CN115168971A - 基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，属于装配式建筑设计和建造技术领域，包括构建装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，基于BIM参数体系建立装配式建筑预制构件参数库。通过装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系形成构件参数库，为建筑师在方案设计和深化设计中提供符合后续建造和各专业建造要求的准确信息，引导应用BIM选择合适的预制构件开展设计，增加首次设计深度，提升优化设计的准确性，推动装配式建筑设计与建造的一体化协同。
Description
技术领域
本发明属于装配式建筑设计和建造技术领域，尤其涉及一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法。
背景技术
装配式建筑是指预制构件在现场装配而成的建筑。目前装配式建筑设计的方案设计(建筑标准化设计/前期建筑设计)主要是通过数理约束、形式约束和组合约束等图形化设计逻辑手段实现装配式建筑构件“少规格、多组合”的基本设计优化原则，从而到达设计与建造一体化方面的目标，BIM技术主要应用于深化设计(后期建筑设计)，而BIM与IoT集成应用主要集中在建造阶段，两者的目标都是借助数字化和信息化手段减少各专业内部和各专业之间的错、漏、碰、缺等问题，通过提升建筑设计和真实建造的匹配程度，达到设计与建造一体化的最终目标，从而提高装配式建筑的质量、性能和建造效率。
但是，发明人认为，目前建筑师所采用的装配式建筑方案设计(建筑标准化设计/前期建筑设计)主要是以数理约束、形式约束和组合约束等图形化设计逻辑手段为主，而应用于深化设计(后期建筑设计)的BIM技术主要是以信息集成、信息传递和碰撞检查优化等信息化管理手段为主，但方案设计和深化设计之间存在一定设计思维、设计流程与设计习惯等方面的差异。同时，无论是方案设计还是深化设计都需要达到一定的广度、深度和精度，建造过程导向更加重要，这对于设计结果的前置性、集成度和真实度的要求更高。以往的“三边”(边设计、边修改、边建造)建成结果导向并不适用。而目前“拆分设计”、“构件设计”和“BIM翻模设计(或称逆向应用)”等与建筑标准化设计配套的深化设计手段较难将标准化理念完整传递给后续真实建造，实现标准化生产、运输和装配，使设计满足后续真实建造的要求，导致最终设计结果较难准确匹配和直接指导后续的真实建造，造成了设计和建造存在一定的差距和脱节现象。在真实建造过程中往往需要“二次修补设计”，但仍较难精确定位这种差距的具体内容和根本原因，无法及时找到有效的解决方法和应对措施，进行具有针对性的优化。此外，建筑师较难直接应用BIM在装配式建筑方案设计(前期建筑设计)阶段开展建筑标准化设计以及后期的深化和优化设计。由于深化设计所需信息的缺失，后续建造和各专业(结构、机电、装修等)的建造要求较难明确，导致建筑师较难把握装配式建筑设计的深度和边界，再加上由于建筑师设计思维、建造经验、以及对于标准化设计的理解各有不同，易采用个人设计习惯进行设计，其设计深度较难量化统一，影响了建筑师开展有效和高效的前期建筑设计和后期深化和优化设计工作。Autodesk公司的BIM指导手册指出BIM在设计阶段的应用主要集中在发现并减少各专业的碰撞错误(34％)，较少直接应用于设计优化(8％)，后期的深化和优化设计仍依赖于建筑设计常用软件和习惯工具(如AutoCAD,Sketchup和Rhino等)，较难全面、及时和准确的更新在BIM模型上。同时，建筑设计的修改和优化需要基于各专业每轮“阶段性”设计成果的检测分析结果之后，因此存在一定的被动性和滞后性，影响了建筑师的优化设计效率。同时，对于如何合理和有效地将IoT技术引入建筑师的设计工作仍有待进一步的探索，目前国内外鲜见相关方面的研究和实践。
为此，设计出一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强理解本公开的背景，并且因此可以包括不构成现有技术的信息。
发明内容
发明人通过研究发现，目前与建筑标准化设计配套的深化设计手段较难将标准化理念完整传递给后续真实建造，实现标准化生产、运输和装配，使设计满足后续真实建造的要求，导致最终设计结果较难准确匹配和直接指导后续的真实建造，造成了设计和建造存在一定的差距和脱节现象。在真实建造过程中往往需要“二次修补设计”，但仍较难精确定位这种差距的具体内容和根本原因，无法及时找到有效的解决方法和应对措施，进行具有针对性的优化。
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了的一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，具体技术方案如下：
一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，包括以下步骤：步骤一，构建装配式建筑及其预制构件的BIM模型，在所创建的BIM模型文件中新建参数条目和设置参数属性，将BIM模型中每个参数条目和参数属性与分类后的预制构件的设计类和真实建造类信息进行逐个关联，并对BIM模型中所有参数条目的标题进行定义和创建，然后用定义和创建后的参数条目和对应后的参数信息组成BIM参数体系；步骤二，基于BIM参数体系建立装配式建筑预制构件参数库；步骤三，根据装配式建筑的设计和建造要求，在装配式建筑预制构件参数库中筛选预制构件开展装配式前期建筑方案设计，形成后期深化设计结果，并导出装配式建筑设计初始BIM成果模型；步骤四，设定预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配认定范围和认定条件；步骤五，对步骤三导