謝榮耀　吳華君

[摘 要] 以金華信息經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園一期一標(biāo)段的BIM技術(shù)應(yīng)用為例，運(yùn)用Autodesk Revit、CATIA、施工動(dòng)畫模擬、效果圖3DS MAX等軟件，構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)三維模型、管線模型，配合無(wú)人機(jī)輔助現(xiàn)場(chǎng)交流BIM+VR、BIM+GIS輔助城市規(guī)劃及管理技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行交底，發(fā)現(xiàn)施工中存在或者可能發(fā)生的問(wèn)題，減少實(shí)際作業(yè)返工，達(dá)到提高工作效率、提升施工質(zhì)量、減少工程變更、縮短施工周期的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] BIM技術(shù);模型;應(yīng)用

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及信息化、城鎮(zhèn)化程度的不斷提高，建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程逐步加快，BIM技術(shù)加快了建筑業(yè)信息化的發(fā)展速度，優(yōu)化了建筑信息化的發(fā)展環(huán)境，加速推進(jìn)了信息技術(shù)與建筑工程管理，在提高生產(chǎn)率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮了重要的作用。BIM技術(shù)對(duì)建筑全生命周期的運(yùn)營(yíng)管理，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)跨越式發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)，也是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精密化管理、企業(yè)集約化發(fā)展的有效路徑。BIM技術(shù)在建設(shè)工程中的應(yīng)用是全過(guò)程的，在項(xiàng)目立項(xiàng)、勘查、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)維等各環(huán)節(jié)，有不同的運(yùn)用內(nèi)容與形式，目前在設(shè)計(jì)、施工階段的運(yùn)用非常廣泛。

一、工程概況

金華信息經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園一期一標(biāo)段項(xiàng)目位于金華市開發(fā)區(qū)，東起永康街，北靠李漁路，西起婺州街，是浙江省2016年服務(wù)業(yè)重大項(xiàng)目及重大產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，也是政府主導(dǎo)建設(shè)的重大產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。其地上建筑面積82646平方米，地下建筑面積42876平方米，1號(hào)樓高64米，2號(hào)樓高42.85米，3號(hào)樓高85.5米。本項(xiàng)目地下一、二層為車庫(kù)，1號(hào)樓主樓為酒店，裙房為酒店配套康體娛樂(lè);2號(hào)樓、3號(hào)樓首層為門廳及商業(yè)，其余樓層為辦公。

二、項(xiàng)目BIM建模組織

構(gòu)建工程BIM模型，主要解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：

第一，準(zhǔn)確計(jì)算工程量。在初期設(shè)計(jì)階段為業(yè)主提供項(xiàng)目的全生命期成本預(yù)算和工程變動(dòng)帶來(lái)的成本變化;在業(yè)主預(yù)算范圍內(nèi)，尋找更多方案，加強(qiáng)項(xiàng)目成本控制。

第二，進(jìn)行4D模擬。在項(xiàng)目施工前，發(fā)現(xiàn)并解決空間矛盾，為空間矛盾展現(xiàn)更多的解決方案;快速標(biāo)示計(jì)劃、工序或定位問(wèn)題;提高現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)率，減少浪費(fèi);為項(xiàng)目龐大的空間運(yùn)輸提供計(jì)劃信息，支持其他運(yùn)輸分析，減少工程變更。

第三，開展工程分析（結(jié)構(gòu)、照明、能耗、機(jī)械、其他）。通過(guò)自動(dòng)化分析，減少時(shí)間和成本投入;提高設(shè)計(jì)分析的質(zhì)量，收縮計(jì)劃分析的周期，提升施工質(zhì)量，縮短施工周期。

第四，參數(shù)化變更管理。消除信息傳遞障礙，縮小設(shè)計(jì)師與業(yè)主、監(jiān)理、承包商、供應(yīng)商之間的信息傳輸和交互時(shí)間，使工程變更具備實(shí)效性，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)控制和有效管理，提高工作效率。

