基于二维码和Tekla技术在钢结构制造安装的应用研究

刘艳辉 吝健全 王雄

摘 要 针对钢结构设计、制作及施工安装过程中信息孤立及传统手工钢印耗时费工等问题，提出一种基于二维码和Tekla技术的信息管理模式，使钢结构设计、制造、施工安装管理形成一条完整数据链。设计阶段，在Tekla中实现钢构件的拆分，每个构件分配唯一的构件编码，构件编码在宝冶钢构一站式智能管理平台自动批量生成对应二维码;制造阶段，通过手机平台可以上传制作时间及检验记录等信息;施工安装阶段，便利查看构件安装部位并进行现场验收。

关键词 二维码;Tekla;智能管理;钢结构制造安装

引言

传统钢筋水泥建筑耗时费力、不经济，无法循环利用等弊端日益凸显。近年来，随着人们环保意识提高，钢结构建筑以其独特的工厂化制造、施工速度快、结构性能好、人工消耗少、可循环利用等优势在建筑行业得到快速发展。

基于二维码技术的成熟以及在各个领域的普及，同时，二维码技术具有成本低、易部署、查看方便及信息量大等优点，使二维码在自动识别领域得到广泛应用。如二维码用于开发自动化设施管理系统[1]及基于 BIM 的车间绘图自动化系统[2]， 跟踪和控制工程图纸、报告和规范[3]，获取有关的建筑物和其他文物信息[4]。

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是2002年REVIT公司提出的概念。由于传统钢结构在设计、制造、施工安装存在诸多问题，如在钢结构深化设计中：钢构建筑物造型多变造成节点复杂;构件设计与施工中的碰撞;施工过程中进度费用等偏差问题。使建筑信息化、数字化的BIM技术被很快应用到钢结构建筑工程的全生命周期（设计、制造、施工和维护及拆除）。

基于BIM技术的常用软件有Tekla Strucyures， Autodesk Revit ， PKPM， Navisworks等工具软件。Tekla Strucyures是全球通用的一款钢结构深化软件，可以多用户同时创建3D模型，同时具有导出施工详图和各种报表（零件图、材料清单），也可以导出CNC文件到数控切割机知道下料和制造，所以Tekla在钢结构的深化设计、构件制造和安装工作中起着举足轻重的地位。韩笑影利用 BIM 的可视化设计、协同设计、信息互用、性能模拟等优点，解决绿色建筑在传统设计中存在的问题[5]。姜晓龙将 BIM 技术应用在机电安装中，进行碰撞检测、施工模拟及管线综合布控[6]。 尚超宏等用Tekla 软件对北京某钢混结构科技园进行深化设计，解决钢筋和钢构各构件相互交错和节点复杂等技术难点[7]。杨松等用 tekla21.0软件对中国电科电子科技园 2号楼项目进行深化设计，解决项目为大跨度环形桁架支撑钢框架，跨度大、构 件数量多等问题，并利用软件提高深化设计工作效率及精准出图。

本文提出一种将二维码和Tekla软件相结合新管理模式，解决传统钢结构建筑中存在数据孤立，使钢结构设计、制造、施工安装信息数据形成完整据链，提高信息保真度。首先，利用Tekla软件对将要制造钢构件进行深化设计，并导出钢构件的材料清单，生成材料清单关联宝冶钢构智能管理平臺自动成批量生成二维码，且二维码的内容可以增添修改，具有更好适应。

1二维码技术和Tekla相结合

目前二维码常见的格式有Code16K，Code49，PDF417，Date Matrix，Aztec，QR Code等类型[8]。宝冶钢结构智能管理平台批量生成二维码是QR Code，此种二维码具有超高速识读，具有较强纠错能力，对钢结构制造厂和施工安装的脏乱差环境适应能力较强。

Tekla模型信息以二维码为载体贯穿深化设计、宝冶智能平台、构件制造、施工安装四个阶段，如图1所示。

在钢构件深化设计阶段通过Tekla软件对钢构进行建模，并能够导出材料清单和零件图。在宝冶智能平台批量生成二维阶段，利用材料清单和构件编码批量生成与加工构件唯一匹配的二维码，解决传统二维码只能单一生成操作烦琐的问题，在实际操作中起到高效便利的效果。在制造加工阶段，在构件上粘贴二维可以实时跟踪物料状态及录入质检信息。施工安装阶段，查看构件安装部位并录入现在验收信息。最后，钢构件的所有信息反向上传到宝冶智能平台，便于随时查看和跟踪。以二维码为载体实现了设计单位、制造加工单位、施工单位数据唯一性，有效解决数据信息孤立问题[9]。

