基于BIM技术的预制构件深化设计研究

作者：江湖笑笑生目 录1绪论11.1选题背景11.2国内外研究现状31.2.1相关领域国内外技术现状、发展趋势31.2.2 研究意义111.2.3课题可行性分析111.3本文研究的内容和目标121.3.1研究目标121.3.2研究与开发的主要内容121.3.3课题研究技术路线121.3.4 课题技术关键点132 研究内容情况技术分析12.1 硬件配置12.2预制构件协同设计模块12.2.1模块架构13经济效益及前景分析113.1技术经济效益分析113.2推广前景分析113.3对公司提高经营业绩的作用124已经取得的成果及其应用与展望124.1取得的研究成果124.2成果应用情况134.3对公司提高经营业绩的作用141绪论1.1选题背景建筑产业的工业化和信息化是一个宏大的命题，也是一条通向未来的必由之路。2015年1月7日，上海市住房和城乡建设委员会发布关于推进本市装配式建筑发展的实施意见，其中明确要求：“2016年起外环线以内新建民用建筑应全部釆用装配式建筑、外环线以外超过50；2017年起外环线以外在50基础上逐年增加。”而同年两个月前，同样是上海市住房和城乡建设委员会发布了关于在本市推进技术应用指导意见，其中明确提出：“2017年起，本市投资额1亿元以上或单体建筑面积2万平方米以上的政府投资工程、大型公共建筑、市重大工程等工程，实现设计、施工阶段（）技术应用。”从这两份政策文件中不难看出，与装配式建筑产生交集的必然性。作为建筑行业发展与变革的两大领域和方向，以为核心的信息化和以装配式建筑技术为核心的工业化各有不同的发展状况。一方面，在我国建筑领域虽然已经实现了较大范围的科普和应用，但是其应用过程中普遍存在着深度不足、效益不高、成本不低等方面的问题；另一方面，装配式建筑的应用与推广仍然受制于技术、成本等困境而仅在全国少部分地区形成了一定的产业规模，距离普及还有较远的距离。在建筑行业步入“严冬”的背景下，政策推动成为行业发展与前进最为明显的标杆。简而言之，的到来似乎己经无可阻挡，但与其说正在向中国建筑行业走来，不如说中国建筑行业正在外力的驱使下踏上的门槛，一如二十年前走向样。但在无可阻挡的大潮流下，一个问题正越来越不可回避的凸显出来：为什么我们选择了？在一系列的政府发文背后令人疑惑的是，似乎并不是中国的业主、承包商、设计师和项目经理们意识到了对于建筑行业巨大的变革潜力以及种种优点而选择了；中国建筑行业在领域的快步前进更像是面临行业困境时的病急乱投医。事实上，与中国建筑行业非常类似的，英国建筑行业也面临来自政府强力推进的进程。1年月，由英国内阁办公室发布的“政府建设战略（）”文件较为详细的阐述了该国政府对于建筑行业研究和应用技术的要求和具体细节，但是非常遗憾的，国内并没有太多的注意力集中于这个有较多参考意义的地区。 BIM技术的不断发展，促使我国建筑施工方式发生明显的变化。在现阶段建筑工施工过程中，应用BIM技术，能够有效展示出其所具有的信息化特征，可以将三维可视化技术按照要求融入在装配式建筑施工环节中，帮助施工人员简历相应的施工模型。实践证明，此技术的有效应用，在为施工单位提供相关信息的同时，可以极大的提升效果。在传统施工情况下，尽管有CAD绘图软件，使得手工设计转向信息化，但面临现场无法按照图纸精确施工的问题。装配式技术的出现，一定程度上解决了这个问题。装配式技术主要是在工厂中预制除部分或者所有构件，将构件运送至施工场地内，利用各种连接方式将其组成建筑体。预制的构建在运送到施工场地的之后，搭接和浇筑相应的钢筋混凝土，而在应用BIM技术之后，使建筑物当中的每一个构件都极有可能实现成图、联动修改以及三维可视化预览与操作，可以有效提升构件设计精准度。如果设计人员可在构件生产前对预制构件进行节点设计、钢筋水电管线拼装进行检查，查看水电管线及钢筋等安装方案是否合理，提前针对出现的问题进行深化设计工作。基于此问题，课题尝试通过对BIM+装配式的研究，最终实现工作效率，减少构件返工时间。装配式建筑与结合背景下建筑项目的运作流程，对于指导实际的社会生产具有十分重要的现实意义，对于我国建筑行业的工业化和信息化发展有着巨大的推动作用；更为重要的是，工业化和信息结合起来，二者相辅相成、互相促进，实现的是以为新的支点,以装配式技术为新的杠杆，撬动的是我国建筑行业的现代工业化进程。