探索智能鋼筋加工系統(tǒng)在40m預(yù)制箱梁鋼筋施工中的應(yīng)用

陳天峰 劉紹凱

摘 要：傳統(tǒng)的鋼筋下料方式存在信息流通不對(duì)稱、效率低、鋼筋原材料計(jì)劃不準(zhǔn)、成品信息追蹤難、各環(huán)節(jié)重復(fù)數(shù)據(jù)錄入和分析等缺點(diǎn)，需要非常專業(yè)的工程師下料及技術(shù)交底。而基于BIM技術(shù)的鋼筋自動(dòng)化建模技術(shù)，建模效率高、并能與鋼筋加工機(jī)器接口對(duì)接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工、最關(guān)鍵的是還能實(shí)現(xiàn)余料的自動(dòng)分類與再利用。此外，基于BIM技術(shù)的智能化鋼筋加工自動(dòng)化程度高，大大提高生產(chǎn)效率，可以有效縮短工程工期;同時(shí)還能保證施工現(xiàn)場(chǎng)文明整潔，排除由于鋼筋加工生產(chǎn)帶來(lái)的不安全隱患。精準(zhǔn)、高效、簡(jiǎn)潔、自動(dòng)化、綠色環(huán)保等正是基于BIM技術(shù)的鋼筋智能化加工的亮點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼筋自動(dòng)化建模技術(shù);鋼筋模型信息;鋼筋參數(shù)信息;下料長(zhǎng)度;系統(tǒng)誤差

1引言

目前預(yù)制構(gòu)件廠或鋼筋加工中心的鋼筋深化設(shè)計(jì)和加工的自動(dòng)化程度仍較低，采用傳統(tǒng)的鋼筋翻樣方法，打印成鋼筋料單，手動(dòng)錄入到鋼筋加工設(shè)備， 完成鋼筋加工。該方式人工成本高、效率低，并且對(duì)于復(fù)雜構(gòu)件容易出現(xiàn)鋼筋沖突， 綁扎時(shí)需要二次加工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出一種基于BIM技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件鋼筋深化建模指導(dǎo)智能加工技術(shù)，通過(guò)基于BIM的維深化設(shè)計(jì)保障鋼筋翻樣質(zhì)量，避免沖突;通過(guò)二次開發(fā)軟件，將鋼筋模型自動(dòng)生成鋼筋加工單，直接下發(fā)鋼筋加工設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)加工，減少勞動(dòng)力投入。

2 BIM模型和鋼筋設(shè)備對(duì)接的實(shí)施方案

2.1BIM模型和鋼筋設(shè)備對(duì)接步驟：

（1）把BIM的鋼筋模型信息上傳到到設(shè)備后臺(tái)軟件;

（2）設(shè)備后臺(tái)軟件和生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互;

說(shuō)明：BIM和生產(chǎn)軟件的對(duì)接是兩個(gè)軟件信息互通的結(jié)果。

2.2目前BIM模型和智能鋼筋加工設(shè)備對(duì)接的方式

（1）通過(guò)調(diào)用廠商提供的軟件接口，把要生產(chǎn)的加工任務(wù)信息給到生產(chǎn)軟件（簡(jiǎn)稱接口對(duì)接）;

（2）BIM模型信息（revit）導(dǎo)出為EXCEL數(shù)據(jù)，EXCEL的數(shù)據(jù)導(dǎo)入信息處理軟件（簡(jiǎn)稱EXCEL對(duì)接，該方法操作簡(jiǎn)單，可實(shí)施性難度較?。?

（3）BIM模型導(dǎo)出BVBS格式，解析BVBS數(shù)據(jù)，BVBS的格式目前BIM軟件PlanBar支持效果較好;

（4）針對(duì)BIM軟件Bentely系列ProStructures，可以導(dǎo)出XML格式，根據(jù)XML格式發(fā)接口版本識(shí)別，目前最主要的鋼筋參數(shù)信息，邊長(zhǎng)、角度導(dǎo)出是沒(méi)有問(wèn)題的（不太成熟）。

針對(duì)實(shí)際情況，40m預(yù)制箱梁常規(guī)鋼筋只有123種，而且尺寸信息都大致相同，計(jì)劃采用第二種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)接，采用EXCEL作為中轉(zhuǎn)格式的優(yōu)勢(shì)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，尺寸信息校正更為方便快捷，而且一次校正后此梁型可以重復(fù)使用，比較符合目前預(yù)制梁場(chǎng)的實(shí)際情況。

2.3 EXCEL格式中轉(zhuǎn)的詳細(xì)步驟

第一步：從不低于LOD350精度的revit模型里導(dǎo)出鋼筋模型信息，給出的EXCEL格式的鋼筋尺寸及型號(hào)信息;

第二步：把EXCEL信息導(dǎo)入智能設(shè)備后臺(tái)處理軟件;

第三步：試生產(chǎn)，將后臺(tái)軟件加工任務(wù)中鋼筋信息發(fā)送至設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn);

第四步：檢查半成品鋼筋尺寸是否滿足要求;

