技术领域
[0001] 本发明涉及建筑施工模型构建技术领域，尤其涉及一种装配式建筑施工模型构建方法及系统。
相关背景技术
[0002] 装配式建筑在近年来已成为建筑行业的一个重要发展方向。它以工厂化生产的混凝土预制构件为主要构件，通过现场装配、拼接或结合部分现浇而成，这种建筑方式相对于传统建筑，具有节能、高效、环保的优点，同时资源利用率高，部品质量易控制，现场装配施工周期短。但相应的装配式建筑工程在施工过程中对施工管理的要求比传统建筑工程更高，所需应对的管理信息也更加复杂，这就需要一种可视化能力强，可以完成复杂的模型建立工作，能够以三维立体模型的形式直观呈献各种建筑信息的系统来进一步提高装配式建筑的施工效率与质量，为其提供重要的技术支持。
具体实施方式
[0046] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 实施例一
[0048] 如图1所示，本发明实施例一提供一种装配式建筑施工模型构建方法，包括：
[0049] 步骤S10：根据客户对建筑项目的期望创建建筑结构的施工需求表；
[0050] 以表单的方式采集客户对建筑项目的功能、空间、美观、可持续性、成本和施工时间等方面的期望，并结合法规和标准创建该建筑项目的施工需求表作为建筑结构模型的构建要求。
[0051] 步骤S20：基于推荐算法根据施工需求表构建建筑结构模型；
[0052] 建筑结构模型是基于预制构件搭建起来的，每类预制构件都有其独特的参数，例如大小、材质、形状等，面对不同的施工需求用到的预制构件也不同；协同工作方式是指多名工作人员实时、共同参与对建筑结构模型的设计，构建建筑结构模型具体分为以下子步骤：
[0053] 步骤S21：创建项目协同设计团队，并为团队内成员添加相应的权限；
[0054] 项目协同设计团队的角色包括：建筑师、结构工程师、施工经理、预制构件供应商等其他专业类成员；项目权限包括：构件模型库的调用权限、添加或删除构件权限，建筑项目的编辑、查看权限，施工需求表的编辑权限等。创建项目协同设计团队时要根据施工需求表表现出的规模性、复杂性来确定团队的规模。
[0055] 创建项目协同设计团队主要有以下子步骤：
[0056] 步骤S211：为建筑项目立项，并关联建筑项目的施工需求表；
[0057] 步骤S212：为建筑项目添加团队成员；
[0058] 添加团队成员时可以查看待添加成员名下的项目及项目详情，方便管理者结合工作人员的工作饱和度进行工作的合理分配。
[0059] 步骤S213：为团队人员添加其所需权限；
[0060] 添加相应的权限是为了防止项目被恶意篡改，同时在项目进行中时也可以为客户开通一个查看权限，让客户直观的查看工作人员的设计，并基于设计给出进一步的需求。
[0061] 步骤S22：项目协同设计团队根据施工需求表初步创建出建筑结构的框架；
[0062] 设计团队根据施工需求表中对建筑结构的描述，初步创建出一个建筑结构的框架，这个框架包括柱、梁、楼板、墙体等。在这一步中还设计了框架模板推荐机制，即根据施工需求表中的建筑功能、空间、成本等需求智能推荐一个已存在的框架模板，设计团队可以直接在此模板基础上进行改动，从而节省构建时间。框架模板的来源是各设计团队保存过的框架，这些框架会根据建筑功能、空间、成本等项目特征进行标注，在打开框架设计页面时，自动根据项目施工需求表中的需求进行过滤筛选，最终推荐出最贴合需求的若干个框架模板。
[0063] 步骤S23：使用构件模型库中的预制构件对初步的建筑结构框架进行详细设计；
[0064] 在建筑结构框架的基础上来选取预制构件进行建筑结构的填充，同时需要考虑构件的尺寸、材料和连接方式，具体设计过程包括以下子步骤：
[0065] 步骤S231：根据初步创建的建筑结构框架从构件模型库中选择预制构件；
[0066] 预制构件的选择要综合考虑其尺寸、材料、承载力等参数，设有预制构件推荐机制，与上述框架模板推荐机制运用同样的算法，基于预制构件历史应用记录推荐出符合当前建筑结构框架的预制构件，节省工作人员的筛选时间，推荐算法的核心函数表示为：
[0067] 其中A为当前的需求参数集，B为历史构建记录集，ai为A集合中的第i个需求参数，bki为第k条历史构建记录中第i个需求参数的记录值，n为需求参数的数量，i取值1～n，k取值1～l，l为历史构件记录的总条数；