如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。1.2国内外研究现状1.2.1相关领域国内外技术现状、发展趋势1.2.1.1 BIM信息化研究文献综述信息化是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福于社会的历史过程。自在建筑行业普及以来，建筑信息化的主要前进方向便是以为核心的软件应用、基础开发、数据挖掘等。BIM研究脉络截止年，来自业内顶尖期刊“”被引用最多的篇文献较为清晰的展示了世界顶尖领域研究的脉络和未来进程。本文在此归纳并总结了其中从第四阶段开始的研究方向和具体内容，前三个研究阶段我国学者己经有了比较客观且全面的了解与分析，并且现有相当数量的研究都集中于此，本文这里不再一一赘述：（1）收益定量分析层次该层次的研究是在得到实际应用之后通过实际的案例分析与对比，量化计算的应用能够为项目各个利益相关者带来的收益，从而证明应用的价值并加以发掘。则是由和发表的有关通过真实案例定量分析收益的论文，该类论文是在行业应用达到一定深度之后才会出现的结果，而国内无论是行业还是研究领域都还需要相当长的时间来达到这一层次。(2)应用拓展层次该层次研究的主要方向是基于平台和工作流程，结合其他技术、理论和工具实现应用方向和功能的扩展，其核心思路集中于：如何借助现有的工具（理论、科学算法、技术）针对的运作流程进行改进，从而大幅提升在实际应用中的效果（一方面提升性能，另一方面则是减少成本、简化流程、降低门楹），年月，来自 ，以及等学者提出了将激光扫描技术和三维建筑模结合用于施工过程中项目施工质量和进度管理，该研究目前已明确实现了应用和市场化，公司开发的应用集成了该功能；值得一提的是，国内建筑项目中国樽便应用了该技术。同期发表的研究中还有来自国内学者利用无线传感器联网实现的桥梁使用状况监控演技以及针对项目进度管理提出的基于数据的管理方法。随后，基于与系统联合应用，综合利用现代管理理念和技术实现建筑项目供应链管理的研究也得到了发表。值得关注的是，这一阶段还出现了一系列传统工程管理无法涉及的领域建筑能耗的定量分析和优化。这以方面的研究成果主要包括基于建筑使用者行为的建筑能耗分析和室内环境管理方面的文献，以及利用无线射频技术控制建筑系统从而实现项目能耗管理的研究。年是集成开发成果频出的一年，如，在二月发表的 提出了利用现有激光扫描技术实现建筑模型的快速构造，在应用链条的前端实现建模效率的大幅提升，该层次较新并且同样投入使用的成果还有，提出的利用无人机技术实现项目场地工作的无人策划方面的研究；(3)集成开发层次这一层次的研究则不在局限于传统的工程项目管理目标和体系之下，而是更多的结合应用数学和程序开发领域，追求模型中数据的提取、分析与应用，这些成果各有不同的侧重点和研究方向，但这一阶段的研究更多的偏向于基于科学算法的建筑能耗分析和建筑运营状态管控，比较具有代表性的研究包括，以及等人通过（）：）一文展示了将更为深入的应用于建筑安全领域，基于科学算法和平台实现建筑安全信息的自动预警机制；以及提出的关于建筑能耗理论计算值与实际运行消耗值之间的差异分析方面的研究。除此之外，还有大量的基于科学算法实现建筑能耗模拟及优化的优秀科研成果受到了国外研究界的重视.(4)运维管理层次该层次的研究己经将重点放在了建筑使用周期中最长也是最本质的建筑运维阶段，建筑项目的造价相比起运维费用及其使用人员的人工成本来说非常渺小已经是国外建筑行业的共识，遗憾的是国内建筑行业以及业主恐怕仍然需要相当长的时间才能意识到这一最基本的道理。，于2014年3月发表了,（）一文，开篇便指出将应用于新建项目的己经得到普及和较为深入的研究，但是对于将应用于大量已经建成并投入使用的存量建筑却没有得到相应的重视，基于此，大量的能够运用于建筑运维阶段的研究得到了重视。前置的研究成果还包，在2013年对建筑运维所提出的知识框架研究。综上所述，国外关于的研究总体上经历了如下研究阶段：以上研究阶段存在明显的技术关联以及相互推动作用，在BIM得到大范围应用后才会出现深度应用的需求，随后便是其应用拓展以及定量的收益分析从而指导实际生产。该阶段的BIM研究引入了大量其它行业和领域的技术和理论，形成了相当数量具备高度实现可能和应用价值的BIM链