建筑信息模型的房建施工木模板計(jì)算及管理研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

建筑信息模型的房建施工木模板計(jì)算及管理研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：房建企業(yè)間日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)造成房建企業(yè)利潤(rùn)率普遍下滑，建筑行業(yè)是一種需要消耗大量自然資源與能源的行業(yè)，為了資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展利用，推動(dòng)綠色建筑和綠色施工已成為世界各國(guó)的共識(shí)，綠色施工已成為建筑業(yè)主要的發(fā)展方向。綠色施工要求在保證工程質(zhì)量、安全等基本前提下，盡可能地節(jié)約資源減少浪費(fèi)。本文分析了建筑信息模型的房建施工木模版計(jì)算及管理方法。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型;房建施工木模版;管理方法

近年來(lái)，建筑信息模型（BIM）的發(fā)展和應(yīng)用引起了工程建設(shè)業(yè)界的廣泛關(guān)注。各方一致的觀點(diǎn)是其引領(lǐng)建筑信息化未來(lái)的發(fā)展方向，必將引起整個(gè)建筑業(yè)及相關(guān)行業(yè)革命性的變化。但是，如果對(duì)林林總總的研究成果、應(yīng)用案例等進(jìn)行深入的分析，卻不難發(fā)現(xiàn)其中存在著一個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題。

1、概念綜述

建筑信息模型的概念是伴隨著信息技術(shù)在建筑業(yè)的深入運(yùn)用而產(chǎn)生和發(fā)展的，由于其歷經(jīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，且概念的提出者往往又從多個(gè)方面來(lái)理解與之相關(guān)的問(wèn)題，對(duì)建筑信息模型有著多種不同的定義，匯總分析一些較為權(quán)威的關(guān)于建筑信息模型的定義有：一是建筑信息模型是出于可視化、工程分析、沖突分析、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢查、成本分析、竣工驗(yàn)收、預(yù)算及其他多種目的而建立一個(gè)設(shè)施電子化模型的行動(dòng)。二是一種與數(shù)據(jù)庫(kù)相聯(lián)系基于模型的項(xiàng)目信息技術(shù)，BIM作為一個(gè)動(dòng)詞或形容詞用來(lái)描述關(guān)于工具、過(guò)程和技術(shù)，其通過(guò)數(shù)字化的、機(jī)器可讀的文檔對(duì)一個(gè)建筑物的性能、規(guī)劃及其運(yùn)營(yíng)維護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，BIM用來(lái)描述一種活動(dòng)，而不是一個(gè)對(duì)象，為了描述建?；顒?dòng)的結(jié)果，我們使用建筑信息模型或建筑模型。三是建筑信息模型是開(kāi)發(fā)和使用一個(gè)多方面的計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)模型，該模型不止用來(lái)存儲(chǔ)新建或改擴(kuò)建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文檔，還可以用來(lái)對(duì)其的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)進(jìn)行模擬。由此產(chǎn)生的建筑信息模型是一個(gè)數(shù)據(jù)豐富，對(duì)象化，智能化和參數(shù)化的設(shè)施數(shù)字表現(xiàn)，來(lái)自不同用戶的適當(dāng)?shù)男枰?，可以提取和分析，以產(chǎn)生反饋并對(duì)設(shè)施的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。為了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)等需要而創(chuàng)建和使用數(shù)字化模型的過(guò)程。在其中包含了涉及整個(gè)建設(shè)工程生命周期的信息，技術(shù)論即建筑信息模型是一種實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程信息管理的技術(shù)或者方法;過(guò)程論，即建筑信息模型是一種信息管理的過(guò)程。

2、建筑信息模型的房建施工木模版計(jì)算

2.1模板施工方案

從一個(gè)施工組中選取一個(gè)施工面使用（不同的建筑構(gòu)件要求模板排列的方向不同，為了討論的方便，不失一般性地假設(shè)模板均橫向排列）的格網(wǎng)對(duì)墻面進(jìn)行劃分。在不考慮孔洞的情況下，每一個(gè)格網(wǎng)是一個(gè)模板的位置，在確定模板的位置后，可以進(jìn)行拆分和裁剪運(yùn)算，得出初步的模板裝配方案。一個(gè)洞中時(shí)，直接刪除該模板，初步的模板布設(shè)方案中，有些模板的布設(shè)不符合施工要求（施工時(shí)要求盡量使用整塊模板，需要裁剪的模板盡可能地布設(shè)到邊角，并且要求需要裁剪的模板盡可能地在一塊規(guī)則模板內(nèi)），因此需要對(duì)模板的初步布設(shè)方案進(jìn)行調(diào)整，使方案更符合施工和模板加工的要求。不同構(gòu)件的模板按照施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)條件的不同，可能有不同的施工順序，以由左至右為例調(diào)整模板。若模板的寬度小于整板的寬度，判斷是否存在，按照如下方式進(jìn)行操作。一是將獲得兩個(gè)模板的并集。

