BIM+AI技术在装配式钢结构住宅建设中的运用
刘新华-海南浙大钢构有限公司
浏览次数：551次发布时间：2023/06/18
摘要：随着社会经济的发展，科学技术的进步，城市化加快了建设的脚步，人们对于装配式建筑的市场需求也在不断攀升，装配式建筑有建设速度快、受外部环境影响的因素少、可以减轻人力资源的投入成本等优点。对装配式钢结构施工的进度、质量、安全等管理，可以借助BIM+AI技术优化装配式钢结构的施工顺序，在很大程度上改变装配式建筑工程的施工管理问题现状，还可以强化工程建设目标的管控能力，提高装配式建筑的进度、质量与安全，降低建筑行业投入的成本。本文针对BIM+AI技术在装配式钢结构施工阶段的应用展开了分析和研究。
关键词：BIM+AI技术；装配式钢结构；施工阶段
引言
为确保装配式建筑施工的安全，需针对施工现场进行严格的管控。以钢结构装配式建筑施工为例，其现场管控就是以传统建筑施工为基础，对建筑各工序在施工过程中的质量控制和现场施工管理模式，进行研究和探索。管控目的是使工程质量更趋于安全，满足人们对建筑质量的要求。为了在最大程度上确保现场施工安全，在管控的过程中可采用模块化设计施工模式，施工现场可以进行高度标准化设计，按照标准生产并且安装完毕。在装配式建筑施工现场，在确保施工质量和进度的前提下，还必须把施工过程中的各工序控制到位。这样才能保证建筑工程的质量。
1 BIM+AI技术在装配式钢结构中的应用
首先，BIM技术在装配式钢结构建筑设计与建造中的使用可以提高不同部门之间的沟通效率，增强利益相关方之间的协调性，有助于缩短建设周期，显著优化施工环节，减少工作量，提高施工效率。其次，可以提高装配式钢结构建筑的质量。通过建筑建模，BIM技术可以提前发现建筑设计中的薄弱环节，进行有针对性的优化，改进施工工艺，提高建筑的整体施工质量。并能充分发挥装配式钢结构建筑自重轻、强度高的优势，使建筑空间布局更加灵活。此外，还可以减少施工环节的资源消耗。一方面，它可以通过建筑结构的优化，实现建筑材料的最大利用；另一方面，得益于标准化施工环节的实施，可以减少污染物的产生，从而减少对环境的影响，降低能源消耗，提高建筑的综合效益。最后， BIM+AI技术作为装配式钢结构的创新平台，能够灵活应用和验证建筑行业最新的设计理念和技术，大大提升施工过程的集约化程度，有利于推动整个行业转型升级，促进行业发展结构优化。
2 BIM+AI技术在装配式钢结构住宅建设中的运用
2.1 创建BIM结构信息模型
结构设计师在规划阶段提供结构设计模型，通过软件交互自动创建结构布局，并自动生成梁柱节点、梁梁节点，进而生成二维、三维钢结构加工图，从建模到出图全部AI自动完成，人工仅完成最终的出图校对即可。将完成的BIM结构模型通过数据接口导入结构工程软件，在其中简化模型、修改和改进计算，调整BIM结构模型，直至最终交付。目前国内的建筑规划周期很短，而人工建模时间较长，在建筑方案设计阶段没有考虑创建建筑结构模型。AI技术的应用则可以先由平面方案图智能化生成BIM模型，在BIM结构模型中对其进行修改，再将其导入计算软件，进行计算和修改，大大提高了由平面至三维由抽象到具象的设计效率。
2.2 构件进场和装车顺序管控
采用BIM+AI技术建立构件参数和外观尺寸，为构件提供基本信息和依据，并进一步提供装车顺序及安装顺序建议。具体包括：了解施工现场构件安装需求情况，自动生成加工、运输、安装顺序及相应的构件清单。对超常规构件提出吊装安全措施建议方案。构件装车前按照先卸后装的原则进行作业，卸车操作时须注意吊装件与预制件之间的距离控制，防止构件因自重造成错位碰撞；提前做好安全防护工作保证整个装运过程万无一失。在运输过程中注意合理设置运输线路以保证构件与车辆的安全通行，避免因超重造成交通事故。在装运过程中要防止不稳定、不连续的情况产生；在装车完成后要及时检查各承载点是否存在不稳或破损情况。
2.3 施工安装阶段
利用BIM+AI技术可以模拟整个施工现场，对于装配式钢结构的进场以及吊装进行技术分析，明确整个工程的施工顺序，优化施工工期，排查施工中存在的问题，有效地提高施工的质量与效率。利用BIM技术集成性的优势，可以将各种建筑构建模型与各专业模型进行合并，汇聚所有模型的功能，整合相关的数据进行施工过程优化，实现信息数据的高效传输。BIM还可以进行5D动态的施工模拟，对于钢结构模型构件的施工作业来说，将所有的任务与计划导入进BIM系统中，明确工程进度与三维模型的数据连接，根据施工进度进行安装工时分配。通过BIM+AI+全站仪定位技术，还可以对模拟数据与实际施工数据进行收集并分析，根据存在的数据差异，排查在施工过程中存在的问题。
2.4 深化出图
通过创建三维模型，以模型为基准，利用深化设计软件，生成钢结构加工制作详图及零件图、布置图及材料清单信息等内容，通过导出的数据信息、生成的工程量清单和数据报表，实现物资采购部门对材料采购的精细化控制，避免材料浪费；为商务部的招投标、施工工程量结算提供数据支撑；方便生产制造部及时掌握生产加工顺序、下料量及尺寸规格，更能做到对生产精度及供应进度的把控；对施工技术人员来说，通过生成的三维模型，优化施工安装顺序，模拟构件拼装、设备和钢结构安装吊装位置，提前预留设备及管线施工空间，为施工提供专业的技术指导。实现设计、加工、施工的准确性和时效性。
2.5 基于BIM+AI的施工管理应用
施工进度管控——在智慧工地平台中录入施工进度计划，同时录入实际施工进度。通过二者对比分析，可以发现在施工过程中影响施工进度的因素，及时作出调整，确保施工进度。质量安全管控——利用移动端BIM软件采集现场质量、安全等隐患影像资料上传至智慧工地平台，利用AI大数据分析，及时发现问题并提供类似工程案例，进而生成整改建议及后续避免措施，保证施工质量，杜绝安全隐患。施工人员实名制管控——智能门禁系统与智慧工地平台关联，劳务人员刷卡入场。实时监控场内劳务用工情况，以便灵活调整。BIM+AI模型结合现场实际施工情况，通过BIM数据+AI自动化分析系统精确制定相关材料计划，并按照不同阶段输出相应工程量，方便现场快速、精准提取所需的数据。
3 结束语
综上所述，BIM+AI技术具有优化性、可视化、模拟性、协调性、大数据积累并自动分析等特点，并且BIM+AI技术在装配式钢结构施工中可以发挥出提前计划、预判问题、智能分析并建议等重要的作用，提高装配式建筑工程管理水平，有助于加强钢结构施工方案设计质量，还能够合理进行工程造价成本的调控。BIM+AI技术在装配式钢结构施工中的应用主要体现在了前期设计阶段、生产加工阶段、施工安装阶段以及运维作业阶段。加强BIM+AI技术的应用可以有效地进行质量控制，规范设计、生产、加工和安装环节，确保顺利施工以及验收合格，促进装配式建筑业的可持续发展。
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