混凝土結(jié)構(gòu)施工圖數(shù)字化審圖技術(shù)的研究及應(yīng)用

常麗娟，楊悠子

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司建研科技股份有限公司，北京 100013）

施工圖審查是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，是工程建設(shè)質(zhì)量管理和安全控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，施工圖審查都是以紙質(zhì)化藍圖審查為主，主要是通過人工審查藍圖，這種審圖方式效率低且正確率也難以保證，漏審和錯審的概率高。2014 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部提出了工程建設(shè)項目審批的改革，要求推進施工圖設(shè)計文件數(shù)字化審查工作，改進審批方式，縮短審查周期[1]。本文介紹的數(shù)字化審圖技術(shù)便可以改變這種傳統(tǒng)審圖方式，實現(xiàn)審圖的智能化和高效化。

1 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖數(shù)字化審圖技術(shù)

目前國內(nèi)數(shù)字化審查的研究也隨著國家政策的推動逐漸發(fā)展起來，有些高校在這方面做了一些研究，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院[2]，實現(xiàn)了框架結(jié)構(gòu)的數(shù)字化審核；武漢理工大學(xué)的龍資[3]、褚江[4]實現(xiàn)了框架結(jié)構(gòu)、剪力墻及框架剪力墻結(jié)構(gòu)的施工圖審查過程數(shù)字化的研究；軟件產(chǎn)品包含理正施工圖校對審核軟件[5]，其主要是提供梁的識別和校核；小智軟件[6]提供了梁的部分規(guī)范強條的審查。

數(shù)字化審圖技術(shù)是可以實現(xiàn)對電子施工圖紙進行自動識別，從DWG 圖中的圖素中識別出結(jié)構(gòu)模型和構(gòu)件配筋信息，并能自動對實際配筋進行規(guī)范條文的審查。數(shù)字化審圖大幅縮短了審圖人員的工作時間，降低了審圖過程中錯審、漏審的概率，顯著提高了圖紙審查效率和正確率。PKPM 混凝土施工圖審查軟件，是利用數(shù)字化識圖技術(shù)實現(xiàn)的一款智能審圖軟件，目前已經(jīng)發(fā)布。

2 數(shù)字化的混凝土結(jié)構(gòu)施工圖審查的實現(xiàn)

2.1 程序架構(gòu)

軟件是基于PKPM 自主研發(fā)平臺，利用數(shù)字化審圖技術(shù)實現(xiàn)程序智能審圖。現(xiàn)分為梁、柱及墻3個模塊，提供了識圖和校審兩大部分。圖1 為程序架構(gòu)示意圖。

2.2 程序?qū)崿F(xiàn)

程序的實現(xiàn)是以平法圖集表達的DWG 格式的施工圖紙為根本，利用數(shù)字化識圖技術(shù)讀取施工圖，進行結(jié)構(gòu)模型和鋼筋標注的自動識別，之后可進行計算與實配的比較及規(guī)范條文的校核，并能提供詳細的審查報告?；境绦?qū)崿F(xiàn)流程如圖2 所示。

圖3 是以梁為例說明具體的程序?qū)崿F(xiàn)流程，其中最關(guān)鍵的技術(shù)是連續(xù)梁的識別。

3 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖審查軟件的功能與應(yīng)用

3.1 功能介紹

根據(jù)用戶提供的審查源資料，軟件提供了不同深度的審查方式，基本的資料是DWG 格式的施工圖紙，圖4 為軟件提供的4 種方式的審查示意圖。

3.2 工程應(yīng)用

該工程為內(nèi)蒙古包頭市某商住小區(qū)的地下車庫，只有1 層，總建筑面積為20 180 m2，結(jié)構(gòu)平面尺寸為長220 m×寬132 m，結(jié)構(gòu)高度為4.5 m，結(jié)構(gòu)類型為框架+擋土外墻結(jié)構(gòu)，梁、板、柱的混凝土等級均為C30，以此工程的梁審查為例，使用施工圖審查軟件對梁施工圖紙進行圖紙審核。

程序自動識別的正確率可以達到95%以上?，F(xiàn)階段程序通過大量實際工程圖紙的測試，目前識別率可達到95%以上，對于平面布置規(guī)則的工程，繪圖規(guī)范的圖紙可以被全部正確識別。