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行装配式建筑设计结果与真实建造的一体化协同，具体流程如下：流程1，依据步骤一设定的装配式建筑及其预制构件的BIM模型，参照预制构件BIM参数条目和参数信息，与导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行比对分析，分别整理罗列出已有和缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失参数信息的预制构件BIM参数条目；流程2，针对已有参数信息的预制构件BIM参数条目的设计类信息与真实建造类信息，依据步骤四设定的匹配程度认定范围和认定条件进行比对分析，整理出符合和不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目及其参数信息，并列出具体不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目；流程3，针对流程1中所列出缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则进行补充和添加，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型；流程4，针对流程2中所列出的不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则依据真实建造类信息进行修改和完善，如果没有具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型；步骤六，合并步骤五中的装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型和装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型，得到装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型；步骤七，将后续建造所需专业设计结果BIM模型与步骤六所得装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型进行合并检测，不合格返回步骤五，合格则得到装配式建筑全专业设计结果的最终优化BIM模型，通过预制构件BIM模型的参数作为反映装配式建筑设计与真实建造的信息载体与媒介，实现设计与建造两者之间差距的精确定位、对比分析和深化优化，为装配式建筑设计与建造的一体化协同提供定量数据支撑。
相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
1.通过预制构件BIM模型的参数作为反映装配式建筑设计与真实建造的信息载体与媒介，实现设计与建造两者之间差距的精确定位、对比分析和深化优化，为装配式建筑设计与建造的一体化协同提供定量数据支撑，在装配式建筑设计前期阶段就可以将方案设计深入至真实建造层面，在深化设计阶段可以应用设计与建造的一体化协同方法引导建筑设计与其他专业设计人员对设计和建造差距问题进行针对预制构件的BIM参数条目和参数信息的分阶段、多专业协同的精准化精确修改和靶向优化，实现“少修改，多预判”，而非目前以BIM碰撞检测为主的“多检测，快修改”的设计优化修改模式。
2.在装配式建筑设计前期阶段就可以引导建筑设计和其他专业人员应用真实的预制构件BIM虚拟模型开展设计活动，尤其是为建筑设计人员建立各专业建造信息完整度及其相关要求的***化认知，将目前“先出图，再翻模”的BIM逆向应用模式，转变为“先建模，后出图”的BIM正向应用模式，从而解决BIM模型信息缺失、模型质量不高和信息传不畅等问题。
3.拓展BIM参数作为约束图元信息的主要功能，使用装配式建筑及其预制构件BIM模型的参数作为存储和代表装配式建筑的关键性设计类信息与真实建造类信息的载体，实现装配式建筑设计类信息与真实建造类参数信息存储与信息传递的媒介。
4.通过装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系形成构件参数库，为建筑师在方案设计和深化设计中提供符合后续建造和各专业建造要求的准确信息，引导应用BIM选择合适的预制构件开展设计，增加首次设计深度，提升优化设计的准确性，推动装配式建筑设计与建造的一体化协同。本发明基于装配式建筑预制构件参数库，通过应用构件参数库中符合装配式建筑设计与建造要求的、已经包含设计类和真实建造类参数信息的建筑预制构件BIM模型开展装配式建筑设计，统一方案设计的广度、深度和精度标准，并导出初始的装配式建筑设计成果BIM模型。然后，通过对BIM模型及其预制构件BIM参数条目和参数信息的设计类信息与真实建造类信息进行比对分析，查找、定位、统计和分析导致设计和建造差距问题的具体BIM参数条目和参数信息，帮助建筑设计与其他各专业人员应用设计与建造的一体化协同方法对其进行分阶段、多专业协同的精准精确修改和靶向优化，进而减少反复检测、分析和优化次数。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为发明实施例1的某钢结构项目中一种构件组的设计类BIM参数信息明细表；
图3为本发明在Autodesk Revit软件中打开实施例1的Colunm-01的BIM模型文件的软件界面截图；
图4为本发明实施例2的某装配式钢筋混凝土结构项目中一种构件组的设计类BIM参数信息明细表；
图5为本发明在Autodesk Revit软件中打开实施例2的阳台板构件YTB-01的BIM模型文件的软件界面截图；
具体实施方式：
