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摘要：碰撞检测是建筑工程中一个非常重要的环节。基于BIM技术对装配式结构进行了碰撞检测和结构优化。本文介绍了碰撞检测的定义及BIM技术的碰撞检测优势，分析了碰撞发生的原因并介绍了碰撞检查的步骤。
关键词：装配式建筑；BIM；碰撞检查
前言
装配式建筑为当前的主要建筑类型，要求将传统建筑的工程流程拆解开来，分别予以施工，可有效提高工程的施工效率。传统建筑施工过程中，施工人员需参考二维图纸对建筑的结构进行调整。一旦图纸出现错误，工程的质量及工期，均会受到极大的影响。将BIM技术应用到施工中，可有效提高工程的可视化水平，对工程施工效率与质量的提高具有重要价值。
1碰撞检测的定义
碰撞检测主要是指在项目实际施工还没有动工之前开展对设计图纸的检查，完成对整套设计图纸中不同事物部位相互之间发生的冲突或干扰的核查。现场工作人员称碰撞问题为打架。以往，碰撞检测工作主要是设计单位在做，目标是优化设计方案和增强设计品质，避免设计变更。现在，一些实力较强的施工企业也会根据需要来做碰撞检测，主要用于优化施工方案。碰撞类型主要可以划分为两种：硬碰撞和软碰撞。硬碰撞是指两个事物处在空间上的交集，设计环节中硬碰撞是比较常见的问题，因为各个专业的模型基本需要不同的设计人员来完成，设计人员对非自己专业的图集和规范要求不熟悉，再加上缺少良好的沟通，最终导致各专业间的碰撞。软碰撞与硬碰撞的定义有所不同，它是指两个事物彼此之间的间距小于某个规定要求的限值，两事物没有出现空间上的交集，但考虑到彼此的距离过小，出于安全问题、可施工性地考量，让他们彼此间距符合规定的要求。软碰撞更多的出现在管道安装上，因为管间距过小，对管道安装和维修都造成难以操作。碰撞检测在工程应用上也有广义和狭义之分，狭义上碰撞就是硬碰撞，而广义上碰撞既包括硬碰撞又包括软碰撞。我们常谈的碰撞问题主要是指硬碰撞。项目不同参与方在碰撞检查上的内容也会有所不同。设计人员在进行设计时大多只会依据规范画图，避免设计图纸出现硬碰撞，由于缺乏现场工程经验，对安全操作距离等概念不强，基本没有考虑到软碰撞。实力较强的施工单位除了要检查图纸成果的硬碰撞外，往往还会顺便查看可施工环境的强弱，也就是软碰撞。
2基于BIM技术的碰撞检测优势
基于BIM理念所建的模型可以被看作是对建筑设计施工展开工作的预演，相关信息的不断添加，模型逐渐创立与完善的过程同时也是审核所建模型的过程，通过详细审核可以查找出隐藏在设计中并未发觉的问题，往往存在的这些问题与规范无关，但是却跟各个专业紧密相连如楼梯高度上的碰撞问题，用传统的审核方式想全部找出来是比较难的，特别是将BIM技术用于大型复杂项目，能带来的优势也是巨大的。BIM在碰撞检查方面的优势可以概括如下：BIM技术允许将各个不同专业的三维模型整合至同一个共有三维模型中，可以实现本专业自身与各专业间全方位的碰撞分析与检查，假如检查结果有问题，可以针对模型进行优化与改正，依据最终优化的数据模型去指导施工，一些不能直观展现在二维图纸中却又比较深层次的问题可以直观形象的展现出。整个建筑项目所有专业包括结构、MEP、通信等专业的模型可以依据需求在需要的任何部位进行剖切大样图并实时进行调整。对MEP等管线标高的定位采取明确的标注方式，便于观测出管线随楼层的高度分布情形，利于发现碰撞问题，间接优化了设计成果，限制了碰撞问题的出现。基于BIM理念的各相关软件可以实现对不同专业间所有碰撞问题的彻查，并自动生成碰撞检查报告，各专业设计人员依据检查报告对设计方案进行调整，可以基本杜绝碰撞问题的出现。基于BIM技术所建三维模型不仅可以用以往平面、立面、剖面与节点大样来描述建筑结构，还可以实现对所建模型的实时、动态的漫游，便于参与者对难点和细节点有直观的认知。BIM模型随着项目的逐渐深入可以不断集成各方面的数据信息，包括质量、进度、安全、成本、环境评价等，项目人员可以抽取相应的数据信息，如材料数据的精确统计，可以替代一些人工的算量与计价工作。
