本发明涉及材料加工技术领域，具体的说是涉及一种基于bim建筑模型的水泥砂浆砌体建造系统及其工作方法。
背景技术：
建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型(buildinginformationmodeling，简称bim)，被定义成由完全和充足信息构成以支持生命周期管理，并可由计算机应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型。简言之，即数字技术支撑的对建筑环境的生命周期管理。利用bim技术对现有建筑施工进行辅助，是建筑施工的一大趋势。bim技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，在项目策划阶段，施工单位可根据施工图纸，应用bim软件(如revit、sketchup等)建立信息化模型，模型除涵盖设计信息外，还涵盖施工所涉及的施工场地布置、大型机械部署、施工流水段划分、非实体设计等内容，同时通过bim技术对项目进行施工拟建，做到项目策划信息化、数字化、可视化，提高项目策划水平。
bim在整个建筑生命周期内起到一个纽带的作用，在运营阶段，它能为管理者提供大量原始信息和图纸数据；bim能提供建筑设计协同工作，典型应用是建筑、结构、暖通、给排水以及电气专业设计的碰撞检测，bim可以分别创建不同专业的模型，然后将其导入同一个文件或者数据库中，提取空间表达信息。随着社会经济建设的飞速发展和城镇化建设的推进，建筑行业不断向前发展。混凝土为可塑性材料，浇灌于模板中，经硬化后成型为模板所围成的形状，组立与支撑模板的施工作业，称为模板工程。
随着建筑结构形式的不断发展，混凝土结构的造型日益复杂。为了提高现场施工的效率，越来越多的施工企业引入了定型组合钢模板技术，定型组合钢模板是由多种规格的标准定型钢模板与连接件、交承件组合而成的模板体系，它凭借支拆模方便、施工效率高，以及成型后的混凝土结构平整性高等优势逐渐代替了现场木制模板。显然，采用传统的平面图纸翻模的工艺已经无法满足上述标准定型钢模板制作精度的要求。目前，越来越多的模板厂家均已采用计算机辅助设计软件(如fwcad、uc-mbcad、cafd、pkpm等)进行模板的设计及生产。
现有的空心砖砌体方法是直接根据cad二维建筑图纸，进行施工建造，只有等建造过程中才能够发现建造出现的问题，这对于建造施工费时费力，影响工程进度。
grc中文名称为玻璃纤维增强水泥，grc是一种以耐碱玻璃纤维为增强材料、水泥砂浆为基体材料的纤维水泥复合材料，其造型多变，形式多样化。国外grc施工安装标准主要参照国际grc协会标准“guidetofixingsforglassfibrereinforcedconcretecladding”(《玻璃纤维增强混凝土围护结构安装指南》)。高层工程的grc构件的预制，由于主体外形凹凸不一，所以预制过程需要对图纸进行计算、对现场进行考察，缺乏精细化的模型预制尺寸，甚至于在预制过程中将构件尺寸放大，忽略细节，在现场安装过程中采取切割掉多余部分的做法，最终实现安装完成，无形中造成了材料的浪费、施工工期的延误。
中国发明专利zl93103864.2公开了一种水泥混凝土模板及其灌铸施工方法，以塑胶或金属成型的标准模板相互连接成不同形状的建筑构件，如柱、梁、墙壁、天花板等的模型，以供灌铸水泥混凝土浆，其模板是正面是光滑平面、背面是纵横交错的加强肋的正方形或长方形箱体，标准模板可以在工厂制造，节省时间、拼装劳动强度小、大大降低成本，模板拆卸不易损坏，使用寿命长，塑胶或金属模板表面比木料模板精度高，建筑构件的形状尺寸易保证。但是该混凝土模板只是一个方形或正方形模板，虽然模板可以在工厂制作，但是还需要在施工现场进行大量拼装，施工效率较低，仍有进一步改进的空间。