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面将结合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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，设计出一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，包括以下步骤：
步骤一，构建装配式建筑及其预制构件的BIM模型，在所创建的BIM模型文件中新建参数条目和设置参数属性，将BIM模型中每个参数条目和参数属性与分类后的预制构件的设计类和真实建造类信息进行逐个关联，并对BIM模型中所有参数条目的标题进行定义和创建，然后用定义和创建后的参数条目和对应后的参数信息组成BIM参数体系；
步骤二，基于BIM参数体系建立装配式建筑预制构件参数库；
步骤三，根据装配式建筑的设计和建造要求，在装配式建筑预制构件参数库中筛选预制构件开展装配式前期建筑方案设计，形成后期深化设计结果，并导出装配式建筑设计初始BIM成果模型；
步骤四，设定预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配认定范围和认定条件；
步骤五，对步骤三导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行装配式建筑设计结果与真实建造的一体化协同，具体流程如下：流程1，依据步骤一设定的装配式建筑及其预制构件的BIM模型，参照预制构件BIM参数条目和参数信息，与导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行比对分析，分别整理罗列出已有和缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失参数信息的预制构件BIM参数条目；流程2，针对已有参数信息的预制构件BIM参数条目的设计类信息与真实建造类信息，依据步骤四设定的匹配程度认定范围和认定条件进行比对分析，整理出符合和不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目及其参数信息，并列出具体不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目；流程3，针对流程1中所列出缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则进行补充和添加，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型；流程4，针对流程2中所列出的不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则依据真实建造类信息进行修改和完善，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型；
步骤六，合并步骤五中的装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型和装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型，得到装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型；
步骤七，将后续建造所需专业设计结果BIM模型与步骤六所得装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型进行合并检测，不合格返回步骤五，合格则得到装配式建筑全专业结果的最终优化BIM模型。
以上实施方式中，列举出2种实施例实现上述技术方案：
实施例1
本实施例以某钢结构项目中的一种柱构件Colunm-01为载体，提供一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其中，如图2所示，某钢结构项目包含2根钢结构柱(Colunm-01，Colunm-02)、3根钢结构梁(Beam-01，Beam-01，Beam-02)以及1块玻璃幕墙Wall-01，共6个构件所组成的构件组，本方法包括以下步骤：
步骤一，应用Autodesk Revit BIM软件创建BIM族类型文件作为柱构件Colunm-01的BIM模型文件，在所创建的BIM模型文件中新建参数条目和设置参数属性，提前预设3大类9种参数条目，如图3所示，包括横向空间类参数(构件材质、构件长度、构件宽度及构件高度)；纵向时间类参数(完成状态、计划完成时间)；竖向实施类参数(构件连接位置、构件连接方式和装配机具)，将上述参数导入Revit软件的项目参数管理器中，选择本实施例的构建组，在属性栏依次输入参数值，而后打开软件明细表，核对参数信息，确保虚拟建造参数符合设计意图，可为后续项目真实建造的参数提供数据支持，将BIM模型中柱构件Colunm-01每个参数条目和参数属性与分类后的预制构件的设计类和真实建造类信息进行逐个关联，并对BIM模型柱构件Colunm-01中所有参数条目的标题进行定义和创建，然后用定义和创建后的参数条目和对应后的参数信息组成BIM参数体系，通过预制构件的参数作为反映装配式建筑设计与真实建造的信息载体与媒介，实现设计与建造两者之间差距的精确定位、对比分析和深化优化，为装配式建筑设计与建造的一体化协同提供定量数据支撑，应用Autodesk Revit BIM族类型文件所构建的装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，以及其中的参数条目，可以引导建筑设计人员和各专业设计人员进行相关设计，并将装配式建筑设计类和真实建造类信息以参数信息的形式录入对应的预制构件BIM参数条目，创建各专业的装配式建筑设计成果(BIM模型)；
