近日，山东省建筑业协会组织行业专家对公司完成的《混凝土结构绿色施工数字化智能化技术研究与应用》项目进行了科技成果评价。评价专家委员会一致认为，该项成果整体技术达到国际先进水平。下面，我们一起来了解这项创新成果的价值所在。
一、研究背景
建筑模板工程作为混凝土结构施工成型的临时技术措施，直接关系到工程的质量、安全、进度以及施工成本。据统计，模板工程用工量占混凝土工程总用工的20%～30%，是建筑施工中的重要环节。
随着计算机辅助设计分析系统的发展，品茗、PKPM、 广联达等一系列模板工程安全计算软件应运而生，辅助项目技术人员进行模板工程设计验算及计算书生成，极大提高了技术人员的工作效率。但以上模板工程安全计算软件在应用过程中，存在以下几点问题：（1）项目工程中超危大分项工程需人工进行判定，在软件中输入相应参数；（2）面板、次楞及主楞的验算方式依然是经典静力学的单多跨内力分析参数模型，往往由于现场搭设与其参数模型不一致，会造成计算结果产生较大的差异，计算结果与实际受力值有较大出入；（3）软件出图依然以二维施工图纸形式生成，无法形成基于Revit 的三维可视化、可编辑的模型，且无法表示特殊部位模板及支撑布置情况，对现场无法形成有效的技术支撑。
《“十四五”建筑业发展规划》提出“加快智能建造与新型建筑工业化协同发展”：加快推进建筑信息模型（BIM）技术在工程全寿命期的集成应用，健全数据交互和安全标准，强化设计、生产、施工各环节数字化协同，推动工程建设全过程数字化成果交付和应用；推进自主可控BIM 软件研发，积极引导培育一批BIM 软件开发骨干企业和专业人才，保障信息安全。在行业发展角度，数字化转型升级已是大势所趋、势不可挡。
为适应建筑行业数字化转型发展，解决混凝土结构模板及支撑系统自动化智能化建模与计算分析瓶颈，结合公司工程应用需求，开展了本项课题研究。
二、研究内容
本课题技术研发以建模软件Revit 和结构计算软件Robot 为研发基础，通过Dynamo 可视化编程进行相关技术研究，形成混凝土结构绿色施工数字化智能化技术体系—模板工程超危大分部分项自动识别、智能化安全计算分析、数字化模型自动化建模、施工图自动化生成、工程量精确统计；采用C# 计算机语言在Visual Studio 平台进行二次开发、加密及数据库创建，形成混凝土结构绿色施工数字化智能化技术体系综合应用软件。
1.模板工程超危大分部分项工程自动识别技术研究
以创建的Revit 三维结构模型为基础，通过可视化编程软件Dynamo 对模型图元信息进行提取和识别：首先，将超危大工程识别规则内置于二次开发程序中，建立Dynamo 内部判定逻辑；其次，通过Dynamo 程序读取模型层高数据、构件参数等尺寸信息，判定结构高支模信息；第三，Dynamo 内置程序设定计算逻辑，对读取的构件参数及其上施工荷载进行计算分析，判定结构重支模信息；最后，通过Dynamo 二次开发程序将识别的高支模、重支架部位进行颜色标注，实现结构超危大工程的快速、精确识别。
通过超危大项目智能识别技术模块提高了危大工程识别判定的效率，降低危大识别漏判、错判的概率。
设定判定规则：搭设高度8m及以上，或搭设跨度18m及以上，或施工总荷载（设计值）15kN/㎡及以上，或集中线荷载（设计值）20kN/m及以上。
2.模板及支撑系统智能化安全计算分析技术研究
以结构计算软件Robot 为分析基础，依据国家、行业现行混凝土结构施工模板工程及支撑工程相关标准规范规定，施工工艺、混凝土浇筑方式、加固连接方法等影响模板安全性因素要求，通过可视化编程软件Dynamo 内置相关规范标准及计算规则，通过程序参数化设置形成模板及支撑体系计算单元，链接Robot 进行结构构件计算分析并导出结果至Excel 表格文档；通过Dynamo 编程将Excel 和Word 模板进行链接，实现模板及支撑系统的计算书自动生成，提高了计算的准确性，为施工现场工程技术人员提供完整的模板、安全计算书。
3.模板支撑系统数字化模型自动化建模技术研究
