BIM+AI技術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：1664次發布時間：2023/06/18
摘要：隨著社會經濟的發展，科學技術的進步，城市化加快了建設的腳步，人們對于裝配式建筑的市場需求也在不斷攀升，裝配式建筑有建設速度快、受外部環境影響的因素少、可以減輕人力資源的投入成本等優點。對裝配式鋼結構施工的進度、質量、安全等管理，可以借助BIM+AI技術優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度、質量與安全，降低建筑行業投入的成本。本文針對BIM+AI技術在裝配式鋼結構施工階段的應用展開了分析和研究。
關鍵詞：BIM+AI技術；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，需針對施工現場進行嚴格的管控。以鋼結構裝配式建筑施工為例，其現場管控就是以傳統建筑施工為基礎，對建筑各工序在施工過程中的質量控制和現場施工管理模式，進行研究和探索。管控目的是使工程質量更趨于安全，滿足人們對建筑質量的要求。為了在最大程度上確保現場施工安全，在管控的過程中可采用模塊化設計施工模式，施工現場可以進行高度標準化設計，按照標準生產并且安裝完畢。在裝配式建筑施工現場，在確保施工質量和進度的前提下，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量。
1 BIM+AI技術在裝配式鋼結構中的應用
首先，BIM技術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之間的溝通效率，增強利益相關方之間的協調性，有助于縮短建設周期，顯著優化施工環節，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量。通過建筑建模，BIM技術可以提前發現建筑設計中的薄弱環節，進行有針對性的優化，改進施工工藝，提高建筑的整體施工質量。并能充分發揮裝配式鋼結構建筑自重輕、強度高的優勢，使建筑空間布局更加靈活。此外，還可以減少施工環節的資源消耗。一方面，它可以通過建筑結構的優化，實現建筑材料的最大利用；另一方面，得益于標準化施工環節的實施，可以減少污染物的產生，從而減少對環境的影響，降低能源消耗，提高建筑的綜合效益。最后， BIM+AI技術作為裝配式鋼結構的創新平臺，能夠靈活應用和驗證建筑行業最新的設計理念和技術，大大提升施工過程的集約化程度，有利于推動整個行業轉型升級，促進行業發展結構優化。
2 BIM+AI技術在裝配式鋼結構住宅建設中的運用
2.1 創建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，通過軟件交互自動創建結構布局，并自動生成梁柱節點、梁梁節點，進而生成二維、三維鋼結構加工圖，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結構模型通過數據接口導入結構工程軟件，在其中簡化模型、修改和改進計算，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，而人工建模時間較長，在建筑方案設計階段沒有考慮創建建筑結構模型。AI技術的應用則可以先由平面方案圖智能化生成BIM模型，在BIM結構模型中對其進行修改，再將其導入計算軟件，進行計算和修改，大大提高了由平面至三維由抽象到具象的設計效率。
2.2 構件進場和裝車順序管控
采用BIM+AI技術建立構件參數和外觀尺寸，為構件提供基本信息和依據，并進一步提供裝車順序及安裝順序建議。具體包括：了解施工現場構件安裝需求情況，自動生成加工、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。構件裝車前按照先卸后裝的原則進行作業，卸車操作時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裝運過程萬無一失。在運輸過程中注意合理設置運輸線路以保證構件與車輛的安全通行，避免因超重造成交通事故。在裝運過程中要防止不穩定、不連續的情況產生；在裝車完成后要及時檢查各承載點是否存在不穩或破損情況。
2.3 施工安裝階段
利用BIM+AI技術可以模擬整個施工現場，對于裝配式鋼結構的進場以及吊裝進行技術分析，明確整個工程的施工順序，優化施工工期，排查施工中存在的問題，有效地提高施工的質量與效率。利用BIM技術集成性的優勢，可以將各種建筑構建模型與各專業模型進行合并，匯聚所有模型的功能，整合相關的數據進行施工過程優化，實現信息數據的高效傳輸。BIM還可以進行5D動態的施工模擬，對于鋼結構模型構件的施工作業來說，將所有的任務與計劃導入進BIM系統中，明確工程進度與三維模型的數據連接，根據施工進度進行安裝工時分配。通過BIM+AI+全站儀定位技術，還可以對模擬數據與實際施工數據進行收集并分析，根據存在的數據差異，排查在施工過程中存在的問題。
2.4 深化出圖
通過創建三維模型，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，通過導出的數據信息、生成的工程量清單和數據報表，實現物資采購部門對材料采購的精細化控制，避免材料浪費；為商務部的招投標、施工工程量結算提供數據支撐；方便生產制造部及時掌握生產加工順序、下料量及尺寸規格，更能做到對生產精度及供應進度的把控；對施工技術人員來說，通過生成的三維模型，優化施工安裝順序，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施工空間，為施工提供專業的技術指導。實現設計、加工、施工的準確性和時效性。
2.5 基于BIM+AI的施工管理應用
施工進度管控——在智慧工地平臺中錄入施工進度計劃，同時錄入實際施工進度。通過二者對比分析，可以發現在施工過程中影響施工進度的因素，及時作出調整，確保施工進度。質量安全管控——利用移動端BIM軟件采集現場質量、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，及時發現問題并提供類似工程案例，進而生成整改建議及后續避免措施，保證施工質量，杜絕安全隱患。施工人員實名制管控——智能門禁系統與智慧工地平臺關聯，勞務人員刷卡入場。實時監控場內勞務用工情況，以便靈活調整。BIM+AI模型結合現場實際施工情況，通過BIM數據+AI自動化分析系統精確制定相關材料計劃，并按照不同階段輸出相應工程量，方便現場快速、精準提取所需的數據。
3 結束語
綜上所述，BIM+AI技術具有優化性、可視化、模擬性、協調性、大數據積累并自動分析等特點，并且BIM+AI技術在裝配式鋼結構施工中可以發揮出提前計劃、預判問題、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，有助于加強鋼結構施工方案設計質量，還能夠合理進行工程造價成本的調控。BIM+AI技術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、生產加工階段、施工安裝階段以及運維作業階段。加強BIM+AI技術的應用可以有效地進行質量控制，規范設計、生產、加工和安裝環節，確保順利施工以及驗收合格，促進裝配式建筑業的可持續發展。
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