装配式建筑的兴起为建筑行业带来了全新的设计思路与施工方法，而随着BIM技术应用深入，我们如今可以通过BIM模型制造出精度更准确建筑构件，为装配式建筑提供了强大的数据支持。那么在我们应用BIM技术进行装配式建筑建设的时候，我们需要如何进行拼装技术呢？不如先来了解一下什么是BIM虚拟预拼装技术吧。

构件虚拟拼装

构件出厂前的预拼装和安吊装等，与深化设计过程的预拼装不同，主要体现在：深化设计阶段构件的预拼装主要是为了检查深化设计的精度，其预拼装的结果反馈到设计中对设计进行优化改进，从而提高预制构件生产设计的水平；而出厂前的预拼装等主要融合了生产中的实际偏差信息，其预拼装的结果反馈到实际生产中对生产过程工艺进行优化改进，同时对不合格的预制构件进行报废，可提高预制构件生产加工的精度和质量，并提高建筑安装水平。

一、混凝土构件的虚拟拼装

在预制构件生产完成后，其相关的实际数据（如预埋件的实际位置、窗框的实际位置等参数）需要反馈到BIM模型中，对预制构件的BIM模型进行修正，在出厂前需要对修正的预制构件进行虚拟拼装，旨在检查生产中的细微偏差对安装精度的影响。若经过虚拟拼装显示对安装精度影响在可控范围内，则可出厂进行现场安装；反之，不合格的预制构件则需要重新加工。

预制构件虚拟拼装

二、钢构件的虚拟拼装

要实现钢构件的虚拟预拼装，首先要实现实物结构的虚拟化。实物虚拟化就是将真实的构件精确地转化为数字模型。这种工作依据构件的大小有多种转变的方法，目前可以直接利用的设备包括全站仪、三坐标检测仪、激光扫描仪等。例如使用机器人全站仪对某工程选定的部位进行完整的空间点云数据采集，快速构建三维可视化模型。通过与BIM模型对比，在模型中显示实体偏差，输出实测实量数据，保证数据的真实客观，并将精准的数据带到现场工地，实现数字化和智能化，从而提高工作效率和精度。

三维可视化模型全站仪数据采集

采集数据后就需要分析实物产品模型与设计模型之间的差距。由于检测坐标和设计坐标值的参照坐标系互不相同，所以在比较前必须将两套坐标值转化到同一坐标系下。利用空间解析几何以及线性代数的一些理论和方法，可以将检测坐标值转化到设计坐标值的参照坐标系下，使得转化后的检测坐标与设计坐标尽可能接近，也就使得节点的理论模型和实物的数字模型尽可能重合以便后续的数据比较。

然后，分别计算每个控制点是否在规定的偏差范围内，并在三维模型里逐个体现。通过这种方法，逐步用实物产品模型代替原有设计模型，形成实物模型组合，所有不协调和问题就都可以在模型中反映出来，也就代替了原有的预拼装工作。

这里需要强调的是两模型互合的过程中，必须使用“最优化”理论求解。因为构建拼装时，工人能发挥主观能动性，调整构件到最合理的位置。在虚拟拼装过程中，如果构件比较复杂，手动调整模型比较难以调整到最合理的位置，容易发生误判。

利用Solidworks软件能够创建钢结构数字化三维立体模型，并实现钢结构安装动态仿真模拟，实现各种钢构件装配、吊装的多种模拟试验和优化工作。通过施工前大量的虚拟装配及吊装试验和优化，可以改进钢结构制作和安装施工方案加以解决，从而为后续钢构件的制作和安装工作铺平了道路，减少因设计盲点及其它因素导致工程返工而引发的不必要的经济损失，提高施工效率。

根据设计图纸，运用Solidworks三维建模软件先按其中一个钢构件的几何尺寸建立基本模型。然后插入Excel系列零件设计表，将该类型钢构件的主要控制尺寸填写到该表中，在配置栏标明该构件的名称。

创建基本模型

插入Excel系列零件设计表

通过建立的钢构件数字化三维立体模型数据库，创建出本项目钢结构的全部数字化三维立体模型，以上构件完成建模后，就可以对其装配及钢结构构件安装。先新建一个装配体，在标准菜单的文件下拉菜单中点击新建，在新建对话框中选择装配体，点击确定，然后在插入零部件对话框中点击浏览依次选择要插入的零部件即可。装配好的效果如图。

构件安装细节的三维动态仿真能够通过Animator插件实现。用Animator来对钢构件进行三维动态模拟仿真安装，有三个步骤：

（1）切换到动画界面；

（2）根据构件运动的时间长度，拖动时间滑杆到相应的位置；

（3）拖动钢构件，使其达到动画序列末端应达到的新的位置。

仿真操作界面示意图

三、幕墙工程虚拟拼装

运用BIM技术可以有效地解决工厂集成过程前、中、后的信息创建、管理和传递的问题。利用BIM模型、三维构建图纸、加工制造、组装模拟等手段，即可为幕墙工厂集成阶段的工作提供有效支持。同时，BIM的应用还可以将单元板块工厂集成过程中创建的信息传递至下一阶段的单元运输、板块存放等流程，并可进行全程跟踪和控制。

幕墙单元板块组装流程图

预拼装的实施步骤

幕墙预拼装的实施步骤

四、机电设备工程虚拟拼装

在机电工程项目中施工进度模拟优化，主要利用Navisworks软件对整个施工机电设备进行虚拟拼装模拟，方便现场管理人员及时对部分施工节点进行预演及虚拟拼装，并有效控制进度。此外，利用三维动画对计划方案进行模拟拼装，更容易让人理解整个进度计划流程。对于不足的环节可加以修改完善，对于所提出的新方案可再次通过动画模拟进行优化，直至进度计划方案合理可行。

传统方式与基于BIM的虚拟拼装方式进度掌握比较

在机电设备项目中，通过BIM的软件平台，采用立体动画的方式，配合施工进度，可精确描述专项工程概况及施工场地的情况。依据相关的法律法规和规范性文件、标准、图集、施工组织设计等模拟专项工程施工进度计划、劳动力计划材料与设备计划等，找出专项施工方案的薄弱环节，有针对性地编制安全保障措施，使得施工安全保障措施的制定更加直观、更加具有可操作性。例如，某超高层工程项目，结合工程特点在施工前将塔楼板式换热机组吊装方案模拟出来，让业主、监理及施工方更直观了解方案实施过程，便于查找方案风险因素，论证其可实施性，为工程的顺利竣工提供保障。

塔楼板式换热机组吊装方案虚拟仿真

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