1.模型拆分

（1）按專業(yè)分類拆分

按照專業(yè)分類劃分成不同子文件夾。當(dāng)前以建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通五個(gè)專業(yè)分類，有關(guān)模型保留在有關(guān)文件夾中。各拆分模型之間不得有重復(fù)構(gòu)件。

（2）按樓層拆分

基于專業(yè)劃分的基礎(chǔ)上，要求每層單獨(dú)拆分為一個(gè)文件。各拆分模型之間不得有重復(fù)構(gòu)件。目前分為地下二層、地下夾層、地下一層、地上一層、地上二層、地上三層、地上四層、地上五層，五層以上按樓號(hào)分別進(jìn)行樓層劃分。

（3）子模型

根據(jù)階段，使用和專業(yè)區(qū)分子模型，子模型都應(yīng)該能夠獨(dú)立執(zhí)行BIM應(yīng)用程序。各子模型應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，模型內(nèi)容可以重復(fù)使用。

2.模型整合

（1）按專業(yè)整合

對(duì)應(yīng)于每個(gè)專業(yè)，整合所有業(yè)態(tài)和樓層的模型，便于各專業(yè)進(jìn)行整體分析和研究。

（2）按施工順序整合

按實(shí)際施工順序一步步整合模型，便于排查項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

（3）項(xiàng)目完整模型

將各專業(yè)的整合模型組合至一個(gè)完整的模型中，以用于項(xiàng)目綜合分析。

三、土建施工BIM技術(shù)應(yīng)用

利用三維軟件進(jìn)行場(chǎng)地布置和樣板區(qū)間的展示，通過(guò)三維軟件（Revit、Lumion、Fuzor等）制作出布局以及樣板區(qū)間模型。場(chǎng)地布置要滿足地方規(guī)范的要求，規(guī)范里的要求必須達(dá)到，只能比規(guī)范多不能少。樣板區(qū)間是指在施工現(xiàn)場(chǎng)以外的空?qǐng)龅剡M(jìn)行縮小版的施工現(xiàn)場(chǎng)部件的展示，可以充分展示現(xiàn)場(chǎng)的施工工藝。結(jié)合施工臨時(shí)設(shè)施布置標(biāo)準(zhǔn)，建立三維場(chǎng)地布置模型，通過(guò)三維技術(shù)交底實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)布置一一落實(shí)到位。

項(xiàng)目施工中主要針對(duì)支模架進(jìn)行模擬，通過(guò)模板設(shè)計(jì)軟件所帶的三維出圖功能，形成整體三維排架布置圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工班組進(jìn)行交底，并結(jié)合模型。項(xiàng)目中有三個(gè)專項(xiàng)支模架施工方案，分別為高大支模架、懸挑工字鋼支模架、貝雷架支模架。

1.高大支模架

高大支模架搭設(shè)高度達(dá)到17.35m，跨度為16.8m，搭設(shè)高度遠(yuǎn)超8m的規(guī)范要求，是現(xiàn)場(chǎng)班組碰到的最高支模架沒(méi)有之一，通過(guò)6次方案整改，最后以扣件式腳手架方案通過(guò)。

2.懸挑工字鋼支模架

十一層樓面凈懸挑1.4m，在十層樓面處，埋設(shè)Φ20圓鋼壓環(huán)，布置7.0m 長(zhǎng)的18#工字鋼挑梁，懸挑2.8m，內(nèi)錨4.2m，挑梁間距均為1000、1100mm等，轉(zhuǎn)角處布置9.0m長(zhǎng)的18#工字鋼挑梁，懸挑3.7m，內(nèi)錨5.3m.然后在工字鋼挑梁上搭設(shè)支模架立桿。