步骤二，基于BIM参数体系建立装配式建筑预制构件参数库，通过装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系形成构件参数库，为建筑师在方案设计和深化设计中提供符合后续建造和各专业(结构、机电、装修等)建造要求的准确信息，引导应用BIM与IoT技术选择合适的预制构件开展设计，增加首次设计深度，提升优化设计的准确性，推动装配式建筑设计与建造的一体化协同，所述构件参数库包含各类预制构件的BIM模型，及其通过参数条目和参数信息所存储的各类设计类和真实建造类信息。所述构件参数库是以预制构件参数信息为载体，将装配式建筑设计结果和真实建造看作是由各类预制构件BIM模型的所有参数条目及其参数信息组成的；
装配式建筑预制构件参数库是指应用信息化技术保存各类预制构件的BIM模型，通过BIM的参数条目和参数信息采集和存储建筑预制构件的设计类和真实建造类信息。这些信息可以但不限于通过特定网页、BIM云平台等方式查询和下载建筑预制构件的设计类和真实建造类信息。构件参数库聚焦装配式建筑预制构件BIM模型参数条目和参数信息所存储的各类设计类和真实建造类信息，其参数条目和参数信息的分类方法与所述步骤一中的BIM参数体系的参数条目和参数信息的具体内容对应关联，并保持一致。构件参数库是装配式建筑设计过程中的设计素材仓库，也是装配式建造过程中满足各专业建造要求的建造信息仓库，构件参数库是一个动态的、不断扩充预制构件及其参数信息的设计素材仓库和建造信息仓库，是装配式建筑设计和建造中的重要依据，具有较强的实用性；
步骤三，根据装配式建筑的设计和建造要求，在装配式建筑预制构件参数库中筛选预制构件开展装配式前期建筑方案设计，形成后期深化设计结果，所选构件已经预先包含设计类和真实建造类信息，并导出装配式建筑设计初始BIM成果模型；
步骤四，设定预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配认定范围和认定条件；
设定预制构件BIM参数设计类信息符合真实建造类信息的匹配程度认定范围包括时间类BIM参数、空间类BIM参数、和实施类BIM参数；所述时间类BIM参数对应建造流程的建筑设计类和真实建造类信息；所述空间类BIM参数对应物质构成的建筑设计类和真实建造类信息；所述实施类BIM参数对应装配式建筑及其构件技术实现的建筑设计类和真实建造类信息，时间类BIM参数包括计划与实际的完成工期(分钟/小时/天)、完成状态(已完成/建造中/未完成)、装配工序(步骤)等以及其他与建造流程相关BIM参数，所述计划与建筑设计类信息对应，实际与真实建造类信息对应；空间类BIM参数包括设计与真实的构件几何尺寸、构件型号说明、材料物理参数、细部组成构造等以及其他与物质构成相关BIM参数，所述设计与建筑设计类信息对应，真实与真实建造类信息对应；实施类BIM参数包括设计与真实的构件连接方式、构件连接位置、构件装配方式(堆放形式、吊点位置等)、装配工装机具等以及其他与技术实现相关BIM参数，所述设计与建筑设计类信息对应，真实与真实建造类信息对应；
设定预制构件BIM参数设计类信息符合真实建造类信息的匹配程度认定条件包括BIM参数的设计类信息与真实建造类信息数字统计一致，BIM参数的设计类信息与真实建造类信息文字描述一致，BIM参数的设计类信息与真实建造类信息图像表达一致，还可以包括其他任何用于判定BIM参数的设计类信息与真实建造类信息内容一致的所有相关认定方法和技术；
所述装配式建筑及其预制构件的设计类信息的创建依据包括装配式建筑工程项目的具体要求、需求和相关技术支持文件，如招标文件、任务书、相关规范、技术规程和构件技术资料，以及建筑设计人员和各专业设计人员基于上述相关文件，依据个人专业技能、专业知识和实践经验等所开展的设计结果；
所述真实建造类信息采集来源包括预制构件相关已有的技术资料，所述技术资料包括预制构件的技术图纸、技术说明、施工说明，技术图纸可以是方案图纸、细部图纸、施工图纸等；如果预制构件未被应用于已有的装配式建筑工程项目中，为已有的成品构件，信息来源为构件相关已有的技术资料，所述技术资料包括构件的技术图纸(方案图纸、细部图纸和施工图纸等)、技术说明、施工说明等，如果预制构件已被应用于已有装配式建筑工程项目中，信息来源除了所述技术资料，还来源从已有装配式建筑工程项目中采集到的真实建造类信息，包括通过射频识别、编码识别、激光扫描和图像捕捉等相关装置与IoT技术采集到的预制构件在工厂制造、中途运输和现场施工阶段的信息，本公开中，可以是通过手持设备扫描各预制构件中的RFID芯片或者粘贴的二维码采集其在工厂制造、中途运输和现场施工阶段的信息。以此为依据，完善应用Autodesk Revit软件建立的装配式建筑BIM模型；
进一步的，本公开所述装配式建筑及其构件的真实建造信息可以是基于IoT技术采集，采集到的信息数据反馈至BIM云平台和各专业应用Autodesk Revit软件建立的装配式建筑BIM模型中各预制构件的相关BIM参数，本公开中，云平台可以是Autodesk BIM 360，从而继续依据步骤五对导出的装配式建筑BIM模型进行装配式建筑设计结果信息与真实建造信息是否匹配的对比、分析和优化，通过装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，应用BIM参数集成、IoT技术采集装配式建筑及其构件的建筑设计类和真实建造类信息，使得建筑设计与其他各专业人员在装配建筑设计前期阶段就可以通过BIM模型及其预制构件的参数条目和参数信息作为信息媒介和桥梁，帮助建筑设计与其他各专业人员应用标准化的、完整的建筑设计类和真实建造类信息开展装配式建筑设计的BIM正向应用，减少优化设计的被动性和滞后性，从而精确地预判、定位和解决后续真实建造中可能出现的问题，更重要的是，构件参数库的建立是一个不断补充、更新和完善的过程。当其中预制构件及其参数信息不能满足相应设计与建造需求时。可通过IoT技术采集、研发试做等所有相关手段采集预制构件的真实建造信息，再通过相关专业规范验证或技术论证后，存入构件参数库中，以备下次使用，综合使用BIM、BIM云平台(BIM-Cloud)和IoT技术开展装配式建筑及其预制构件BIM参数信息的在设计阶段的集成和统计，以及在真实建造阶段的追踪和反馈，结合装配式建筑预制构件的已有真实建造信息，实现装配式建筑设计类信息与真实建造类参数信息具体内容的***化采集；