1.1 深化设计阶段

Tekla软件是根据原设计二维平面CAD（图2所示）进行的二次深化设计，在模型建立之前，必须仔细阅读，理解，熟悉，审查原设计图纸、技术文件等相关设计资料，及时查看相关工程联系单，并熟悉有关标准文件，才能够准确的完成详图转化（图3所示）。

在建模之前制定详细的构件、零件等编号原则、零件状态及等级等;制定建模注意事项;设置建模的环境变量等。编号原则基于合理性、简明性、唯一性原则并结合项目实际情况，宝冶钢构采用图4和表1的编码规则[10]。如上海虹桥国际机场西区配套业务用房项目工程的某钢，梁构件位于C楼2层，项目名称字母缩写SHHQ，楼栋号C楼，楼层及构件类别F2GKL，流水号101，则其编码SHHQ-C-F2GKL-101。最后Tekla软件自动拆分，并生成材料构件单。

1.2 宝冶智能平台

详图设计人员制定合适编码规则，并对预制构件进行唯一编码分配，通过Tekla软件导出的材料清单（图5），最后将材料清单数据上传到宝冶智能平台。

运行宝冶智能平台二维码插件可以成批量生成自定义二维码，如下图6所示。每个二维码含有相对应构件的信息，并且根据项目实际情况可以通过宝冶智能平台对构件二维码内容进行自定义设定，工作人员通过扫描二维码查看与上传设计、质检等相关信息。

1.3 构件制造加工

宝冶智能平台将生成二维码数据下达到条码打印机，条码打印机批量生成构件二维码，并将二维码粘贴在需要制作的主构件上，通过跟踪扫描二维码跟踪构件的状态，密切监督构件进度和质量信息，替代传统人工笔记本录，达到高效省时省力效果。下面以箱型柱的具体制造加工流程为实例，箱型柱制作加工包括：腹板隔板坡口加工、隔板组装机加、（工艺）内隔板与下翼缘板装配、U型结构组合、内隔板与腹板焊接U、箱型结构组合、内隔板与翼板间电渣焊UT、主焊缝焊接UT、焊接变形矫正、端铣[11]。如图7所示。

宝冶智能平台批量产生二维码最大优势在于二维码的通用性较强且能够自主编辑内容，用智能手机上面微信APP可以随时查看构件信息，并上传录入已完成部件数据。箱型柱A-F2GZ-64-2的具体制造加工时间如图8所示。用二维实时监控构件的状态及预计完成时间，为制造厂产量管理和进度计划奠定坚实的数据基础。

1.4 施工安装

成品构件进入施工现场时，施工检验人员扫描二维码信息进行核对，检验构件是否满足相关标准，然后录入进场签收信息及查看构件堆放注意事项，完成验收操作。通过扫描二维码使现场材料的配送、领料等环节更加精准和便利;施工现场运输操作人员通过手机扫描二维码信息，直接將现场验收后的构件运输至现场楼层指定位 置，减少施工现场内二次搬运及交叉施工，加快施工进度，减少劳动力的投入[12]。

成品钢构件安装时，安装操作人员扫描构件二维码查看构件信息、安装说明及安装部位，大大减低安装错误的风险。同时，二维码还可以录入安装质量相关规范及监理方和业主方的条件和要求，及相关责任人员编写的验收标准，形成信息化、数据化质量管理体系，对监督现场钢结构的安装质量起着水准尺的作用。在质量验收阶段，检验人员检查构件安装是否满足相关技术标准，在手机终端编辑二维码录入验收信息及验收人并将数据上传至宝冶智能平台，便于以后实时追查责任人和施工工艺等信息，进一步提升构件的可追溯性，为追踪质量责任提供可靠数据支持。

2结束语

本文提出基于二维码和Tekla技术在钢结构制造安装的应用研究，并详细介绍该管理模式的实现原理和步骤。并结合钢结构生产基地和现场施工安装跟踪调研，表明此种管理技术模式可以提高设计、制造加工、施工安装的信息传递效率和保真度，有效解决设计方单位，制造加工单位、施工单位的数据信息交流问题，并通过各个环节录入信息并上传宝冶智能平台保存，增加构件的可追溯性。

参考文献

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