CN111561182A

CN111561182A - 一种基于bim和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法

Info

Publication number: CN111561182A
Application number: CN202010432832.6A
Authority: CN
Inventors: 张建国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2020-08-21

Abstract

本发明涉及装配式建筑技术领域，具体公开了一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，该方法包括以下步骤：构件设计、户型设计、构件深化、户型深化、分拆设计、成本分析、生成方案、信息协同共享、构件生产、构件管理、施工安装和构件数据库维护。本发明运用BIM和大数据的结合，协同用户个体设计户型，并对所需构件进行编号生产，配合构件自带的数据信息，方便后续施工安装时，提高安装效率，同时信息的协同共享，方便各个参与方及时了解该项目的数据信息，避免生产以及施工过程中由于协调不到位，导致各阶段之间出现碰撞问题，本设计对于装配式建筑的整体信息集成管理，信息共享、协调操作，提高了施工效率。

Description

一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法

技术领域

本发明涉及装配式技术领域，具体是一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法。

背景技术

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件(如楼板、墙板、楼梯、阳台等)，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。

随着社会的日益进步，装配式建筑的应用也越来越广泛，但是现阶段的装配式建筑多数是先对构件进行预制生产，然后再将其运输到现场进行拼装，此方式对于预制构件的要求非常严格，若预制构件设计不合理，就会导致在后期安装阶段容易出现安装错误，并且对于整个装配式建筑的深化设计还不够完善，整个装配式建筑项目参与方之间的协调工作也不够完善，沟通协调不及时或不精确，很容易影响工期和施工效率。因此，本领域技术人员提供了一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、构件设计：根据BIM设计软件，对单个的构件进行建模，建立三维可视化构件，并生成相应的构件参数，再对生成的三维构件进行拼装，建立标准BIM模型，生成构件数据库，将建立的不同种类构件以及标准BIM模型录入构件数据库；

S2、户型设计：用户个体即可根据构件数据库内的已有标准BIM模型进行选择，也可根据自己所需自行设计户型，通过对用户个体的自行设计要求对自行设计的构件进行配置，生成对应参数，然后基于BIM技术生成初步户型；

S3、构件深化：对用户自行设计的各个构件几何尺寸以及整个户型的结构设计进行分析修正，并对各个构件的内部钢筋直径、间距、钢筋保护层厚度等重要参数进行精准分析和修正，然后将用户自行设计的BIM模型所用的各个构件实时录入构件数据库；

S4、户型深化：再针对用户个体自行设计的户型进行优化协调，在构件以及户型结构符合正常标准的情况下，使得双方对设计户型的意见达成一致，从而获取最终设计户型；

S5、分拆设计：参照用户设计的BIM模型和构件数据库，对最终获取的设计户型进行构件节点分拆，生成各个构件的装配参数，并对各个分拆构件进行编号，编号由1、2、3……N，并且整个拆分过程均可实现三维可视化，并获取户型构件拆分节点步骤视频；

S6、成本分析：通过将BIM模型与最终设计户型将所需材料进行结合分析，对整个户型的工程量进行统计，获取该户型的工程量的大数据，从而获得整个项目各阶段的成本变化以及成本组成参数；

S7、生成方案：根据该户型的工程量所获得的大数据，包括各个节点构件的拆分信息、所需产量数据、原料供给数据以及整个项目的工期节点数据，生成原料采购方案、构件生产方案和施工方案；

S8、信息协同共享：根据构建的BIM模型以及构件数据库内的构件信息建立大数据云平台，与该户型项目的参与方进行协同共享，通过不同软件由用户端进入大数据云平台，实现对该户型项目信息的交换和共享，方便项目参与方之间的信息交流和沟通，实现该项目的无障碍沟通以及透明化建设；

S9、构件生产：生产工厂可以通过大数据云平台获取最终的BIM模型数据，再根据生产方案将构件信息发送到各个生产线，实现对生产方案中所需构件的生产；

S10、构件管理：将成品构件记录入库存储，并对构件的入库、出库和各类构件量进行扫描记录，再将构件的相关存储信息或物流信息同步更新到BIM模型中，实现构件存储或运输的全过程信息跟踪，同时实时更新仓库库存量汇总到大数据云平台内；