3.貝雷架支模架

3#樓共20層，高度為82.5m，首層為門廳及商業(yè)，其余樓層功能為辦公。貝雷架位置在屋面外側(cè)，懸挑凈3.5m，懸挑高度29.4m，總長(zhǎng)度36.8m。支模架體具備高度超高，懸挑長(zhǎng)度超大，構(gòu)件荷載較大的特征，搭設(shè)落地式支模架不但工料浪費(fèi)嚴(yán)重，亦影響工期，且因超高穩(wěn)定性較差，架體變形難于掌控，勢(shì)必對(duì)挑梁的施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生不利影響。因此方案選用了較能保證承載力和穩(wěn)定性的貝雷片桁架作為懸挑結(jié)構(gòu)部分的承重支模架體系。

通過(guò)BIM建模，發(fā)現(xiàn)107處圖紙錯(cuò)誤，主要問(wèn)題是建筑結(jié)構(gòu)圖紙的不符，部分結(jié)構(gòu)與建筑的碰撞，例如基礎(chǔ)和集水井的碰撞等。

基礎(chǔ)與基坑距離過(guò)近，基坑無(wú)法放置，是否考慮下降基礎(chǔ)。（基礎(chǔ)過(guò)近問(wèn)題）

對(duì)整個(gè)施工流程進(jìn)行BIM預(yù)演，細(xì)化每一個(gè)施工步驟，增強(qiáng)了材料的利用率，避免材料剩余、浪費(fèi)。并且運(yùn)用BIM算量軟件可以保證計(jì)劃材料與實(shí)際材料相匹配，提高了模板、方木、鋼管等材料的利用率，達(dá)到計(jì)劃與實(shí)際用量一致，節(jié)約材料。

采用貝雷架支模體系，從數(shù)據(jù)表中明顯看出采用貝雷架支模體系大大減少了人工投入，工期也明顯縮短。對(duì)比現(xiàn)在工程清單計(jì)價(jià)，人工費(fèi)是主要費(fèi)用支出，采用貝雷架支模體系可以減少人工量，從而增加項(xiàng)目利潤(rùn)，減少施工成本。

四、鋼筋工程BIM應(yīng)用

鋼筋作為建設(shè)工程的三大主材之一，是工程結(jié)構(gòu)的主要受力材料，在建筑施工中起著極其重要的作用。但鋼筋工程作業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)缺少先進(jìn)的技術(shù)手段，生產(chǎn)效率較低、發(fā)展水準(zhǔn)不高。BIM技術(shù)具有三維可視化、面向?qū)ο蟮慕Ｅc信息關(guān)聯(lián)等特點(diǎn)，與鋼筋施工模型化、信息化、自動(dòng)化的需求相吻合。在三維模型中進(jìn)行鋼筋效率化建模與智能翻樣，根據(jù)項(xiàng)目需要，可以對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的鋼筋模型進(jìn)行綜合優(yōu)化，利用BIM模型自動(dòng)導(dǎo)出鋼筋料單。

對(duì)比傳統(tǒng)鋼筋翻樣及生產(chǎn)加工作業(yè)方式，經(jīng)實(shí)踐，鋼筋原材加工直接利用率為99.51%，提高作業(yè)效率50%以上，直接經(jīng)濟(jì)效益率為28.8%?；贐IM的鋼筋工程技術(shù)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)鋼筋模型化翻樣、信息化高效配送，作業(yè)效率高、質(zhì)量可靠、節(jié)約成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少環(huán)境污染，有助于提高鋼筋工程生產(chǎn)水平與產(chǎn)業(yè)化升級(jí)，具有良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，符合綠色施工、節(jié)能減排的發(fā)展趨勢(shì)。

本項(xiàng)目由于特殊性，兩個(gè)軸網(wǎng)上的柱子都是帶有型鋼的，而且這兩根軸網(wǎng)之間的梁也是帶有型鋼的，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鋼筋師傅無(wú)形中形成了極大的難度，本項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行先前排布對(duì)鋼筋排布的先后順序進(jìn)行模擬減少誤工時(shí)間。

