張?jiān)S林

德持建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，砌體工程施工期間使用傳統(tǒng)CAD 繪制排磚圖紙相對(duì)困難，排墻時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，技術(shù)工作人員沒(méi)有充足時(shí)間開(kāi)展CAD 排磚工。特別是砌體砌筑的時(shí)候，施工作業(yè)人員對(duì)整磚隨意切割，浪費(fèi)情況嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)排磚的目標(biāo)，且材料使用量以及砌塊加工尺寸、數(shù)量更加精確，盡可能避免二次搬運(yùn)，減少實(shí)際損耗，不斷提高施工經(jīng)濟(jì)效益。由此可見(jiàn)，深入研究并分析BIM 技術(shù)在砌體工程施工中的具體應(yīng)用十分有必要。

2 砌體工程概況

上海嘉定新城A06-02 地塊商業(yè)項(xiàng)目總建筑面積為23540m2，建筑高度是24.6m，地上四層，局部地下一層，以框架結(jié)構(gòu)為主要結(jié)構(gòu)類型，其中四層影院?jiǎn)螌訉痈?0m。此工程項(xiàng)目是公司BIM應(yīng)用試點(diǎn)示范工程，需對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，砌體工程是此工程項(xiàng)目的重要組成，在合理運(yùn)用BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，即可確保砌體施工的精細(xì)化。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用于砌體工程施工中的必要性闡釋

砌體工程施工期間引入BIM 技術(shù)，能夠明顯改善項(xiàng)目建設(shè)效果，為優(yōu)化施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.1 傳統(tǒng)模式二次結(jié)構(gòu)砌體缺陷明顯

首先，使用傳統(tǒng)砌體砌筑工藝對(duì)于施工作業(yè)人員提出了較高要求，若對(duì)此施工工藝不了解，選擇刀切磚的方法很容易影響砌體工程的質(zhì)量，且浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)法滿足綠色施工要求[1]。

其次，傳統(tǒng)CAD砌體方案在排布方面相對(duì)困難，主要由總工程師負(fù)責(zé)完成，時(shí)間消耗較長(zhǎng)。

再次，傳統(tǒng)的技術(shù)交底主要包括工程項(xiàng)目施工方案與CAD排布立面圖紙，很難對(duì)設(shè)計(jì)意圖形成深入了解，對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)漏也無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

最后，施工場(chǎng)地相對(duì)狹窄，材料堆放困難。長(zhǎng)期以來(lái)，總包會(huì)結(jié)合分包制定的材料計(jì)劃單采購(gòu)，分包為不影響施工進(jìn)度，會(huì)在第一階段材料計(jì)劃單中增加工程量，進(jìn)而在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)堆放大量砌體磚塊，增加了二次倒運(yùn)的費(fèi)用支出，且運(yùn)輸材料期間也會(huì)出現(xiàn)損耗。

3.2 砌體工程設(shè)計(jì)得以深化

第一，通過(guò)對(duì)BIM 軟件的應(yīng)用能夠針對(duì)二次結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)行方案排布，使得施工作業(yè)人員直觀地了解墻體效果，并且領(lǐng)悟圖紙的設(shè)計(jì)意圖，對(duì)于施工作業(yè)人員的要求也并不高。另外，非標(biāo)準(zhǔn)砌塊事先在加工廠已經(jīng)完成加工可直接用于砌筑，不僅節(jié)省時(shí)間也節(jié)省人力，材料浪費(fèi)情況明顯緩解[2]。

第二，在BIM軟件運(yùn)用的基礎(chǔ)上合理排布砌體方案，較之于傳統(tǒng)形式，方案準(zhǔn)備階段的時(shí)間顯著縮減。

第三，借助BIM 技術(shù)的可視化功能能夠?qū)κ┕D紙描述模糊的問(wèn)題予以解決，便于查漏補(bǔ)缺。

第四，結(jié)合砌體排布的方案制作材料明細(xì)表，可實(shí)現(xiàn)分區(qū)域?qū)ζ鰤K的需求量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，且保證標(biāo)準(zhǔn)砌塊的定點(diǎn)與定量投放。而對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)砌塊，需在加工廠進(jìn)行集中加工以后投放，進(jìn)而縮減二次搬運(yùn)的費(fèi)用支出。

4 BIM技術(shù)在砌體工程施工中的應(yīng)用實(shí)踐

在砌體工程項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，將BIM技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠使工程施工質(zhì)量明顯改善。為此，以下將通過(guò)本商業(yè)項(xiàng)目，重點(diǎn)探究BIM 技術(shù)在砌體工程施工中的具體應(yīng)用，以證實(shí)該技術(shù)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