[0068] 函数返回值就是与当前需求最相似的一条构建记录下标，从这条构建记录中查询中建筑项目用到的框架模板或是预制构件放到推荐列表中供工作人员查看、挑选。
[0069] 步骤S232：将选中的预制构件插入到建筑结构框架中，设置施工细节；
[0070] 将选定的预制构件插入到建筑结构模型中，进行详细设计，这包括确定构件的具体位置、连接节点设计及其他施工细节。
[0071] 步骤S233：由设计团队中各专业成员共同完成预制构件与其他建筑系统的详细设计；
[0072] 在整个设计过程中，项目团队成员需要密切协作，确保所有专业的设计要求得到满足，预制构件与其他建筑系统(如机电、给排水等)协调一致。
[0073] 步骤S30：使用性能评估函数实时计算建筑结构模型中每个预制构件的设计增益是否满足施工需求，并根据计算结果优化建筑结构模型的设计，具体包括以下子步骤：
[0074] 步骤S31：表单获取建筑项目基于所在环境对建筑结构的性能要求；
[0075] 建筑所在地的气候、地质、地震、风力、温度变化等自然因素会直接影响到建筑结构的设计和选材，基于对建筑项目所在地环境因素的分析，工作人员通过表单的方式填写该项目的性能要求，以此来规范建筑结构模型的设计与选材，确保建筑结构的实施性，可行性。
[0076] 步骤S32：基于构件特性与建筑项目的性能要求创建性能评估函数；
[0077] 性能评估函数表示为：
[0078] 其中B(C,D)为评估预制构件C是否满足性能要求D的函数，返回值为1则表示满足，0表示不满足，在函数执行体中ct表示预制构件C的第t个属性参数，εt为第t个属性参数的周期性损耗系数，λ为预制构件C的评估周期，γt为第t个属性参数的设计增益，d为性能要求D的阙值，若 则返回1，若 则
返回0。
[0079] 步骤S33：添加基于性能评估函数的实时反馈机制到建筑结构的设计过程中；
[0080] 实时反馈机制是指在设计建筑结构时，团队成员每添加一种预制构件，都会由性能评估函数实时评估该预制构件是否符合当前建筑项目的性能要求，并显示各项性能评估结果在模型设计页面的一侧。
[0081] 步骤S34：基于实时反馈机制进行建筑结构的优化；
[0082] 在详细设计过程中，可能需要多次迭代和优化，实时反馈机制就为迭代和优化提供了重要的数据参考，团队成员根据各项性能评估结果调整设计，确保结构的安全性和功能性。
[0083] 步骤S40：基于设计好的建筑结构模型预估每个施工阶段的资源配置；
[0084] 施工模型可以帮助项目团队预生成详细施工计划，创建完整的施工模型具体包括以下子步骤：
[0085] 步骤S41：根据装配式建筑施工顺序调整建筑结构模型中预制构件的位置和状态形成不同的施工阶段；
[0086] 根据施工顺序，将建筑项目划分为不同的施工阶段，如地基与基础、建筑框架、墙壁、楼梯、隔断、机电安装等，调整预制构件的位置和状态与各施工阶段向匹配。
[0087] 步骤S42：为每个施工阶段设置一个施工期限；
[0088] 施工期限的设置同样可以使用推荐算法推荐出若干个相似的建筑项目，查询出推荐建筑项目的历史施工数据为团队人员提供数据参考。
[0089] 步骤S43：使用资源配置预估模型根据设置的施工期限预估每个施工阶段的资源配置；
[0090] 资源配置包括各项资源的数量及预算，资源配置预估模型表示为：
[0091]
[0092] ，其中V0为预测施工阶段的工作量，δ0为预测施工阶段的施工期限，Ve为第e个历史建筑项目中预测施工阶段的工作量，fe为第e个历史建筑项目中预测施工阶段使用的资源数量，δe为第e个历史建筑项目中预测施工阶段的施工期限，e取值1～E，E为历史建筑项目总数量，表示资源数量在当前周期的浮动参数，p为预测资源的单价，p1～pq表示在不同周期内预测资源单价的自回归系数，σ1～σq表示在不同周期内预测资源单价的浮动趋势，q为总施工期限内划分的预测周期数量，h为其他变异量，P为建筑项目在预测施工阶段为预测资源提供的预算，输出值为 表示预测施工阶段所需预测资源的数量， 用于校验成本是否在预算范围内，若 大于1则说明在，反之则不在，需要扩充在预测施工阶段为预测资源提供的预算，扩充预算计算公式为：