以Revit 软件为模型创建基础，提前创建模板及支撑系统相关族库，为后续调用创建基础条件。通过Dynamo 进行基于Revit 模型和族库的模板及支撑系统参数化、智能化建模技术开发。通过接力前步中计算得到的模板及支撑布置参数进行参数化设置，自动形成支撑布置网格线；通过Dynamo 拾取自动网格线信息形成支撑及主次楞布置信息，调用预置的Revit 族库信息，进行模板及支撑体系的参数化、智能化创建。同时，若发现模型细节不够精细或错误，可根据布置情况进行手动调整和修改，大大提高了模型的可用性和精确性。
通过创建的模型可实现模板及支撑系统的信息、工程量精确统计，自动统计构件用量统计并导出至Excel 文件中实现模板及支撑信息、工程量精确统计，增强施工管理，降本增效。
4.模板支撑系统施工图自动化生成技术研究
模板支撑系统施工图自动化生成技术前提是在三维BIM 软件Revit 中建立符合设计计算要求模板支撑系统模型，这也是目前行业内靠手工搭建模板支撑系统模型功效低的困境。
通过模板支撑系统数字化模型自动化建模提供的模型，绘制平面图、立面图、剖面图，节点详图及工程量清单。
5.基于Visual Studio 平台的C# 进行Revit 二次开发技术研究
通过基于Revit、 Robot、 Dynamo 软件的绿色施工数字化智能化技术研发，形成了一整套混凝土模板及支撑系统的数字化技术体系。为了更加便于工程应用与推广，通过软件程序开发语言C#、 Visual Studio 等计算机编程软件对形成的技术体系进行编码、封装、加密，技术模块整合，形成可应用、可推广的程序系统，实现了工程项目主体结构模板及支撑系统技术管理的智能数字化应用。
Revit 二次开发基于Revit API 来自动化或扩展Revit的功能， 能够高效快速地完成工作需求，不仅可以简化多数人工难以完成的繁琐工序，还可以实现一些原生软件中不具备的功能，特别是像模板及支撑系统建模及计算重复量较大、规律性很强的工作内容。实现了工程项目主体结构模板及支撑系统技术管理的智能数字化应用。
Revit 二次开发基于Revit API 来自动化或扩展Revit 的功能，能够高效快速地完成工作需求，不仅可以简化多数人工难以完成的繁琐工序，还可以实现一些原生软件中不具备的功能，特别是像模板及支撑系统建模及计算重复量较大、规律性很强的工作内容。
三、应用效果
混凝土结构绿色施工数字化智能化技术体系在整合现有模板工程安全计算软件的优点的前提下，充分借鉴行业BIM 技术应用，以Revit 平台为研究基础，研究技术BIM 技术的模板工程超危大分部分项自动识别、智能化安全计算分析、数字化模型自动化建模、施工图自动化生成、工程量精确统计等技术内容：（1）研发了基于BIM 三维模型的超危大工程自动识别技术，降低了误识、漏识风险；（2）研发了符合工程实际的全工况（不等跨、非对称、连续梁带悬挑工况等）力学模型创建与分析，采用结构分析软件Robot 进行实际受力模型分析，提高了分析精度和效率；（3）开发了基于自动参考线的模板及支撑系统自动化建模技术，根据项目实际进行三维模型的自动创建，且创建的三维模型与现场实际进行匹配、可编辑；（4）通过自动计算和建模技术，实现了工程施工图纸的一键生成，达到一键实现平立剖、详图节点出图。
通过以上技术研究，显著提高了模板及支撑系统的安全、质量及数字化水平；同时，降低了施工安全风险、提高了生产效率。模板支撑体系自动建模与实际力学模型创建分析技术填补了国内空白，具有一定的先进性。
通过课题技术应用，节约模板脚手架BIM 模型建模人力资源成本约80%，将模板及脚手架措施项目BIM 技术应用率提高至80%，降低模板脚手架措施项目安全事故发生率50%；极大地提高模板及支撑工程的质量、安全管理水平，推动建筑施工行业数字化转型。
四、成果汇总
课题研究形成了一整套混凝土结构绿色施工数字化智能化技术，及一套综合管理平台软件——混凝土结构施工安全管理智能数字化平台；同时结合该项课题研究，形成了包括《基于DYNAMO 及REVIT 的大跨度梁模板危大工程识别系统软件》等在内的12项软件著作权和5项专利等成果。（科技质量部 李庆刚/苏钢）