具体采集过程可以是在Revit软件中将示例一某钢结构项目中一种构件组的BIM模型通过Revit软件中相应的BIM云平台插件导出，并导入至BIM云平台中，生成用于追踪和采集每个装配式建筑构件真实建造类BIM参数信息二维码或RFID芯片；将二维码或RFID芯片粘贴或者预埋至对应构件，作为对构件信息追踪的载体及依据，这个过程可以根据需求实施在构件出厂、构件转运或构件装配等不同阶段；真实建造过程中，用手机APP扫描相应构件二维码，并将现场真实建造的图像资料一并上传至BIM云平台，在人工进行虚拟建造与真实建造对比中，可以从平台中提取相关资料；
步骤五，对步骤三导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行装配式建筑设计结果与真实建造的一体化协同，具体流程如下：
流程1，依据步骤一设定的装配式建筑及其预制构件的BIM模型，参照预制构件BIM参数条目和参数信息，与导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行比对分析，分别整理罗列出已有和缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失参数信息的预制构件BIM参数条目；
其中，对装配式建筑BIM模型以及其预制构件BIM参数条目和参数信息的设计类信息与真实建造类信息进行比对分析使用自动检测的方式，具体为：在Autodesk Revit软件中导出IFC格式的装配式建筑BIM模型，在BIM模型检测软件Solibri Model Checker(SMC)软件模型检测菜单中设置BIM模型检测规则，优选地，以预制构件的空间类BIM参数条目的设置规则为例，构件几何尺寸参数条目的检测规则为是否满足与其他相邻预制构件的公差值；细部组成构造参数条目的检测规则为是否在构件的连接位置留有足够的空间等，依据装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，从步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围中选取能够被BIM模型质量检测软件检测的BIM参数条目和参数信息，本公开优选地，检测规则为寻找缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，然后运行自动检测程序，最后从BIM模型质量检测软件中导出检测结果；针对步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围中其余不能够被BIM模型质量检测软件检测到的BIM参数条目和参数信息，导出明细表；根据导出的检测结果和明细表，整理出已有的和缺失的参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失的BIM参数条目；依据步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定条件，对从BIM模型质量检测软件中导出的BIM参数设计类信息是否符合真实建造类信息的检测结果进行人工复核，对明细表中的预制构件BIM参数条目及其参数信息进行逐条比对，判定其设计类信息是否符合真实建造类信息；
本公开中，在参数信息完整性检测中的6个构件全部通过检测，即参数条目与参数信息符合虚拟设计，无缺项漏项，因此对于本实施例的参数信息自动检测而言，DCY＝9，DCQ＝0。该结果可与人工核验相结合，进行单个构件的匹配程度及整体项目的匹配程度数值计算；在相邻构件公差检测中，一共6个构件被程序识别检测，其中3个构件通过了检测，即构件几何尺寸满足设计要求；3个构件没有通过检测，存在错误问题，即构件不满足设计要求，需返回BIM模型校对尺寸或进行优化设计。根据SMC软件检测结果查询可得，钢结构梁Beam-01，Beam-01，Beam-02共3个构件不满足构件间距离最小公差5mm的设计要求，所以返回Revit设计模型中，依次调整相应构件尺寸，将两根钢结构梁Beam-01的构件长度参数值从2800调整到2790，钢结构梁Beam-02的构件长度参数值从2400调整到2390；Revit模型参数修改完成后，将优化后的模型再次以IFC格式导入SMC软件中进行构件相邻公差检测，以验证进行优化设计成果。经SMC软件再次检测，本公开中的6个构件以全部通过检测，从而可得本次优化设计完成既定目标。另一方面从真实建造参数统计表中的钢结构梁的构件长度参数也可以从侧面佐证优化设计满足真实条件要求；
同样的，对装配式建筑BIM模型以及其预制构件BIM参数条目和参数信息的设计类信息与真实建造类信息进行比对分析也可以是使用人工排查的方式，所述人工排查方式的具体方式为：依据装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，结合步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围，在Autodesk Revit软件中打开装配式建筑BIM模型，在明细表属性对话框可用的字段中选择需要比对分析的预制构件BIM参数条目和参数信息的明细表；根据导出的明细表，整理出已有的和缺失的参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失的BIM参数条目；依据步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定条件，对导出的明细表中的预制构件BIM参数条目及其参数信息进行逐条比对，比对导出的明细表中所有预制构件BIM参数的设计类信息与真实建造类信息是否数字统计一致、文字描述一致、图像表达一致等，判定其设计类信息是否符合真实建造类信息，整理出不符合真实建造类信息的BIM参数条目及其参数信息；
