夏定風(fēng)

（上海中建海外發(fā)展有限公司，上海 200122）

0 引言

埃及新行政首都CBD項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“CBD項(xiàng)目”）是中埃兩國(guó)國(guó)家主席見簽項(xiàng)目，也是我國(guó)“一帶一路”倡議的重要實(shí)施項(xiàng)目之一。CBD項(xiàng)目一期共20個(gè)建筑單體，除了最高386m的非洲第一高樓外，還包含辦公、酒店和住宅等建筑。這些樓造型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其以樹形柱為代表的異形柱的設(shè)置給施工帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。

BIM（building information modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點(diǎn)。目前BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到大力推廣，發(fā)展速度較快，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工提供了一種全新高效的解決思路。

本文以埃及新行政首都CBD項(xiàng)目樹形柱施工為例，介紹BIM技術(shù)在鋼筋方案對(duì)比、鋼筋放樣、測(cè)量定位、構(gòu)件預(yù)制、結(jié)構(gòu)計(jì)算及動(dòng)畫模擬等方面的出色表現(xiàn)，為其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)的BIM施工應(yīng)用提供參考。

1 施工難點(diǎn)——樹形柱

與效果圖中樹形柱的新奇外觀相對(duì)應(yīng)的是現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜性，項(xiàng)目有多棟樓座涉及樹形柱施工，雖略有不同，但都極為高大，單柱高度普遍接近18m，直徑達(dá)1.4m，具體信息如表1所示。

表1 樹形柱相關(guān)信息

2 解決方案——BIM技術(shù)

針對(duì)施工難點(diǎn)，項(xiàng)目部深入運(yùn)用了BIM技術(shù)，在鋼筋深化設(shè)計(jì)階段、支撐方案設(shè)計(jì)階段、現(xiàn)場(chǎng)施工階段都有實(shí)際應(yīng)用，較好地解決了鋼筋碰撞、鋼筋放樣、測(cè)量定位的問(wèn)題，同時(shí)完成了相關(guān)的整體和細(xì)節(jié)模型創(chuàng)建、工序模擬動(dòng)畫等成果。

現(xiàn)將CBD項(xiàng)目BIM技術(shù)在樹形柱施工中的應(yīng)用成果及經(jīng)驗(yàn)介紹如下（見圖1）。

圖1 樹形柱三維模型

2.1 鋼筋方案對(duì)比

由于國(guó)外設(shè)計(jì)交付的圖紙不能直接用來(lái)施工，仍需要施工單位進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，這就要求施工單位綜合考慮成本、工期、可實(shí)施性等方面，尋找最優(yōu)方案，尤其是鋼筋深化方案影響較大，施工難度也較大。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，項(xiàng)目人員運(yùn)用Revit建立不同深化設(shè)計(jì)方案的鋼筋模型，得到各方案的三維模型；然后應(yīng)用Revit剖面功能切割節(jié)點(diǎn)處鋼筋，得到不同方案下節(jié)點(diǎn)處剖面圖。通過(guò)橫向方案的對(duì)比（見圖2），綜合考慮后選擇最合適的鋼筋方案。

圖2 鋼筋方案對(duì)比

通常情況下，復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)處往往因?yàn)殇摻钪睆降脑颍┕r(shí)極難布置。通過(guò)深度建模、切實(shí)還原圖紙情況，可以提前規(guī)避碰撞的問(wèn)題。同時(shí)由于軟件能夠方便快捷地提供不同位置不同角度下的模型剖面圖，因此在方案討論及評(píng)定階段有著較高效率。

2.2 鋼筋加工及安裝模擬

由于該樹形柱的設(shè)計(jì)高度較高，底部彎折鋼筋的折角偏差將會(huì)直接導(dǎo)致上部鋼筋產(chǎn)生較大偏移，且鋼筋直徑較粗，達(dá)32mm，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)不易調(diào)整，這就對(duì)鋼筋加工提出了較高要求。同時(shí)，由于該節(jié)點(diǎn)處穿插有大量鋼筋，相互間的碰撞問(wèn)題不容忽視。