[0093] 步骤S44：结合建筑项目结构模型生成施工计划书与施工图纸；
[0094] 施工计划书就包含了个施工阶段的建筑项目结构模型状态，施工期限，各项资源配置详情，施工图纸是建筑结构模型的详情页，其中包含了各预制构件的详细参数及详细施工细节。
[0095] 实施例二
[0096] 本发明实施例二提供一种装配式建筑施工模型构建系统，包括：施工需求获取模块，建筑结构模型设计模块，施工模型创建模块；
[0097] (1)施工需求获取模块，用于根据客户对建筑项目的期望创建建筑结构的施工需求表；
[0098] 以表单的方式采集客户对建筑项目的功能、空间、美观、可持续性、成本和施工时间等方面的期望，并结合法规和标准创建该建筑项目的施工需求表作为建筑结构模型的构建要求。
[0099] (2)建筑结构模型设计模块，用于基于推荐算法根据施工需求表构建建筑结构模型，包括构件模型库子模块，项目团队管理子模块，建筑结构模型设计子模块，建筑结构模型评估子模块；
[0100] 1、构件模型库子模块，用于存储供应商提供的预制构件模型；
[0101] 2、项目团队管理子模块，用于创建项目协同设计团队，并为团队内成员添加相应的权限；
[0102] 项目协同设计团队的角色包括：建筑师、结构工程师、施工经理、预制构件供应商等其他专业类成员；项目权限包括：构件模型库的调用权限、添加或删除构件权限，建筑项目的编辑、查看权限，施工需求表的编辑权限等。创建项目协同设计团队时要根据施工需求表表现出的规模性、复杂性来确定团队的规模。
[0103] 创建项目协同设计团队主要有以下步骤：
[0104] I.为建筑项目立项，并关联建筑项目的施工需求表；
[0105] II.为建筑项目添加团队成员；
[0106] 添加团队成员时可以查看待添加成员名下的项目及项目详情，方便管理者结合工作人员的工作饱和度进行工作的合理分配。
[0107] III.为团队人员添加其所需权限；
[0108] 添加相应的权限是为了防止项目被恶意篡改，同时在项目进行中时也可以为客户开通一个查看权限，让客户直观的查看工作人员的设计，并基于设计给出进一步的需求。
[0109] 3、建筑结构模型设计子模块，用于使用构件模型库中的预制构件创建建筑结构模型，具体包括以下步骤：
[0110] I.项目协同设计团队根据施工需求表初步创建出建筑结构的框架；
[0111] 设计团队根据施工需求表中对建筑结构的描述，初步创建出一个建筑结构的框架，这个框架包括柱、梁、楼板、墙体等。在这一步中还设计了框架模板推荐机制，即根据施工需求表中的建筑功能、空间、成本等需求智能推荐一个已存在的框架模板，设计团队可以直接在此模板基础上进行改动，从而节省构建时间。框架模板的来源是各设计团队保存过的框架，这些框架会根据建筑功能、空间、成本等项目特征进行标注，在打开框架设计页面时，自动根据项目施工需求表中的需求进行过滤筛选，最终推荐出最贴合需求的若干个框架模板。
[0112] II.使用构件模型库中的预制构件对初步的建筑结构框架进行详细设计；
[0113] 在建筑结构框架的基础上来选取预制构件进行建筑结构的填充，同时需要考虑构件的尺寸、材料和连接方式，具体设计过程包括以下子步骤：
[0114] i.根据初步创建的建筑结构框架从构件模型库中选择预制构件；
[0115] 预制构件的选择要综合考虑其尺寸、材料、承载力等参数，设有预制构件推荐机制，与上述框架模板推荐机制运用同样的算法，基于预制构件历史应用记录推荐出符合当前建筑结构框架的预制构件，节省工作人员的筛选时间，推荐算法的核心函数表示为：
[0116] 其中A为当前的需求参数集，B为历史构建记录集，ai为A集合中的第i个需求参数，bki为第k条历史构建记录中第i个需求参数的记录值，n为需求参数的数量，i取值1～n，k取值1～l，l为历史构件记录的总条数；
[0117] 函数返回值就是与当前需求最相似的一条构建记录下标，从这条构建记录中查询中建筑项目用到的框架模板或是预制构件放到推荐列表中供工作人员查看、挑选。
[0118] ii.将选中的预制构件插入到建筑结构框架中，设置施工细节；