具体步骤为，将Revit软件中的设计类BIM参数信息明细表导出，人工审阅预制构件BIM参数真实建造类信息并生成真实建造参数信息统计表，审定预制构件BIM参数设计类与真实建造类信息是否匹配一致，
本实施例中，钢结构梁构件Beam-01虚拟设计类与真实建造类BIM参数信息匹配认定与设计优化，如表1所示：
表1钢结构梁构件Beam-01
对于钢结构梁构件Beam-01而言，已有参数信息条目为9，缺失参数信息的条目为0，即DCY＝9，DCQ＝0；梁构件中横向空间类参数中的构件长度参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息数字统计不一致；竖向实施类参数中的装配机具参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息文字描述不一致。
本实施例中，钢结构柱构件Colunm-01虚拟设计类与真实建造类BIM参数信息匹配分析与评估计算，如表2所示：
表2钢结构柱构件Colunm-01
对于钢结构柱构件Colunm-01而言，纵向时间类参数中的实际完工时间参数、竖向实施类参数中的装配机具参数与预设不符，这也属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息文字描述不一致；而竖向实施类参数中的构件连接方式参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息图像表达不一致；流程2，针对已有参数信息的预制构件BIM参数条目的设计类信息与真实建造类信息，依据步骤四设定的匹配程度认定范围和认定条件进行比对分析，整理出符合和不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目及其参数信息，并列出具体不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目；
流程3，针对流程1中所列出缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则进行补充和添加，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型；
流程4，针对流程2中所列出的不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则依据真实建造类信息进行修改和完善，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型；
拓展BIM参数作为约束图元信息的主要功能，使用装配式建筑及其预制构件BIM模型的参数作为存储和代表装配式建筑的关键性设计类信息与真实建造类信息的载体，实现装配式建筑设计类信息与真实建造类参数信息存储与信息传递的媒介；
步骤六，应用Autodesk Revit软件导入装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型和装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型，在软件中合并更新步骤五中的装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型和装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型，导出装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型；
步骤七，应用Autodesk Revit软件导入后续建造所需各专业(结构、机电、装修等)设计结果BIM模型的IFC格式，将后续建造所需专业设计结果BIM模型与步骤六所得装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型进行合并检测，不合格返回步骤五，合格则得到装配式建筑全专业设计结果的最终优化BIM模型，通过预制构件BIM模型的参数作为反映装配式建筑设计与真实建造的信息载体与媒介，实现设计与建造两者之间差距的精确定位、对比分析和深化优化，为装配式建筑设计与建造的一体化协同提供定量数据支撑。
实施例2
本实施例是以某预制装配式混凝土结构项目中的一种阳台板构件YTB-01为载体，提供一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其中，如图4所示，预制装配式混凝土结构项目中包含1块预制混凝土阳台板构件YTB-01、1块预制混凝土阳台隔板YTGB-01以及2块预制混凝土阳台栏板YTLB-01、YTLB-02，共4个构件所组成的构件组，本方法包括以下步骤：
步骤一，应用Autodesk Revit BIM软件创建BIM族类型文件作为装配式建筑预制构件的BIM模型文件，在所创建的BIM模型文件中新建参数条目和设置参数属性，提前预设3大类10种参数条目，如图5所示，包括横向空间类参数(构件材质、构件长度、构件宽度及构件高度)；纵向时间类参数(完成状态、计划完成时间)；竖向实施类参数(支撑点位置、构件连接位置、构件连接方式和装配机具)，将上述参数导入Revit软件的项目参数管理器中，选择本实施例的构建组，在属性栏依次输入参数值，而后打开软件明细表，核对参数信息，确保虚拟建造参数符合设计意图，可为后续项目真实建造的参数提供数据支持；
