混凝土浇筑是一个主要的关键路径活动，经常受到设计限制、结构考虑和现场操作约束的影响。因此，需要进行细致的规划，以确保现场浇铸构件之间的连接处在美学和结构上的完整性。未能充分规划混凝土浇筑可能导致结构缺陷、建筑返工或结构不稳定，所有这些都有重大的财务影响。考虑到大型建筑工程固有的复杂性，混凝土浇筑的“人工规划”是一项具有挑战性的工作，容易出现人为错误。  

研究设计  

为了解决这些理论和技术上的空白，本研究旨在开发和验证4D自动配对混凝土接头布局规划应用的概念原型。该研究采用了两阶段法，以同时涵盖技术和理论方面：  

第一阶段：原型开发–包括三个阶段的迭代过程：  

i）确定影响混凝土浇筑进度的因素和变量；  

ii）集成了使模型自动化所需的选定软件工具和数据交换程序；  

iii）建立混凝土浇筑的逻辑和分析考虑因素。  

第二阶段：概念验证的应用–案例研究，以演示和验证第一阶段开发的方法。  

图1说明了研究设计的两个阶段，第4节和第5节介绍了这些阶段的全部细节。  

第一阶段：原型开发  

4.1假设，因素和变量  

对于概念的初步证明，考虑了以下几个假设：每个工作日使用的混凝土保持不变；使用的结构具有矩形平面；而且建筑物的所有楼层的结构方案都相似。保持这些假设不变，就可以开发和测试概念验证的基本设计，但是，人们承认，需要未来的工作来扩大应用范围（根据不同的生产进度，材料可用性和建筑设计）。  

许多变量和因素会影响浇筑的技术要求，以及浇筑的时间安排和计划。这些变量既取决于上下文，也取决于定制项目。累积地，它们对浇注程序施加了限制，因此，必须将其纳入概念验证中（请参阅表3）。  

4.2项目框架和数据交换程序  

这项研究使用了四个软件应用程序，以在此概念验证原型中开发自动化程序：  

i）AutodeskRevit?2018;  

ii）Dynamo1.3.2；  

iii）Microsoft（MS）Excel2016；  

iv）MATLAB2014。  

Revit-Dynamo的组合提供了一种方便，自动化的数据交换程序，用于导入从Revit中以各种形式从BIM模型中提取的数据。Dynamo被认为是对用户友好的输入输出数据接口，使可视化程序的用户能够在Revit和MSExcel之间建立双边集成，以便在电子表格中存储和处理BIM数据。Dynamo的子例程定义和通信协议的体系结构提供对RevitAPI（应用程序编程接口）的访问。这使Dynamo用户可以直接从Dynamo环境与Revit模型进行交互，查询和更改元素属性，以及添加和修改某些元素。图2显示了这四个应用程序如何集成到开发的原型中的数据交换结构和流程图。  

在Revit模型中，第一步是将数据插入模型（请参见箭头1）。下一步是确定要从3D模型导出到Dynamo电子表格的相关数据。为了防止意外的接合并制定混凝土浇筑进度，需要浇筑量，并确定梁中易受伤害的点以及模型的周长。对于横梁，易受伤害的点位于中跨的三分之一中，对于地板，易受伤害的点位于建筑物的外围。因此，从模型中提取了梁和地板的协调细节，并将其提交给电子表格（箭头2）。在Revit模型和两个MSExcel电子表格之一之间交换了数据。该数据交换提供了梁和地板的精确位置坐标（箭头3）。图3.a和b分七个步骤说明了Revit模型和MSExcel在地板之间的（周边数据）数据流。  

下一步是使用Dynamo将现有地板识别为结构元素。然后，它涉及将混凝土浇筑的位置分离并插入到MSExcel中。通过指定MSExcel工作表中的开始行和列以及各种类型的点的名称，可以在Matlab算法中定义用于存储数据的文件路径。下一步是从Revit模型中提取地板的X，Y和Z坐标。通过在MSExcel工作表中包括每个提取数据表的标题，结果在视觉上显示为点的X，Y和Z，其中每个X，Y和Z组合在电子表格中都有自己的标题。BIM和MSExcel之间的数据流类似过程适用于结构梁。楼层数据提取的目的是找到整个建筑物的模型的周长，而横梁的目的是找到中跨的方法，这种方法有助于确定对结构负面影响最小的点，可以停止具体活动。  