為此，項(xiàng)目部通過(guò)提前建立該處模型，考慮鋼筋實(shí)體間的碰撞，局部調(diào)整鋼筋位置，模擬安裝順序，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋施工人員進(jìn)行交底，提供鋼筋放樣圖及安裝順序圖，從而達(dá)到節(jié)約工期、提高精度的目的。

2.3 定位控制及測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)鋼筋及鋼模板定位要求較高，因此，在三維模型建立并調(diào)整完成后，使用軟件的剖面功能，獲得不同高度下的鋼筋及鋼模板的內(nèi)外徑曲線，從而設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)易約束裝置（見圖3），為施工現(xiàn)場(chǎng)提供具體參數(shù)，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。

圖3 定位控制裝置模型

除此之外，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需要通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整上部鋼模安裝位置和角度，但是由于三維坐標(biāo)獲取難度較大，因此難以操作。為此，利用已建模型，在斜45°豎向剖面上獲取V字形輪廓圖，測(cè)量時(shí)，將全站儀架設(shè)在斜45°V字形外延線上，通過(guò)固定視角方向，控制斜柱平面位置和偏角；之后在每節(jié)圓柱鋼模最外側(cè)標(biāo)注2個(gè)點(diǎn)，測(cè)量2個(gè)點(diǎn)距底部距離；接著從輪廓圖中放樣該點(diǎn)位置，從而獲得與全站儀架點(diǎn)的水平距離；現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)2個(gè)點(diǎn)的水平距離參數(shù)控制單節(jié)鋼柱模板的豎向偏角。

2.4 細(xì)部模型及構(gòu)件預(yù)制

該樹形柱模板及支撐體系需要單獨(dú)設(shè)計(jì)加工以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。經(jīng)與廠家溝通，已完成的模型精度可以直接用于廠家加工，因而項(xiàng)目部直接提交三維模型而非傳統(tǒng)二維施工圖紙給廠家，大大節(jié)約了時(shí)間（見圖4）。

圖4 預(yù)制構(gòu)件模型

2.5 工序模擬及可視化交底

首先使用Revit將已建成的模型輸出為.fbx格式文件，導(dǎo)入3ds MAX中，修改調(diào)整其材質(zhì)參數(shù)使其符合實(shí)際情況；然后應(yīng)用攝影表功能，使用關(guān)鍵幀控制各構(gòu)配件的出現(xiàn)與移動(dòng)；同時(shí)調(diào)整鏡頭的位置及角度，渲染輸出樹形柱施工工序動(dòng)畫；最后使用Adobe PR調(diào)整抖動(dòng)，加上開頭、結(jié)尾、字幕、音樂(lè)進(jìn)行完善，從而形成一個(gè)完整的施工模擬動(dòng)畫（見圖5）。

圖5 工序模擬及可視化視圖

由于樹形柱施工工序較多，且極為繁瑣，在交底時(shí)光使用文字表述很難使被交底人理解方案細(xì)節(jié)。通過(guò)使用施工模擬動(dòng)畫視頻能夠生動(dòng)形象地展示各工序內(nèi)容，可以使項(xiàng)目管理、操作人員直觀了解相關(guān)工序，達(dá)到可視化方案交底的目的。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程，該方法作用明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

高大異形結(jié)構(gòu)的施工與常規(guī)施工相比更復(fù)雜，難度更高。采用BIM技術(shù)不失為一個(gè)高效策略，尤其是海外項(xiàng)目多受制于語(yǔ)言、標(biāo)準(zhǔn)、文化、國(guó)內(nèi)人員成本的矛盾，針對(duì)項(xiàng)目需要?jiǎng)?chuàng)建BIM模型，利用BIM技術(shù)可多方位靈活地觀察模型，設(shè)計(jì)、施工、廠家、操作人員可在同一個(gè)平臺(tái)上研究、討論、獲取所需要的信息。通過(guò)埃及新首都CBD項(xiàng)目中的施工實(shí)踐，分享BIM技術(shù)在異形柱的鋼筋方案對(duì)比、鋼筋放樣、測(cè)量定位、構(gòu)件預(yù)制及動(dòng)畫模擬等方面的應(yīng)用，以期為其他類似項(xiàng)目的施工提供思路和參考。