依托与BIM平台与物联网的构件参数信息追溯反馈的实施方法详见实施例1；在Revit软件中将示例一某钢结构项目中一种构件组的BIM模型通过Revit软件中相应的BIM云平台插件导出，并导入至BIM云平台中，生成用于追踪和采集每个装配式建筑构件真实建造类BIM参数信息二维码或RFID芯片；将二维码或RFID芯片粘贴或者预埋至对应构件，作为对构件信息追踪的载体及依据，这个过程可以根据需求实施在构件出厂、构件转运或构件装配等不同阶段；真实建造过程中，用手机APP扫描相应构件二维码，并将现场真实建造的图像资料一并上传至BIM云平台，在人工进行虚拟建造与真实建造对比中，可以从平台中提取相关资料；将Revit软件中本公开的虚拟建造参数信息明细表导出，人工审阅预制构件BIM参数真实建造信息并生成本实施例的真实建造参数信息统计表。
本实施例中，如表3所示，预制混凝土阳台板构件YTB-01虚拟设计类与真实建造类BIM参数信息匹配分析与评估：
表3预制混凝土阳台板构件YTB-01
由表3可知，预制混凝土阳台板构件中横向空间类参数中的构件长度参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息数字统计不一致；竖向实施类参数中的装配机具参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息文字描述不一致。
如表4所示，预制混凝土阳台栏板YTLB-01虚拟设计类与真实建造类BIM参数信息匹配分析与评估：
表4
由上可知，对于预制混凝土阳台栏板YTLB-01而言，横向空间类参数中的构件长度参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息数字统计不一致；纵向时间类参数中的实际完工时间参数、竖向实施类参数中的装配机具参数与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息文字描述不一致；竖向参数中的构件链接位置与预设不符，这属于BIM参数的设计类信息与真实建造类信息图像表达不一致。
整理出符合和不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目及其参数信息，并列出具体不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目；针对流程1中所列出缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则进行补充和添加，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型；针对所列出的不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则依据真实建造类信息进行修改和完善，如果没有具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型；合并每次优化前后的模型并进行检测，如果合格，则得到装配式建筑全专业设计结果的最终优化BIM模型，如果不合格，再次依据真实建造类信息进行修改和完善，重复上述步骤，直到得到装配式建筑全专业设计结果的最终优化BIM模型。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，构建装配式建筑及其预制构件的BIM模型，在所创建的BIM模型文件中新建参数条目和设置参数属性，将BIM模型中每个参数条目和参数属性与分类后的预制构件的设计类和真实建造类信息进行逐个关联，并对BIM模型中所有参数条目的标题进行定义和创建，然后用定义和创建后的参数条目和对应后的参数信息组成BIM参数体系；
步骤二，基于BIM参数体系建立装配式建筑预制构件参数库；
步骤三，根据装配式建筑的设计和建造要求，在装配式建筑预制构件参数库中筛选预制构件开展装配式前期建筑方案设计，形成后期深化设计结果，并导出装配式建筑设计初始BIM成果模型；
步骤四，设定预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配认定范围和认定条件；
步骤五，对步骤三导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行装配式建筑设计结果与真实建造的一体化协同，具体流程如下：流程1，依据步骤一设定的装配式建筑及其预制构件的BIM模型，参照预制构件BIM参数条目和参数信息，与导出的装配式建筑设计初始BIM成果模型进行比对分析，分别整理罗列出已有和缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失参数信息的预制构件BIM参数条目；流程2，针对已有参数信息的预制构件BIM参数条目的设计类信息与真实建造类信息，依据步骤四设定的匹配程度认定范围和认定条件进行比对分析，整理出符合和不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目及其参数信息，并列出具体不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目；流程3，针对流程1中所列出缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则进行补充和添加，如果没有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失参数信息的预制构件BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型；流程4，针对流程2中所列出的不符合真实建造类信息的预制构件BIM参数条目，搜索装配式建筑预制构件参数库，如果具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则依据真实建造类信息进行修改和完善，如果没有具有相应的设计类和真实建造类参数信息内容，则列出相应的缺失BIM参数条目，并依据真实建造需求，进行补充和添加，形成装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型；