4.1 BIM技術(shù)應(yīng)用原因

在該商業(yè)工程中，砌體主要使用的是蒸壓加氣混凝土砌塊，實(shí)際的砌筑量較大，且砌筑的形式多樣，需要在墻體預(yù)留大量洞孔，標(biāo)高與尺寸較多，若使用傳統(tǒng)施工方法很難適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)管理?xiàng)l件，精細(xì)化水平不高，使得隨意切割原材料的概率提高，浪費(fèi)與損耗情況較多[3]。而通過(guò)對(duì)BIM模型的使用，即可對(duì)不同部位砌塊的使用量準(zhǔn)確計(jì)算并排布，采用限額采購(gòu)原材料的方式，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地運(yùn)輸砌塊，進(jìn)而避免砌塊浪費(fèi)，減少建筑垃圾的產(chǎn)生量。

4.2 深化設(shè)計(jì)流程分析

此工程是BIM技術(shù)應(yīng)用的試點(diǎn)示范項(xiàng)目，所以機(jī)電、結(jié)構(gòu)以及建筑等BIM模型需設(shè)計(jì)單位提供。而設(shè)計(jì)單位所提供的BIM模型僅具備墻體整體的模型，而并不具備砌體磚、構(gòu)造柱、過(guò)梁、灰縫以及圈梁等詳細(xì)位置。為此，需在設(shè)計(jì)單位提供BIM 模型的同時(shí)，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，針對(duì)此模型加以補(bǔ)充與完善，使得BIM 模型得以優(yōu)化，為砌體施工建設(shè)提供必要指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)流程深化方面，應(yīng)由各專業(yè)做出自主調(diào)整，以完成深化工作。在各系統(tǒng)內(nèi)部完成碰撞檢測(cè)以后合模并再次檢測(cè)，對(duì)機(jī)電管線的留洞與墻體的開(kāi)洞位置加以確定，構(gòu)建二次結(jié)構(gòu)與氣體墻模型族文件[4]。隨后，合理優(yōu)化排磚，盡可能降低材料的損耗量，智能繪制排磚圖紙，并統(tǒng)計(jì)分析材料使用量，結(jié)合實(shí)際需求生成不同節(jié)點(diǎn)平面剖圖。

4.3 碰撞檢查與預(yù)留洞口確定

在砌體工程中，各專業(yè)應(yīng)自主設(shè)計(jì)優(yōu)化，開(kāi)展機(jī)電管線的綜合排布工作并落實(shí)碰撞檢查，對(duì)專業(yè)內(nèi)部存在的沖突問(wèn)題加以解決。借助經(jīng)優(yōu)化處理的機(jī)電模型與建筑模型開(kāi)展碰撞檢查（圖1），對(duì)砌體墻體所需預(yù)留洞口尺寸以及位置加以確定。若采用傳統(tǒng)的施工方法，要求施工作業(yè)人員根據(jù)CAD 建筑圖紙中所標(biāo)注的砌體墻洞口尺寸以及具體位置完成砌筑與留洞作業(yè)。而在管道與橋架施工期間，由于不同類型管線發(fā)生碰撞，要對(duì)高度與位置進(jìn)行修改，并且拆除部分既有砌筑墻體，進(jìn)而對(duì)砌體墻安全以及質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。在對(duì)墻體拆除的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生垃圾，進(jìn)而引起施工材料浪費(fèi)以及環(huán)境污染的問(wèn)題。經(jīng)BIM 模型的優(yōu)化處理，可準(zhǔn)確地確定留洞位置，對(duì)砌體和管道碰撞情況作出檢測(cè)，以免在安裝管線的時(shí)候二次開(kāi)洞對(duì)墻體造成破壞。

圖1 機(jī)電管線專業(yè)自行碰撞檢查

4.4 構(gòu)造柱與砌體墻模型的構(gòu)建

以圖紙與規(guī)范要求為主要參考依據(jù)，對(duì)Revit砌體墻族以及構(gòu)造柱族加以構(gòu)建。因墻體的厚度存在差異，所以構(gòu)造柱的截面尺寸很多。而構(gòu)造柱則根據(jù)轉(zhuǎn)角墻體、端部墻體、十字形墻體以及J 字墻體等多種部位，將其細(xì)化成不同的構(gòu)造柱族形式[5]。在合理設(shè)置構(gòu)造柱族和族參數(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)參數(shù)調(diào)整處理深化構(gòu)造柱，一定程度上減少了實(shí)際工作量。另外，要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砌塊以及非標(biāo)準(zhǔn)砌塊等相關(guān)參數(shù)加以設(shè)置，參考砌體砌筑規(guī)范的要求，完成砌體墻族文件的構(gòu)建，對(duì)族參數(shù)加以設(shè)置，在調(diào)整參數(shù)的基礎(chǔ)上即可完成墻體的布置。