項(xiàng)目經(jīng)過(guò)4D施工模擬可視化，對(duì)項(xiàng)目主體階段及機(jī)電安裝階段進(jìn)行4D進(jìn)度編排，模擬對(duì)象動(dòng)畫，給現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)時(shí)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，給方案提供選擇依據(jù)，給項(xiàng)目部管理提供支持。

五、砌體工程BIM應(yīng)用

通過(guò)BIM軟件快速進(jìn)行砌塊排布和工程量提取，提高施工質(zhì)量和外觀質(zhì)量觀感，減少材料耗損，節(jié)約成本。使用BIM技術(shù)的多專業(yè)協(xié)同和可視化功能，對(duì)砌體工程的每面墻體進(jìn)行模型建立和砌塊排布，構(gòu)造柱和圈梁等構(gòu)件的合理安放布置和機(jī)電專業(yè)預(yù)留洞的準(zhǔn)確的預(yù)留，一是節(jié)省技術(shù)人員大量的時(shí)間和精力，二是降低了砌體排磚對(duì)技術(shù)人員自身的經(jīng)驗(yàn)和空間想象能力，三是通過(guò)直觀展示提高對(duì)不同層次的施工人員的技術(shù)交底，四是避免了二次開洞和錯(cuò)留空洞的封堵造成的材料和時(shí)間的浪費(fèi)。

根據(jù)結(jié)合BIM進(jìn)行幕墻深化設(shè)計(jì)，精裝修BIM深化，無(wú)人機(jī)輔助現(xiàn)場(chǎng)交流，BIM+VR應(yīng)用，來(lái)助力項(xiàng)目實(shí)時(shí)掌控和調(diào)整施工部署提高工作效率，減少實(shí)際作業(yè)返工。

經(jīng)BIM建模，比對(duì)應(yīng)用，獲得如下成果：

（1）累計(jì)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題：土建356項(xiàng)，安裝423項(xiàng)，共779項(xiàng);

（2）地下室管綜調(diào)整優(yōu)化，出具優(yōu)化方案：發(fā)現(xiàn)多處碰撞點(diǎn)，60項(xiàng)需要優(yōu)化;

（3）支吊架布置優(yōu)化：管線綜合后支架優(yōu)化布置點(diǎn)，出具布置圖多份并計(jì)量統(tǒng)計(jì)，抗震支架布置圖50張，計(jì)量表30份;

（4）材料計(jì)量表：地下室強(qiáng)電橋架配件計(jì)量表3份，消防噴淋點(diǎn)位計(jì)量表1份;

（5）管線綜合全程跟蹤：熟悉現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境，了解現(xiàn)場(chǎng)施工人員識(shí)圖能力、各班主安裝速度，預(yù)留洞口復(fù)核， 出具管線優(yōu)化平面圖，管線現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)協(xié)調(diào)，安裝管線模型記錄。

六、結(jié)語(yǔ)

（1）金華信息經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園一期一標(biāo)段工程引入BIM技術(shù)，在安裝前期發(fā)現(xiàn)圖紙錯(cuò)誤問(wèn)題，并現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同安裝，使施工階段管線安裝無(wú)一返工，成本估算時(shí)間大幅減少5%，節(jié)約成本為0.5%。

（2）在建筑工程建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)在建設(shè)全過(guò)程運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)建筑工程建設(shè)中的質(zhì)量進(jìn)行控制和管理，對(duì)工程建設(shè)的施工進(jìn)度、工程建設(shè)中的成本進(jìn)行有效管理，為建筑工程中各方主體的協(xié)調(diào)起到很大的輔助作用。

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[作者簡(jiǎn)介]

謝榮耀（1999—），男，浙江臺(tái)州人，義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事建筑工程施工技術(shù)方向的研究。

吳華君（1974—），男，浙江義烏人，義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，教授，主要從事建筑結(jié)構(gòu)方面的研究。

[作者單位]

義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院

（編輯：薄躍華）