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3装配式建筑构件碰撞发生的原因
装配式建筑构件由工厂到施工现场，通常需要进行长距离运输，运输时需要将大型构件进行分割，运至现场进行吊装、拼接。在吊装之前需检查各类构件的类型、编号及外形尺寸等，并将相应信息植入RFID芯片，全程监控。在传统建筑构件拼接过程中，不可避免地就会发生一些构件碰撞，主要是因为：各种设计软件之间的数据输出格式不能相互运用，建筑、电气等施工人员按照各自施工图进行施工，可能导致构件受力薄弱位置放置荷载较重构件，影响结构的正常使用。建筑结构允许偏差造成的碰撞。例如，梁和柱子的搭接问题，预制构件预留外漏钢筋进行搭接，浇筑混凝土加固。但是，由于施工中偏差的存在，可能会导致结构安装放线时产生碰撞。建筑安装施工顺序造成的碰撞。大型构件在现场安装时，作业空间较为狭窄。
4碰撞检查的实施步骤
4.1BIM模型的转化与组装
为提高模型的协调性和兼容性，利用BIM软件建模时通常采用通用制式，因此不同专业要利用各专业的辅助软件对核心模型进行转化。前期，BIM核心模型创建时采用分专业建模模式，不同专业分别在中心文件中提取和上传文件，各专业只能对本专业的模型进行修改编辑，而对其他专业的模型只能采用只读模式查看，在模型转化完成后将模型组装起来才会得到整体模型。
4.2重叠碰撞检查
由于此碰撞形式发生的概率很小，可在其他碰撞检查之前一次性地对整个模型进行重叠碰撞检查。
4.3不同专业间的碰撞检查
国内对此种碰撞检查类型做了大量研究，主要集中在对水暖电专业与结构或者建筑专业间的碰撞检查。
4.4本专业内的碰撞检查
在装配式结构中，结构专业内的碰撞检查起着决定性作用，其碰撞检查主要集中在预制构件之间，具体包括预制构件与混凝土之间、预埋件之间、预埋件与预埋钢筋之间等。
4.5动态碰撞检查
动态碰撞相对于静态碰撞来说更加高级，提高了一个维度，在碰撞检查中不仅要对三维模型进行检测，还要进行在时间历程下模型中图元不断移动的检测。在装配式结构中，动态碰撞检查主要针对预制构件的吊装以及施工机械的合理布置。
4.6碰撞点的优化分组
碰撞点是碰撞检查分析结束之后输出的结果，虽然在碰撞分析中已对模型进行了分类，但输出结果中仍有无效碰撞点掺杂在一起，因此需要按照一定的原则将有效碰撞点从输出结果中分离出来，并做好分组标记。所谓有效碰撞点，就是在装配式结构后期的施工吊装过程中真正影响到实际施工过程效率和质量的碰撞点，而对于某些碰撞点，虽然程序将其检出但对实际工程造成的影响微乎其微，故可以忽略这些点。
4.7分配修改意见并反馈回BIM核心模型
通过上述过程，分别对不同类型的碰撞点提出修改意见，并将其反馈到相关专业，进而对BIM核心模型进行修改。
上述步骤是一个循环的动态过程，当经过数次对模型的调整不再发现有效碰撞点之后，则认为模型即为最终模型，可以用作后期模型的深化处理。
结束语
基于BIM技术的装配式结构碰撞分析，从根本上提高了施工效率和施工质量，节约了成本。本文通过系统分析装配式结构碰撞检查的全过程，提高了BIM碰撞分析软件Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ的分析效率以及分析精度，为装配式结构的优化提供了一条途径，保证了装配式建筑全生命周期的高效性精细化管理和效益最大化。
参考文献
［1］郄泽．装配式混凝土框架结构预拼装仿真研究［Ｄ］．北京：北京建筑大学，2015．
［2］李广辉，邓思华，李晨光，等．装配式建筑结构BIM碰撞检查与优化［Ｊ］．建筑技术，2016．
论文作者:周志鹏,2刘超,3许婷娜,4王玮,5郑栋,6徐华庆
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：模型论文; 建筑论文; 结构论文; 专业论文; 构件论文; 技术论文; 镇江市论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;