S11、施工安装：根据施工计划，施工人员可以根据对构件的数据信息进行扫描，直接获取该构件的数据参数，并通过大数据云平台从构件数据库内调出该构件在BIM模型的安装节点信息、施工视频和注意事项，并且根据每个构件所对应的编号进行顺序拼装，从而实现对构件的安装；

S12、构件数据库维护：除构件数据库内置标准化构件外，对于每个项目户型新增异形构件模型，都可以存储进构件数据库内，实现对构件数据库的完善和丰富。

作为本发明进一步的方案：所述S1中构件数据库是用于在户型设计过程中，为用户提供可视化的设计服务，方便为用户提供参考服务，且构件数据库包括三个类别的构件：

第一：包括墙类构件、地板类构件、窗类构件和门类构件，其中各类构件均为参数化构件；

第二：包括房间功能区间类、客厅功能区间类、卫生间功能区间类、厨房功能区间类和阳台功能区间类；

第三：包括一居室户型、二居室户型、三居室户型和独立别墅型。

作为本发明再进一步的方案：所述S3中对用户自行设计的各个构件参数的分析和修正条件为：在BIM模型的三维视图中，观察到待拼装构件之间的契合度，并利用BIM技术碰撞检测功能，细致分析构件结构连接节点的可靠性，排除构件之间的装配冲突，并生成注意事项。

作为本发明再进一步的方案：所述S9中在构件生产过程中，可在每个构件上对应编号处生成信息二维码或者加入数据芯片，以便后续施工过程中，通过扫描终端扫描构件对应编号处的二维码或数据芯片，即可得知构件的信息，方便对构件进行实时录入。

作为本发明再进一步的方案：所述S9中在构件生产过程中，将构件的生产信息、质量验收数据及时同步到BIM模型汇总，存储到构件数据库内，方便构件生产全过程中，构件信息的实时录入汇总，完成构件生产的同时，也能方便参与方之间了解构件的生产进度。

作为本发明再进一步的方案：所述S11中在构件安装完成后，施工人员可以通过扫描终端对安装的构件进行扫描，便于将安装信息同步于BIM模型中，方便参与方人员通过大数据平台在三维模型中即可观察项目的进度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明运用BIM和大数据的结合，采用集成的方式对装配式建筑深化设计，协同用户个体设计户型，并对所需构件进行编号生产，配合构件自带的数据信息，方便后续施工安装时，可以根据编号进行顺序拼装，并通过扫描构件即可知晓构件的信息，提高安装效率，同时对于构件的相关数据以及项目进度进行实时更新录入，配合大数据云平台的使用，对于该项目的整个过程信息一目了然，方便各个该户型项目的参与方均可实时了解到构件的生产、施工进度，并且方便各个参与方的协同交流和共享，便于及时了解该项目的数据信息，避免生产以及施工过程中由于协调不到位，导致各阶段之间出现碰撞问题，也方便用户个体实时了解所设计户型的进展，解决了传统装配式建筑深化设计时，对于各阶段的生产和施工出现状况时，需要针对各个参与方逐个沟通协调的问题，本设计对于装配式建筑的整体信息集成管理，信息共享、协调操作，提高了施工效率。

附图说明

图1为一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，该方法包括以下步骤：

构件设计

根据BIM设计软件，对单个的构件进行建模，建立三维可视化构件，并生成相应的构件参数，再对生成的三维构件进行拼装，建立标准BIM模型，生成构件数据库，将建立的不同种类构件以及标准BIM模型录入构件数据库；

其中，构件数据库是用于在户型设计过程中，为用户提供可视化的设计服务，方便为用户提供参考服务，且构件数据库包括三个类别的构件：

第一：包括墙类构件、地板类构件、窗类构件和门类构件，其中各类构件均为参数化构件，方便用户可以参考构件数据库内的相应的各类构件进行拼装组合，从而实现对户型的设计，也可根据自己所需设计除构件数据库以外的的构件；