4.5 排磚智能布置

將BIM技術(shù)應(yīng)用于排磚布置過(guò)程中，對(duì)構(gòu)造柱、砌塊以及過(guò)梁參數(shù)加以設(shè)置，并合理布置所需排磚的墻體，確保砌體排布質(zhì)量達(dá)標(biāo)。隨后，要系統(tǒng)檢查完成排布的墻體。通過(guò)對(duì)三維砌體模型的運(yùn)用，即可將砌體與構(gòu)造柱位置的尺寸予以直觀展示。

4.6 精細(xì)化管理

結(jié)合經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的模型可自動(dòng)生成材料明細(xì)表格，其中包括不同類型材料數(shù)量、型號(hào)以及長(zhǎng)度等相關(guān)信息，進(jìn)而后續(xù)施工建設(shè)的開(kāi)展提供必要的材料進(jìn)場(chǎng)參考。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，即可分時(shí)段、分樓棟、樓層和施工段準(zhǔn)確地生成材料明細(xì)表。這樣一來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員應(yīng)結(jié)合材料明細(xì)表集中切割砌塊，不僅能夠使切割精準(zhǔn)度提高，且切割效率也顯著改善，以免施工現(xiàn)場(chǎng)砌塊隨意切割，盡量減少材料損耗，緩解浪費(fèi)情況，對(duì)既有資源加以充分利用，以實(shí)現(xiàn)施工管理的精細(xì)化目標(biāo)[6]。

4.7 三維技術(shù)交底與施工圖紙導(dǎo)出

開(kāi)展砌體工程項(xiàng)目施工前，應(yīng)充分利用BIM 技術(shù)三維化地展示施工過(guò)程，進(jìn)而事先了解施工重點(diǎn)與難點(diǎn)，為方案交底工作的開(kāi)展提供幫助，確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。砌體模型在深化處理后即可導(dǎo)出排磚圖紙，施工作業(yè)人員根據(jù)排磚圖紙開(kāi)展施工作業(yè)，以提高施工質(zhì)量。對(duì)于項(xiàng)目部門驗(yàn)收管理工作人員，則應(yīng)參考排磚圖紙驗(yàn)收施工現(xiàn)場(chǎng)的砌體。

5 BIM技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益研究

合理運(yùn)用BIM 技術(shù)能夠使企業(yè)管理模式得以改善，促進(jìn)企業(yè)集成化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，一定程度上增加了生產(chǎn)效益且成本明顯縮減，工期也得以縮短。在此砌體項(xiàng)目中，通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。以下將通過(guò)技術(shù)、生產(chǎn)以及成本三個(gè)角度展開(kāi)分析。

5.1 技術(shù)效益

將BIM技術(shù)應(yīng)用于砌體工程施工中，合理構(gòu)建三維模型，能夠可視化地管理施工技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題。在這種情況下，虛擬三維砌體樣板與實(shí)體樣板相比，實(shí)際投入明顯減少且后期處理支出也有所降低。砌體排布的過(guò)程中引入BIM 技術(shù)，有效彌補(bǔ)了CAD二維約束，優(yōu)化了排磚的直觀性與準(zhǔn)確性，排磚時(shí)間也有所縮短。也就是說(shuō)，BIM 技術(shù)的運(yùn)用有利于管理工作的精細(xì)化落實(shí)，可更好地確保施工質(zhì)量。

5.2 生產(chǎn)效益

在BIM 技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，能夠?qū)ζ鲶w的需求量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并且合理化地投放物資材料，以免發(fā)生二次搬運(yùn)，一定程度上優(yōu)化了工作的質(zhì)量與效率[7]。在砌體排磚的時(shí)候，會(huì)事先開(kāi)展各個(gè)專業(yè)碰撞檢查，進(jìn)而提前采取優(yōu)化措施，以免不同專業(yè)施工出現(xiàn)沖突，或者是發(fā)生二次開(kāi)洞情況，施工工期明顯縮短。

5.3 成本效益

開(kāi)展砌體工程期間將BIM 技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠使砌體材料損耗量減少，材料成本也得以節(jié)省。這樣一來(lái)，可準(zhǔn)確投放施工材料，以免出現(xiàn)二次搬運(yùn)的情況，人工成本也明顯減少。由此可見(jiàn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用有效規(guī)避砌體墻體的二次開(kāi)洞處理，進(jìn)而避免材料浪費(fèi)，也使得建筑垃圾清理費(fèi)用減少，成本支出明顯縮減。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在砌體工程項(xiàng)目開(kāi)展的過(guò)程中，將BIM技術(shù)應(yīng)用于其中，對(duì)傳統(tǒng)砌體施工方法加以改變，有效避免了施工材料的浪費(fèi)情況，一定程度上優(yōu)化了工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，施工工期得以縮短，經(jīng)濟(jì)效益也隨之增加，可更好地促進(jìn)砌體的精細(xì)化施工作業(yè)落實(shí)。在合理運(yùn)用BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠有效控制施工材料的使用量，且材料周轉(zhuǎn)靈活性更強(qiáng)，施工成本投入也隨之減少。