申请号为cn201410571387.6的中国专利公开了“一种基于bim的砌块标准化施工方法”，包括如下步骤：步骤一：熟悉设计图纸，并将砌块砌筑单元体进行划分归类；步骤二：在三维模型中进行砌块的布置并对砌块布置进行审核优化；步骤三：自动导出砌块排版图以及相应的砌块加工明细表；步骤四：砌块在车间加工并按照编码进行堆放；步骤五：整体吊运，在楼层按照墙体单元进行堆放；步骤六：按照砌块排版图或者三维模型进行砌筑施工和质量验收。该专利公开的是bim的砌块标准化施工方法，不涉及利用吊篮进行外形凹凸不一的grc构件的安装。
显然，基于建筑信息模型进行预测，无法实现水泥砂浆砌体的自动铺设，工作量大，计算复杂，精度不高。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于bim建筑模型的水泥砂浆砌体建造系统及其工作方法。
一种基于bim建筑模型的水泥砂浆砌体建造系统，所述建造系统包括bim设计单元、数控单元、智能送料单元、砌体单元、显示单元、监控单元、检测及警报单元。
所述bim设计单元为所述建造系统的核心单元，所述bim设计单元根据所要建造的砌体的结构参数，生成bim建筑模型；所述bim建筑模型与所述数控单元连接。
所述数控单元用于解析bim建筑模型生成系统生成的bim模型，并生成包括控制水泥砂浆泵、出料口、机械臂的cnc数控程序；所述数控单元与智能送料单元连接。
根据bim模型设计，通过砌体单元出料口设置的传感器，将出料数据实时传送到智能送料单元，对所述智能送料单元传送水泥砂浆的速度加以控制。
所述智能送料单元连接砌体单元，将所用水泥砂浆传送到砌体单元的上料装置中，所述砌体单元上设置有出料口、定位器、传感器和信息端口。
所述砌体单元上的侧壁固定连接有接线柱和信息端口，所述砌体单元的底部均固定连接有导轨滑轮，所述砌体单元的基面铺设有传动带，所述传送带与送料单元的传送带连接，所述砌体单元的基面固定有转动盘，所述转动盘连接有转动臂，所述转动臂远离转动盘的一端连接有活动轴，所述活动轴固定连接有驱动臂，所述驱动臂远离活动轴的一端连接有活动轴，所述活动轴固定连接有工作臂，所述工作臂远离动轴的一端连接有工作转动盘，所述转动盘远离工作臂的一端对称连接有二个转动轴，二个所述转动轴连接有二个手抓；所述接线柱远离砌体单元的一端连接有导线，所述导线远离接线柱的一端固定连接有插头；所述信息端口远离砌体单元的一端连接有导线，所述导线远离信息端口连接有控制主机；所述砌体单元的内部设有处理器以及感应器；所述导轨滑轮设有滑槽，所述滑槽的内壁连接有导轨，所述导轨平铺于地面；所述砌体单元的侧壁设有电源开关和操作按钮。
所述显示单元、监控单元和检测及警报单元与分别设置在bim设计单元、数控单元、智能送料单元、砌体单元上的传感器采用无线连接的方式进行连接，所述传感器用以实时传输所在单元的数据，所述数据包括送料速度、送料量、系统运行情况等。
所述显示单元显示所述系统的运行状况，所述监控单元通过传感器所传数据，监控各个单元的工作状态，当所述数据超过系统所预设的数据指标时，显示单元显示异常，同时监控单元对检测及警报单元发出指令，所述检测及报警单元对系统进行全面检测，指出问题，并发出警报；所述检测及警报单元设置有数据采集器，用于获取工作环境的相关数据，并通过有线或无线方式传递数据。
所述检测及警报单元包括报警模块和中断模块，所述报警模块，包括蜂鸣器以及三级管；所述中断模块用于当检测单元将信息反馈给连接的控制单元，由控制单元停止所述系统的工作；所述控制单元连接所述报警模块，并驱动三极管，三极管驱动蜂鸣器发声报警.
