的施工效果。BIM技术通过对数据信息的处理，运用数字化三维模型进行设计和对实际情况的模拟实验，设计合理科学的工程图，规范了预制构件生产标准，简化了装配中许多繁琐的步骤，提高整体建筑的施工效率，同时还能够保证装配式建筑的施工质量，并且施工过程中存在的风险也得到了有效地监管和控制。BIM技术是未来装配式建筑工程的发展中必不可少的一项技术手段，开发商应该深入了解BIM技术的优势，并且探究如何将其在建筑施工过程中最大程度的发挥出来，推动装配式建筑的发展。

3装配式建筑构件质量风险检测系统架构设计

风险监测系统基于BIM构建操作平台，对比分析来源不同数据库文件，检测预制构件是否满足标准要求。以Autodesk Revit软件为平台，以IFC标准为数据在不同软件传递标准进行开发实现质检功能，系统包括数据层，应用层等。感知层由系统监控设备组成，通过施工过程不同参与主体对构件外观缺陷检测，通过BIM模型中ID编号在三维模型中定位。BIM模型中包含具体参数，通过C#语言调用预制构件设计参数，对施工检测标准定量化处理。服务层实现数据集成，将设计方设计要求与制造商检测结果交换分析，将生产预制构件通过监理方质检，将预制构件参数交设计方进行验算核对，设计方将验算结果返回给施工方，实现预制构件调运安装质检。质检预警系统基于BIM模型对预制构件施工参数进行监测预警。系统分为安全规则数据库建立与BIM模型参数调用处理。结合预制构件BIM模型参数，确定构件检测项。将设计参数标准定量化按存储结构存储于数据库，作为自动检测对比依据。对预制构件用条形码标定，将数据按条形码标定属性计算处理。按条形码标定需检测属性比较扫描参数，检测外观尺寸是否符合标准要求。对表面缺陷检测将点云数据进行曲面拟合，判断法向量角度偏差，通过偏差值判断构件表面缺陷。

4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。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，利用二分法遍历查找。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。

结束语

预制装配式建筑构件作为装配式建筑的最小构成单元，利用BIM技术实现了标准化、精细化设计，同时建立标准的装配式建筑构件库，有助于构件的标准化、规模化生产；以构件质量检测系统对构件生产质量进行实时检测，保障构件的生产质量；借助BIM技术建立装配式建筑工程信息共享平台，自动调配构件生产速度、输送数量，同时基于BIM技术协同性、可视性的特点，实现了对现场施工装配过程的3D动画模拟，有利于及时发现存在的施工隐患，掌握对实际施工过程的有效控制，同时也实现了对后期运维阶段的高效监测与管理。

参考文献

[1]杨宇沫.基于BIM的装配式建筑智慧建造管理体系研究[D].西安科技大学，2020.

[2]刘鑫.装配式建筑施工过程质量影响因素评价及应用研究[D].西华大学，2020.

[3]许蓝月，单贺明，黄春阳.基于BIM技术的装配式建筑构件的应用[J].安阳工学院学报，2019，18（6）：80-82.