第二：包括房间功能区间类、客厅功能区间类、卫生间功能区间类、厨房功能区间类和阳台功能区间类，方便参阅各个功能区间的模型设计，选择所需相应的构件置入功能区间内，加快用户个人对户型构建的速度；

第三：包括一居室户型、二居室户型、三居室户型和独立别墅型，方便用户个人根据需求选择相应的户型结构，再根据所需选择相应的构件置入到所选户型内，也可根据自己需求设计除构件数据库以外的户型结构。

户型设计

用户个体即可根据构件数据库内的已有标准BIM模型进行选择，也可根据自己所需自行设计户型，通过对用户个体的自行设计要求对自行设计的构件进行配置，生成对应参数，然后基于BIM技术生成初步户型，用户个体在参阅构件数据库的前提下快速构建自己设计的户型结构，同时也可根据需求自己设计户型结构，从而快速生成BIM户型结构；

构件深化

对用户自行设计的各个构件几何尺寸以及整个户型的结构设计进行分析修正，并对各个构件的内部钢筋直径、间距、钢筋保护层厚度等重要参数进行精准分析和修正，然后将用户自行设计的BIM模型所用的各个构件实时录入构件数据库；

其中，对于用户个体在构件BIM模型过程中，对于除构件数据库以外所用到的各个构件的分析和修正条件为：在BIM模型的三维视图中，观察到待拼装构件之间的契合度，并利用BIM技术碰撞检测功能，细致分析构件结构连接节点的可靠性，排除构件之间的装配冲突，并生成注意事项，避免由于设计粗糙影响到构件安装定位，减少由于设计误差带来的工期延误和材料资源浪费，除此之外，在后续的生产和施工过程中，也需要对各个构件的节点进行优化、构件配筋的优化、构件吊点的优化以及构件预留预埋节点优化等；

例如：构件配筋的优化，主要包括暗柱、梁、剪力墙、板、楼梯等，运用BIM参数化设计，根据构件的BIM模型，直接选择钢筋型号、数量、弯钩形状和长度，进行配筋设计，实现快速配筋，确保构件的配筋标准性；

构件吊点的优化：通过对构件脱模、起吊等因素的综合考虑，运用BIM技术对构件模型进行受力分析，确定吊点位置及吊钉规格，从构件数据库内选择相应规格吊钉进行准确布置，亦或者根据用户个体设计的构件进行吊点分析，设计出精确标准的构件吊点；

户型深化

针对用户个体自行设计的户型进行优化协调，在构件以及户型结构符合正常标准的情况下，使得双方对设计户型的意见达成一致，从而获取最终设计户型；

进一步的，通过优化协调，便于针对用户个体在自行设计户型结构时，所设计的户型结构以及构件不合理的情况下，对其进行分析纠正，确保户型的结构以及所需构件的参数符合装配式建筑标准，从而配合用户个体设计出最终户型；

分拆设计

参照用户设计的BIM模型和构件数据库，对最终获取的设计户型进行构件节点分拆，生成各个构件的装配参数，并对各个分拆构件进行编号，编号由1、2、3……N，并且整个拆分过程均可实现三维可视化，并获取户型构件拆分节点步骤视频；

进一步的，通过先构建整体的BIM模型，然后再逐一分解各个构件，解决了现阶段构件标准化程度不高，构件种类繁多，很难统一，建模工作繁琐的问题，相较于先建模成块再拼装的设计方式而言，该设计效率更高，而且更有针对性；

其次，通过对用户个体所设计的BIM模型的各个构件进行整体分拆，并对分拆呈各类单个的构件进行编号标注，并将分拆过程生成视频，由此方便在后续施工过程中，参考视频对各个构件进行拼装，并且可以根据所对应的编号构件进行顺序拼装，避免出现构件拼装有误导致后期安装效率低的问题，同时将编号后的构件分类存入构件数据库内，以便在后续建模时，可以自己根据编号选用相应的构件；

成本分析

通过将BIM模型与最终设计户型将所需材料进行结合分析，对整个户型的工程量进行统计，获取该户型的工程量的大数据，从而获得整个项目各阶段的成本变化以及成本组成参数，通过对最终所建立的BIM模型以及所需构件进行分析，统计所需构件在生产以及安装等各阶段所需费用，便于用户个体可以明确知晓该户型的装配式建筑的总费用数据；