二是判斷并集的寬度，若并集的寬度小于整板的寬度，則直接合并;若并集的寬度大于整板的寬度，則將并集和規(guī)則模板求交，將獲得的交集作為當(dāng)前的模板獲取差集，差集中所有的多邊形都添加到待處理多邊形中，按照上述方式依次進(jìn)行左右方向的判斷，直到最右側(cè)最后一塊多邊形判斷完成，由下至上方向的模板調(diào)整需要判斷兩塊模板上、下方向是否存在公共區(qū)域，其余計(jì)算方法和左、右方向一致。

2.2模板排布

傳統(tǒng)的方法只能進(jìn)行局部驗(yàn)證，不能模擬整個(gè)頂面模板的拼接，且傳統(tǒng)的方法很難發(fā)現(xiàn)模板拼接中的問(wèn)題，為控制風(fēng)險(xiǎn)，保證模板拼接精度，項(xiàng)目部采用對(duì)整個(gè)平面及立面模板排布進(jìn)行實(shí)體模擬。根據(jù)結(jié)構(gòu)頂部模型以及木模板模數(shù)，建立模板族，并使模板的各邊尺寸能在位編輯，然后將模板族載入到項(xiàng)目模型中。平面圖將模板族按拼接順序進(jìn)行貼合，確定結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)，將每塊模板族從交點(diǎn)依次向外側(cè)排布，模板拼接仍保證上下、左右對(duì)稱，直至拼接完所有部分，立面排布保證方柱及懸挑梁模板縫統(tǒng)一，懸挑梁模板拼接縫上下與方柱對(duì)齊。

2.3模板編號(hào)

模板施工圖給出每一個(gè)模板在施工面的具體位置，而模板的具體尺寸和加工方法在模板加工圖紙中，因此需要一個(gè)唯一的編號(hào)使施工圖上的模板和加工圖紙中的模板相對(duì)應(yīng);同時(shí)，施工圖上的模板可能是通過(guò)加工舊模板（包括舊的規(guī)則模板和不規(guī)則模板）得到的，因此要求能夠通過(guò)這個(gè)標(biāo)號(hào)快速地檢索出模板的加工過(guò)程。當(dāng)模板計(jì)算完成后，為了模板施工圖紙和加工圖紙的清晰美觀，同時(shí)為了方便在施工時(shí)對(duì)模板進(jìn)行管理，使用“組號(hào)_編號(hào)”（編號(hào)按照施工順序由小到大進(jìn)行排列）這種更加簡(jiǎn)潔的編號(hào)形式對(duì)樹(shù)形編號(hào)進(jìn)行映射，最終生成的模板加工圖紙和模板施工圖紙中，外包圍矩形為規(guī)則模板，帶編號(hào)的多邊形為要加工的模板，圖中給出每一塊模板的加工尺寸和編號(hào);每一個(gè)帶編號(hào)的多邊形為一個(gè)模板，編號(hào)和加工圖紙中的編號(hào)對(duì)應(yīng)，在施工時(shí)首先根據(jù)加工圖紙集中加工模板，然后根據(jù)施工圖紙進(jìn)行施工。

3、模板管理

施工企業(yè)當(dāng)前使用的模板管理流程使用計(jì)算模板的用量，計(jì)算的模板用量與實(shí)際的施工用量差別較大;同時(shí)，在施工時(shí)采用邊加工邊施工的方式，在加工和施工的過(guò)程中缺少監(jiān)管，會(huì)造成模板材料的浪費(fèi)，增加施工成本。根據(jù)提出的模板計(jì)算方法，提出新的模板管理模型，在新的管理模型中，首先計(jì)算每一組的模板用量報(bào)表、施工圖紙和加工圖紙，施工企業(yè)根據(jù)生成的用量報(bào)表采購(gòu)模板材料;然后根據(jù)加工圖紙集中加工施工每一個(gè)施工組所需的模板，在分發(fā)環(huán)節(jié)根據(jù)每一組的用量報(bào)表和施工圖紙分發(fā)模板材料，在施工時(shí)根據(jù)施工圖紙指導(dǎo)工人按照?qǐng)D紙施工;同時(shí)，引入獎(jiǎng)懲機(jī)制，在施工完成后根據(jù)用量報(bào)表和施工圖紙統(tǒng)計(jì)每一組的損耗率，若小于允許的損耗率，則對(duì)施工組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，否則需要賠償。與施工企業(yè)原來(lái)的管理流程相比，新的管理模型按照施工組計(jì)算模板的用量更符合施工實(shí)際;同時(shí)，按組集中輔助材料能夠減少模板的浪費(fèi)，并且在材料分發(fā)和施工過(guò)程中加強(qiáng)了監(jiān)管，同時(shí)引入了獎(jiǎng)懲機(jī)制，有助于施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)模板材料的精細(xì)化管理。圖紙中的注釋符號(hào)不僅僅是實(shí)體的抽象代號(hào)或孤立的注釋，還包括了這些實(shí)體進(jìn)一步深化所需要的所有參數(shù)化信息;設(shè)計(jì)人員進(jìn)行的圖紙注釋即為參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)師可以通過(guò)提取交換和分析數(shù)值