第五步：根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整后臺(tái)軟件中鋼筋尺寸信息。

第六步：反復(fù)檢查校核，直到生產(chǎn)出的半成品滿足設(shè)計(jì)要求;

第七步：根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃直接從設(shè)備調(diào)取鋼筋信息進(jìn)行排產(chǎn)。

3 BIM模型信息與軟件對(duì)接計(jì)算方法

說(shuō)明：生產(chǎn)設(shè)備的加工和圖形的邊長(zhǎng)有關(guān)系，加工參數(shù)是根據(jù)圖形邊長(zhǎng)的參數(shù)確定的，總長(zhǎng)度是根據(jù)各個(gè)邊長(zhǎng)以及角度的折算率計(jì)算出來(lái)的，因此，BIM導(dǎo)出的數(shù)據(jù)要包含【圖形的邊長(zhǎng)、角度】【鋼筋的規(guī)格】【鋼筋的直徑】等信息，生產(chǎn)設(shè)備就是根據(jù)導(dǎo)入的邊長(zhǎng)、角度進(jìn)行加工生產(chǎn)。其中斷料長(zhǎng)度的計(jì)算，由設(shè)備后臺(tái)軟件完成計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

下料長(zhǎng)度=邊長(zhǎng)總和-量度長(zhǎng)度之和（其中量度長(zhǎng)度之和是根據(jù)鋼筋直徑和角度計(jì)算得出）

如圖所示：

參數(shù)值為：a=500，∠ab=90，b=1000，∠bc=90，c=500，鋼筋規(guī)格為HPB400，直徑=20;

說(shuō)明：這些參數(shù)【500、90、1000、90、500、HPB400、直徑20】都必須是BIM模型導(dǎo)出的信息里包含的內(nèi)容;

則斷料長(zhǎng)度=500+1000+500-2*20-2*20=1920mm

4 設(shè)備系統(tǒng)誤差系數(shù)計(jì)算方法

經(jīng)上述計(jì)算鋼筋參數(shù)導(dǎo)入設(shè)備生產(chǎn)后，生產(chǎn)出的半成品件與半成品大樣圖會(huì)存在一定誤差，這個(gè)誤差就是設(shè)備加工的系統(tǒng)誤差。此時(shí)我們就需要計(jì)算出每臺(tái)型號(hào)設(shè)備利用BIM信息加工的系統(tǒng)誤差系數(shù)，在做鋼筋參數(shù)計(jì)算時(shí)不同的角度、長(zhǎng)度乘以相應(yīng)的系數(shù)，最后生產(chǎn)出符合要求的半成品件。

設(shè)備系統(tǒng)誤差系數(shù)計(jì)算方法如下（以天津建科G2W50為例）：

利用原始BIM模型信息生產(chǎn)N28門筋3根，40m箱梁N28鋼筋數(shù)據(jù)如下圖所示，分別與標(biāo)準(zhǔn)大樣圖進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出每根鋼筋每個(gè)角度和邊長(zhǎng)的誤差做平均計(jì)算，以76°角為例。

計(jì)算公式為：誤差系數(shù);

同理，其余邊長(zhǎng)與角度都據(jù)此計(jì)算出誤差系數(shù)，據(jù)此修改BIM模型參數(shù)再下發(fā)設(shè)備生產(chǎn)，重復(fù)上述步驟直至半成品件與大樣圖完全一致。此時(shí)的BIM模型參數(shù)即為可知道生產(chǎn)的深化模型，以此制作出一孔箱梁的鋼筋生產(chǎn)訂單，每次生產(chǎn)即可直接調(diào)用。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用是建筑工程管理領(lǐng)域的重大革新，其實(shí)現(xiàn)了建筑工程管理的數(shù)字化和程序化，從而有效實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，BIM技術(shù)與鋼筋加工設(shè)備對(duì)接的應(yīng)用，極大的降低了人力成本，并解決了鋼筋工程的質(zhì)量問(wèn)題和管理困惑。建筑產(chǎn)業(yè)智能化、工業(yè)化、自動(dòng)化發(fā)展是行業(yè)發(fā)展、創(chuàng)新融合和科技進(jìn)步的必經(jīng)之路，因此，通過(guò)BIM技術(shù)結(jié)合智能加工設(shè)備完成生產(chǎn)任務(wù)，是建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向和突破口。

參考文獻(xiàn)：

[1]余芳強(qiáng)， 曹強(qiáng)， 高尚， et al. 基于BIM的鋼筋深化設(shè)計(jì)與智能加工技術(shù)研究[J]. 上海建設(shè)科技， 2017（1）.

[2]萬(wàn)俊飛， 張立明. 智能鋼筋加工設(shè)備在PC構(gòu)件廠的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 住宅與房地產(chǎn)， 2019， 524（02）：70-71.

[3]覃桂全. 電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī)， 2015， 42（12）：46-46.

[4]連立川， 福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院、福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家級(jí)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 連立川， et al. 基于BIM體系的鋼筋優(yōu)化下料初探[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)， 2016， 8（4）：69-72.

[5]鄭崗，戴瑋，謝玉萌.三維鋼筋建模統(tǒng)計(jì)及自動(dòng)出樣方法研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，28（04）：34-38.