所述bim设计单元包括信息采集单元、信息存储单元和信息处理单元，所述信息采集单元用于采集录入相关的砌体建造所设定的数据，所述信息存储单元用于存储bim的所有相关信息，所述信息处理单元，用于根据所生成的bim建造模型，对所述建造系统发出相关的指令。
一种所述系统的工作方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、利用bim进行建模；建筑模型生成系统用三维bim建模工具建立所要建造的砌体的bim模型；将完成建模的建筑主体从建模模块导入bim软件的模拟模块，获得各个砌体相关拟合堆砌参数；
步骤二、bim模型拟合堆砌参数导入数控系统生成系统中，数控系统对其解析，获取其形状尺寸信息；
步骤三、在数控程序生成系统中提供的参数设置界面设置相关参数；
步骤四、数控程序生成系统根据相关参数以及bim模型生成控制机械臂运行、出料口的cnc数控程序；
步骤五、将步骤四中生成的cnc数控程序导入数控程序执行装置中；
步骤六、启动智能送料装置，建造水泥砂浆砌体。
考虑到水泥砂浆的差异性，以及水泥砂浆与本申请所述建造系统的匹配度，为了更好的发挥建造系统的功能，实现提高效率，降低成本，产品智能化、自动化的目的，本申请有针对性的结合所述建造系统，通过创造性劳动，研究设计了一种水泥砂浆以及其养护方法，与本申请所述建造系统配合使用，以进一步实现本发明的目的。
步骤六中所述水泥砂浆的原料组分及重量配比为，粗骨料的粒径为细骨料粒径的2-3倍，硅酸盐水泥80-100份、粉煤灰50-60份、稻壳灰30-50份、石英砂(粒径0.3-2.6mm)70-80份，钢渣20-60份、木质纤维素(200目)1-5份，水60-90份，二元醇0-1.2份，硅酸镁铝触变润滑剂1-3份，聚乙烯醇1份，碳纳米管0.5份，羧基丁苯乳胶0.4-0.6、碳纤维8-10份。
所述建造的水泥砂浆砌体的养护方法为，首先，浇筑后在10-15℃保持10-15h，混凝土终凝后使混凝土升温，升温速度为5-10℃/h，升温至50-65℃，保持温度5-10天，自然降温至自然条件，再养护15-20天，即可。
有益效果
1、提高水泥砂浆砌体的尺寸精度，避免了材料浪费，与现有技术相比，尺寸精度能够达到98％以上。
2、降低了成本30％，将有bim建筑模型与相应的数控系统，进行水泥砂浆砌体的自动建造，不需大量的人工，可以节约人员、材料的费用。
3、再利用bim技术建模，再进行动态模拟以及数据分析，得到模拟施工中的堆砌参数，再利用堆砌参数进行自动化施工。因为bim技术采用真实信息进行模拟，因此能够在施工建造之前发现可能出现的施工问题，从而无需进行边施工边调整的方式进行现场施工，这种方式预演了采用建筑方案中的建筑构件进行施工的动态过程，也就能够预见在实际施工过程中出现的问题，在未施工之前就能够提供解决问题的技术方案，节省了施工的时间，减小返工率，加快了工程进度。
4、建造速度快，采用数控技术进行水泥砂浆砌体的智能化，自动化建造，打破了传统的人工进行砌体建造的方法，实现自动化的建造，速度较传统的施工工艺有明显提高。
5、提高了效率，采用计算机技术与数控技术，实现自动化的建造，效率比人工建造有较大的提高。
6、本申请还可以进一步拓展，在建筑设计阶段，结合建筑信息化模型bim和能耗分析工具energyplus进行设计分析，实现建筑信息在专业间的共享。由于revitarchitecture支持ifc标准，可以将建筑模型直接导出成ifc文件，然后将其载入到数据转换应用程序中，生成energyplus可分析的idf文件，省去了信息重复录入的工作，实现高效的分析能力。在运营管理阶段，建立ifc与建筑管理数据库db2的映射关系，实现建筑信息在设计阶段与运营管理阶段的共享。由于运营管理同样需要建筑信息，将由bim直接导出的ifc文件中的建筑信息导入db2中，即利用bim模型导出的ifc标准文件实现信息共享。
具体实施方式
实施例1
一种基于bim建筑模型的水泥砂浆砌体建造系统，所述建造系统包括bim设计单元、数控单元、智能送料单元、砌体单元、显示单元、监控单元、检测及警报单元。
所述bim设计单元为所述建造系统的核心单元，所述bim设计单元根据所要建造的砌体的结构参数，生成bim建筑模型；所述bim建筑模型与所述数控单元连接。
所述数控单元用于解析bim建筑模型生成系统生成的bim模型，并生成包括控制水泥砂浆泵、出料口、机械臂的cnc数控程序；所述数控单元与智能送料单元连接。
根据bim模型设计，通过砌体单元出料口设置的传感器，将出料数据实时传送到智能送料单元，对所述智能送料单元传送水泥砂浆的速度加以控制。