步骤六，合并步骤五中的装配式建筑设计结果的首次优化BIM模型和装配式建筑设计结果的二次优化BIM模型，得到装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型；
步骤七，将后续建造所需专业设计结果BIM模型与步骤六所得装配式建筑设计结果的三次优化BIM模型进行合并检测，不合格返回步骤五，合格则得到装配式建筑全专业设计结果的最终优化BIM模型。
2.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，汇总所述步骤五的流程3和流程4，对步骤七的装配式建筑全专业结果的最终优化BIM模型检测后所列出缺失的、不符合真实建造类信息的BIM参数条目，以及相应的补充和添加后的、修改和完善后的BIM参数信息，并在步骤二中所述的装配式建筑预制构件参数库中进行更新。
3.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述步骤四中设定预制构件BIM参数设计类信息符合真实建造类信息的匹配程度认定范围包括时间类BIM参数、空间类BIM参数、和实施类BIM参数；所述时间类BIM参数对应建造流程的建筑设计类和真实建造类信息；所述空间类BIM参数对应物质构成的建筑设计类和真实建造类信息；所述实施类BIM参数对应装配式建筑及其构件技术实现的建筑设计类和真实建造类信息。
4.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述装配式建筑预制构件参数库通过BIM的参数条目和参数信息采集和存储建筑预制构件的设计类和真实建造类信息。
5.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述装配式建筑及其构件的设计类信息的创建依据包括装配式建筑工程项目的具体要求、需求和相关技术支持文件。
6.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述真实建造类信息采集来源包括预制构件相关已有的技术资料，所述技术资料包括预制构件的技术图纸、技术说明、施工说明。
7.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述装配式建筑及其构件的真实建造信息基于IoT技术采集，采集到的信息数据反馈至BIM云平台和各专业BIM模型中的各预制构件的相关BIM参数，从而继续依据步骤五对导出的装配式建筑BIM模型进行装配式建筑设计结果信息与真实建造信息是否匹配的对比、分析和优化。
8.根据权利要求1所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述步骤五的流程2中对装配式建筑BIM模型以及其预制构件BIM参数条目和参数信息的设计类信息与真实建造类信息进行比对分析可使用人工排查和/或自动检测的方式。
9.根据权利要求8所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述人工排查方式的具体方式为：依据装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，结合步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围，从装配式建筑BIM模型中导出包含预制构件BIM参数条目和参数信息的明细表；根据导出的明细表，整理出已有的和缺失的参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失的BIM参数条目；依据步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定条件，对导出的明细表中的预制构件BIM参数条目及其参数信息进行逐条比对，判定其设计类信息是否符合真实建造类信息。
10.根据权利要求8所述的基于构件参数库的装配式建筑设计与建造一体化协同方法，其特征在于，所述自动检测的具体方式为：将装配式建筑BIM模型导入BIM模型质量检测软件，依据装配式建筑及其预制构件的BIM参数体系，从步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围中选取能够被BIM模型质量检测软件检测的BIM参数条目和参数信息，并设定检测规则，然后运行自动检测程序，最后从BIM模型质量检测软件中导出检测结果；针对步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定范围中其余不能够被BIM模型质量检测软件检测到的BIM参数条目和参数信息，导出明细表；根据导出的检测结果和明细表，整理出已有的和缺失的参数信息的预制构件BIM参数条目，并列出具体缺失的BIM参数条目；依据步骤四设定的预制构件BIM参数设计结果信息和真实建造信息匹配程度认定条件，对从BIM模型质量检测软件中导出的BIM参数设计类信息是否符合真实建造类信息的检测结果进行人工复核，对明细表中的预制构件BIM参数条目及其参数信息进行逐条比对，判定其设计类信息是否符合真实建造类信息。
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| PB01 | Publication | ||
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