[0119] 将选定的预制构件插入到建筑结构模型中，进行详细设计，这包括确定构件的具体位置、连接节点设计及其他施工细节。
[0120] iii.由设计团队中各专业成员共同完成预制构件与其他建筑系统的详细设计；
[0121] 在整个设计过程中，项目团队成员需要密切协作，确保所有专业的设计要求得到满足，预制构件与其他建筑系统(如机电、给排水等)协调一致。
[0122] 4、建筑结构模型评估子模块，用于使用性能评估函数实时计算建筑结构模型中每个预制构件的设计增益是否满足施工需求，并根据计算结果优化建筑结构模型的设计，具体包括以下子步骤：
[0123] I.表单获取建筑项目基于所在环境对建筑结构的性能要求；
[0124] 建筑所在地的气候、地质、地震、风力、温度变化等自然因素会直接影响到建筑结构的设计和选材，基于对建筑项目所在地环境因素的分析，工作人员通过表单的方式填写该项目的性能要求，以此来规范建筑结构模型的设计与选材，确保建筑结构的实施性，可行性。
[0125] II.基于构件特性与建筑项目的性能要求创建性能评估函数；
[0126] 性能评估函数表示为：
[0127] 其中B(C,D)为评估预制构件C是否满足性能要求D的函数，返回值为1则表示满足，0表示不满足，在函数执行体中ct表示预制构件C的第t个属性参数，εt为第t个属性参数的周期性损耗系数，λ为预制构件C的评估周期，γt为第t个属性参数的设计增益，d为性能要求D的阙值，若 则返回1，若 则
返回0。
[0128] III.添加基于性能评估函数的实时反馈机制到建筑结构的设计过程中；
[0129] 实时反馈机制是指在设计建筑结构时，团队成员每添加一种预制构件，都会由性能评估函数实时评估该预制构件是否符合当前建筑项目的性能要求，并显示各项性能评估结果在模型设计页面的一侧。
[0130] IV.基于实时反馈机制进行建筑结构的优化；
[0131] 在详细设计过程中，可能需要多次迭代和优化，实时反馈机制就为迭代和优化提供了重要的数据参考，团队成员根据各项性能评估结果调整设计，确保结构的安全性和功能性。
[0132] (3)施工模型创建模块，用于基于设计好的建筑结构模型预估每个施工阶段的资源配置，包括施工阶段划分子模块，资源配置预估子模块，施工计划书生成子模块；
[0133] 1、施工阶段划分子模块，用于根据装配式建筑施工顺序调整建筑结构模型中预制构件的位置和状态形成不同的施工阶段；
[0134] 根据施工顺序，将建筑项目划分为不同的施工阶段，如地基与基础、建筑框架、墙壁、楼梯、隔断、机电安装等，调整预制构件的位置和状态与各施工阶段向匹配。
[0135] 2、资源配置预估子模块，用于使用资源配置预估模型根据设置的施工期限预估每个施工阶段的资源配置；
[0136] 施工期限的设置同样可以使用推荐算法推荐出若干个相似的建筑项目，查询出推荐建筑项目的历史施工数据为团队人员提供数据参考。
[0137] 资源配置包括各项资源的数量及预算，资源配置预估模型表示为：
[0138]
[0139] ，其中V0为预测施工阶段的工作量，δ0为预测施工阶段的施工期限，Ve为第e个历史建筑项目中预测施工阶段的工作量，fe为第e个历史建筑项目中预测施工阶段使用的资源数量，δe为第e个历史建筑项目中预测施工阶段的施工期限，e取值1～E，E为历史建筑项目总数量，表示资源数量在当前周期的浮动参数，p为预测资源的单价，p1～pq表示在不同周期内预测资源单价的自回归系数，σ1～σq表示在不同周期内预测资源单价的浮动趋势，q为总施工期限内划分的预测周期数量，h为其他变异量，P为建筑项目在预测施工阶段为预测资源提供的预算，输出值为 表示预测施工阶段所需预测资源的数量， 用于校验成本是否在预算范围内，若 大于1则说明在，反之则不在，需要扩充在预测施工阶段为预测资源提供的预算，扩充预算计算公式为：
[0140] 3、施工计划书生成子模块，用于结合建筑项目结构模型生成施工计划书与施工图纸；
[0141] 施工计划书就包含了个施工阶段的建筑项目结构模型状态，施工期限，各项资源配置详情，施工图纸是建筑结构模型的详情页，其中包含了各预制构件的详细参数及详细施工细节。
[0142] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