为了找到横梁的中跨以及地板的周长，在MSExcel环境中使用宏和程序设计语言VisualBasicforApplications（VBA）进行了编码。宏和VBA是编码电子表格，可以在其上执行数学操作和公式插入。开发的编码能够在每个excel列中吸收多达10,000个数据，以使梁定位其中跨。  

4.3逻辑和分析注意事项  

为了制定具体的时间表，首先在MSExcel中计算模型的最大宽度和长度，以找到浇筑的起点位置和浇筑物的前进方向。业内普遍的做法是，承包商以最小长度的方向开始和继续混凝土浇筑过程，以使混凝土可控地停止。逻辑运算符1（如下）说明：如果模型（Y）的长度大于其宽度（X），则起点是（Y）最小值的点之一。从上述点中，将选择具有最小（X）值的点作为起点。如果（X）大于（Y），则起始点将是具有最小（X）的点之一，并从这些点中，选择具有最小（Y）的点作为项目的起点。  

4.3.1逻辑运算符1  

其中，A是B的子集，其中包括Y的所有最小值，而B是X<Y时的起点。此外，C是D的子集，其中D包括所有具有最小值的所有点如果X≥Y，则D是起点。  

图4说明了将平面图建筑物的拐角点标识为项目开始的过程。  

要选择正确的浇筑方向，如逻辑运算符1所示，如果模型的长度大于宽度，则混凝土浇筑将从最小（X）值和（Y）值的点开始固定，下一个点将分别指向新的（X）和相同的（Y）。相反，混凝土浇筑将以固定（X）值向新（Y）方向前进。在宽度和长度相等的情况下，混凝土的方向没有差异，默认设置为固定（Y）。  

通过找到起点，可以确定一个包括该起点和模型角点的矩形区域，即矩形角（参见图4，第4节）。在下一步中计算并删除此碰撞区域；之后，检查下一点。这种选择的布置策略基于混凝土浇筑的方向，就像模型的宽度大于长度一样。下一点是固定X值的增强Y。如果模型的长度值大于宽度值，则下一个点将X固定为Y值。该方法将继续进行直到删除整个行。然后，将新的固定X或Y值选择为起点，并且循环将继续进行，直到程序上没有模型为止。  

可用的混凝土是一个重要的变量，在不同的项目中会有所不同。其中的数量取决于资源限制，例如财务资源，对站点的访问限制和人力资源限制。因此，每个定制项目都有自己独特的可用混凝土。因此，已将代表可用混凝土的变量作为默认混凝土体积号插入概念验证中，它将用作日常混凝土操作中的极限体积。此值定义为变量；其值保留，由从事具有各种影响项目条件的项目的个人用户定义。  

另一个变量是混凝土废料。在现场活动中，一些不可避免的因素（例如物料运输和人力资源活动）会影响产生的混凝土废物量。因此，包含了一个系数（以百分比表示）以估计混凝土废物并确定这将如何影响总体积。确定浪费是一种复杂的现象，几乎完全取决于具体情况，并且基于现场经验和技术人员的记录。该系数包含在为本研究设计的自动计划中。  

浇筑进度计划数据已与Revit模型链接在一起以进行可视化。根据图2（箭头6、7和8），必须通过Dynamo将通过建议的方法在MATLAB中生成的浇筑程序（在MSExcel电子表格中显示结果）插入模型中。提取的数据将附加到Revit模型中用于混凝土浇筑计划的地面元素。  

为了方便自动化过程并创建用户友好的界面，使用RevitAPI（图5）开发了AutodeskRevit插件。该插件可以访问每日混凝土体积，以及每日混凝土废物，基于实验和记录记录以前的项目和楼板厚度时计算浇筑的表面。通过使用工程的结构设计，并根据上述信息，可以正确管理关键点的混凝土浇筑，避免结构问题。  

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