生成方案

根据该户型的工程量所获得的大数据，包括各个节点构件的拆分信息、所需产量数据、原料供给数据以及整个项目的工期节点数据，生成原料采购方案、构件生产方案和施工方案；

信息协同共享

根据构建的BIM模型以及构件数据库内的构件信息建立大数据云平台，与该户型项目的参与方进行协同共享，通过不同软件由用户端进入大数据云平台，实现对该户型项目信息的交换和共享，方便项目参与方之间的信息交流和沟通，实现该项目的无障碍沟通以及透明化建设；

其中，在确定最终户型以及对该户型的总体费用以及所需构件的数据后，生成相应的计划方案，通过建立的大数据云平台，即可方便该项目的各个参与方均可知晓与其相对应的计划方案；

构件生产

生产工厂可以通过大数据云平台获取最终的BIM模型数据，再根据生产方案将构件信息发送到各个生产线，实现对生产方案中所需构件的生产；

进一步的，在构件生产过程中，可在每个构件上对应编号处生成信息二维码或者加入数据芯片，该信息二维码或者数据芯片内是记录构件的生产信息以及质量验证数据，以便后续施工过程中，通过扫描终端扫描构件对应编号处的二维码或数据芯片，即可得知构件的信息，方便对构件进行实时录入；并且也可将构件的生产信息、质量验收数据及时同步到BIM模型汇总，存储到构件数据库内，方便构件生产全过程中，构件信息的实时录入汇总，完成构件生产的同时，也能方便参与方之间了解构件的生产进度；

构件管理

将成品构件记录入库存储，并对构件的入库、出库和各类构件量进行扫描记录，再将构件的相关存储信息或物流信息同步更新到BIM模型中，实现构件存储或运输的全过程信息跟踪，同时实时更新仓库库存量汇总到大数据云平台内；

施工安装

根据施工计划，施工人员可以根据对构件的数据信息进行扫描，直接获取该构件的数据参数，并通过大数据云平台从构件数据库内调出该构件在BIM模型的安装节点信息、施工视频和注意事项，并且根据每个构件所对应的编号进行顺序拼装，从而实现对构件的安装，同时也可通过扫描终端对对应编号的构件进行扫描，从而获取该构件的相关数据信息，同时也可获取该构件的拆装视频，方便施工人员更快的装配；

进一步的，在构件安装完成后，施工人员可以通过扫描终端对安装的构件进行扫描，便于将安装信息同步于BIM模型中，方便参与方人员通过大数据平台在三维模型中即可观察项目的进度，同时也能方便用户个体实时了解到所设计的户型的进展状况；

构件数据库维护

除构件数据库内置标准化构件外，对于每个项目户型新增异形构件模型，都可以存储进构件数据库内，实现对构件数据库的完善和丰富。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，所述S1中构件数据库是用于在户型设计过程中，为用户提供可视化的设计服务，方便为用户提供参考服务，且构件数据库包括三个类别的构件：

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，所述S3中对用户自行设计的各个构件参数的分析和修正条件为：在BIM模型的三维视图中，观察到待拼装构件之间的契合度，并利用BIM技术碰撞检测功能，细致分析构件结构连接节点的可靠性，排除构件之间的装配冲突，并生成注意事项。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，所述S9中在构件生产过程中，可在每个构件上对应编号处生成信息二维码或者加入数据芯片，以便后续施工过程中，通过扫描终端扫描构件对应编号处的二维码或数据芯片，即可得知构件的信息，方便对构件进行实时录入。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，所述S9中在构件生产过程中，将构件的生产信息、质量验收数据及时同步到BIM模型汇总，存储到构件数据库内，方便构件生产全过程中，构件信息的实时录入汇总，完成构件生产的同时，也能方便参与方之间了解构件的生产进度。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM和大数据的装配式建筑深化设计及施工方法，其特征在于，所述S11中在构件安装完成后，施工人员可以通过扫描终端对安装的构件进行扫描，便于将安装信息同步于BIM模型中，方便参与方人员通过大数据平台在三维模型中即可观察项目的进度。