所述智能送料单元连接砌体单元，将所用水泥砂浆传送到砌体单元的上料装置中，所述砌体单元上设置有出料口、定位器、传感器和信息端口。
所述砌体单元上的侧壁固定连接有接线柱和信息端口，所述砌体单元的底部均固定连接有导轨滑轮，所述砌体单元的基面铺设有传动带，所述传送带与送料单元的传送带连接，所述砌体单元的基面固定有转动盘，所述转动盘连接有转动臂，所述转动臂远离转动盘的一端连接有活动轴，所述活动轴固定连接有驱动臂，所述驱动臂远离活动轴的一端连接有活动轴，所述活动轴固定连接有工作臂，所述工作臂远离动轴的一端连接有工作转动盘，所述转动盘远离工作臂的一端对称连接有二个转动轴，二个所述转动轴连接有二个手抓；所述接线柱远离砌体单元的一端连接有导线，所述导线远离接线柱的一端固定连接有插头；所述信息端口远离砌体单元的一端连接有导线，所述导线远离信息端口连接有控制主机；所述砌体单元的内部设有处理器以及感应器；所述导轨滑轮设有滑槽，所述滑槽的内壁连接有导轨，所述导轨平铺于地面；所述砌体单元的侧壁设有电源开关和操作按钮。
所述显示单元、监控单元和检测及警报单元与分别设置在bim设计单元、数控单元、智能送料单元、砌体单元上的传感器采用无线连接的方式进行连接，所述传感器用以实时传输所在单元的数据，所述数据包括送料速度、送料量、系统运行情况等。
所述显示单元显示所述系统的运行状况，所述监控单元通过传感器所传数据，监控各个单元的工作状态，当所述数据超过系统所预设的数据指标时，显示单元显示异常，同时监控单元对检测及警报单元发出指令，所述检测及报警单元对系统进行全面检测，指出问题，并发出警报；所述检测及警报单元设置有数据采集器，用于获取工作环境的相关数据，并通过有线或无线方式传递数据。
所述检测及警报单元包括报警模块和中断模块，所述报警模块，包括蜂鸣器以及三级管；所述中断模块用于当检测单元将信息反馈给连接的控制单元，由控制单元停止所述系统的工作；所述控制单元连接所述报警模块，并驱动三极管，三极管驱动蜂鸣器发声报警.
所述bim设计单元包括信息采集单元、信息存储单元和信息处理单元，所述信息采集单元用于采集录入相关的砌体建造所设定的数据，所述信息存储单元用于存储bim的所有相关信息，所述信息处理单元，用于根据所生成的bim建造模型，对所述建造系统发出相关的指令。
一种所述系统的工作方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、利用bim进行建模；建筑模型生成系统用三维bim建模工具建立所要建造的砌体的bim模型；将完成建模的建筑主体从建模模块导入bim软件的模拟模块，获得各个砌体相关拟合堆砌参数；
步骤二、bim模型拟合堆砌参数导入数控系统生成系统中，数控系统对其解析，获取其形状尺寸信息；
步骤三、在数控程序生成系统中提供的参数设置界面设置相关参数；
步骤四、数控程序生成系统根据相关参数以及bim模型生成控制机械臂运行、出料口的cnc数控程序；
步骤五、将步骤四中生成的cnc数控程序导入数控程序执行装置中；
步骤六、启动智能送料装置，建造水泥砂浆砌体。
考虑到水泥砂浆的差异性，以及水泥砂浆与本申请所述建造系统的匹配度，为了更好的发挥建造系统的功能，实现提高效率，降低成本，产品智能化、自动化的目的，本申请有针对性的结合所述建造系统，通过创造性劳动，研究设计了一种水泥砂浆以及其养护方法，与本申请所述建造系统配合使用，以进一步实现本发明的目的。
实施例2
步骤六中所述水泥砂浆的原料组分及重量配比为，粗骨料的粒径为细骨料粒径的2倍，硅酸盐水泥80份、粉煤灰50份、稻壳灰30份、石英砂(粒径0.3-2.6mm)70份，钢渣20份、木质纤维素(200目)1份，水60份，二元醇0.5份，硅酸镁铝触变润滑剂1份，聚乙烯醇1份，碳纳米管0.5份，羧基丁苯乳胶0.4份、碳纤维8份。
所述建造的水泥砂浆砌体的养护方法为，首先，浇筑后在10℃保持10h，混凝土终凝后使混凝土升温，升温速度为5℃/h，升温至50℃，保持温度5天，自然降温至自然条件，再养护15天，即可。
实施例3
步骤六中所述水泥砂浆的原料组分及重量配比为，粗骨料的粒径为细骨料粒径的2倍，硅酸盐水泥80份、粉煤灰50份、稻壳灰30份、石英砂(粒径0.3-2.6mm)80份，钢渣20份、木质纤维素(200目)1份，水60份，二元醇1.2份，硅酸镁铝触变润滑剂3份，聚乙烯醇1份，碳纳米管0.5份，羧基丁苯乳胶0.6份、碳纤维10份。
所述建造的水泥砂浆砌体的养护方法为，首先，浇筑后在15℃保持10h，混凝土终凝后使混凝土升温，升温速度为5℃/h，升温至65℃，保持温度10天，自然降温至自然条件，再养护20天，即可。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。