在識別完成后進行自動校審，軟件對不滿足的構(gòu)件會用紅色標記，雙擊可以定位到構(gòu)件進行校核，且有詳細的文檔查看。

軟件還提供審查報告，可以詳細列出圖紙中不滿足的條目，審查人員可以在該文檔的基礎(chǔ)上進行修改，形成最終的審查報告。在形成報告之前，軟件也提供了審查條目的修改編輯功能，審查人員也可以在全部修改完成后再生成報告，支持WORD 格式或者PDF 格式的文檔。

4 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖數(shù)字化審圖技術(shù)的研究方向和展望

數(shù)字化識圖、審圖技術(shù)不僅可以應(yīng)用在本文介紹的混凝土結(jié)構(gòu)施工圖審查軟件中，在以下方面也可以發(fā)揮作用。

1） 既有建筑的鑒定與加固項目

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，新建建筑比例減少，存量建筑占比日趨增高，響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保政策，如何發(fā)揮現(xiàn)有建筑的價值，做好鑒定與加固改造設(shè)計，將是未來建筑業(yè)發(fā)展的重點。現(xiàn)在已經(jīng)有很多對既有房屋的改造和加固設(shè)計的工作。使用鑒定加固軟件進行設(shè)計分析的過程中，耗時且繁瑣的工作就是原有施工圖紙的翻模和實配鋼筋的錄入，而將數(shù)字化識圖技術(shù)應(yīng)用于既有建筑的鑒定與加固軟件中，可實現(xiàn)原有建筑施工圖紙的實際配筋的快速識別和智能布置，省去人工翻模、手動布置鋼筋的步驟，大大提高了軟件的使用效率，目前在PKPM的鑒定加固軟件中已經(jīng)應(yīng)用了梁構(gòu)件實配鋼筋的識別和布置，后續(xù)會繼續(xù)增加其他的模塊應(yīng)用。

2） BIM 軟件的應(yīng)用

建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為信息時代背景下建筑行業(yè)的二次革命，對提升建設(shè)工程質(zhì)量水平和效率、加快信息化進程、促進智慧城市建設(shè)具有重要意義。近年來我國各地都相繼開展了BIM 各方面的應(yīng)用探索，使BIM 技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。

一方面，在當(dāng)前傳統(tǒng)設(shè)計方式與BIM 設(shè)計共存的一段時間內(nèi)，二維施工圖紙與BIM 模型的銜接是一個重要的環(huán)節(jié)，而利用數(shù)字化識圖技術(shù)進行二維平面施工圖紙中鋼筋的識別，之后在Revit 等BIM軟件中讀取識圖后的鋼筋結(jié)果，進行三維鋼筋顯示及后續(xù)的工作。

另一方面，住建部2020 年工作要點特別提到，推廣施工圖數(shù)字化審查，試點推進BIM 審圖模式，提高信息化監(jiān)管能力和審查效率[7]。數(shù)字化識圖、審圖技術(shù)應(yīng)用于BIM 審圖軟件中，在結(jié)構(gòu)專業(yè)進行施工圖的識別和審查，大大提升審查效率和準確率，為推動施工圖審查從二維向三維審查的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)BIM 審圖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高工程設(shè)計質(zhì)量具有重要意義。

3）其他延伸應(yīng)用

接力下游軟件如與工程量統(tǒng)計與工程造價軟件、鋼筋下料和放樣軟件對接，大震彈塑性分析鋼筋的錄入等，利用識別到的實配鋼筋數(shù)據(jù)完成其他的專業(yè)需求。

5 結(jié)語

本文介紹的智能數(shù)字化混凝土結(jié)構(gòu)施工圖自動識圖和審查技術(shù)，應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)施工圖審查軟件，使用該軟件可以實現(xiàn)審查從藍圖到白圖的轉(zhuǎn)化，改變了以往人工審核圖紙的工作模式，數(shù)字化的審查降低了錯審、漏審等錯誤，提高了審查工作的準確率，審查效率也大大提高。同時該軟件也可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的自查自審中，在正式提交給審圖機構(gòu)之前，可以進行施工圖的自我檢查和校審。最后，本文對數(shù)字化審圖技術(shù)的研究方向進行了展望，以期后續(xù)可以在這些方面繼續(xù)進行研究。