砌體工程綜合排布中的BIM應(yīng)用

戴 路 武 超 周曉帆 余 洋 劉彥君

中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

在土建施工中，砌體工程是最常見(jiàn)的施工內(nèi)容之一，砌體工程作為結(jié)構(gòu)工程和機(jī)電安裝工程、裝飾裝修工程的銜接點(diǎn)，在施工過(guò)程中需要充分考慮多專(zhuān)業(yè)的穿插和配合。

由于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的信息是分散的，在通常情況下，土建、機(jī)電、裝飾等各專(zhuān)業(yè)分包僅考慮到本專(zhuān)業(yè)的施工內(nèi)容，施工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)因?qū)I(yè)不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的錯(cuò)漏和返工，這對(duì)總包方的綜合協(xié)調(diào)管理水平是一個(gè)很大的考驗(yàn)。目前水平較高的項(xiàng)目管理人員能夠通過(guò)CAD等二維平面工具對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合排布，但該方法工作量大、效率低、易出錯(cuò)，對(duì)人員素質(zhì)要求非常高，而利用BIM技術(shù)的多專(zhuān)業(yè)協(xié)同以及可視化功能，大大提高了砌體結(jié)構(gòu)綜合排布的效率和準(zhǔn)確度。

本文主要闡述了武漢大學(xué)大學(xué)生體育活動(dòng)中心項(xiàng)目利用BIM技術(shù)進(jìn)行砌體工程綜合排布的實(shí)施過(guò)程和方法總結(jié)。

1 工程概況

1.1 工程概況

武漢大學(xué)大學(xué)生體育活動(dòng)中心項(xiàng)目總建筑面積為37 200 m2，建筑物總長(zhǎng)度215 m，總寬度117 m，地下1層為地下車(chē)庫(kù)與設(shè)備用房，地上3層（局部夾層4層）為場(chǎng)館及看臺(tái)、座位等，建筑高度（含鋼結(jié)構(gòu)頂）為29.14 m，建筑物由比賽館、訓(xùn)練館及其配套設(shè)施組成（圖1）。

圖1 武漢大學(xué)大學(xué)生體育活動(dòng)中心效果圖

1.2 砌體工程概況

本工程墻體主要采用蒸壓砂加氣混凝土精確砌塊，專(zhuān)用建筑黏結(jié)劑，專(zhuān)業(yè)內(nèi)墻薄抹灰砂漿。本工程砌體施工與機(jī)電管線安裝施工同時(shí)進(jìn)行，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行管線洞口、線槽的預(yù)留預(yù)埋是本工程砌體施工的控制重點(diǎn)。

2 砌體工程主要BIM應(yīng)用點(diǎn)

本工程砌體施工BIM應(yīng)用主要采用的軟件有Revit、Navisworks、廣聯(lián)達(dá)BIM 5D、Auto CAD，通過(guò)創(chuàng)建各個(gè)專(zhuān)業(yè)的BIM模型，進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，確定構(gòu)造柱、圈梁、洞口、過(guò)梁、線槽等構(gòu)件的精確定位，并對(duì)砌塊進(jìn)行排布，確定非標(biāo)準(zhǔn)磚的詳細(xì)尺寸，形成砌體綜合排布圖以及砌塊材料需用量表，以此來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)砌體施工[1-3]。

3 BIM應(yīng)用實(shí)施流程

3.1 圖紙審核

由于設(shè)計(jì)圖紙是分專(zhuān)業(yè)繪制的，傳統(tǒng)的審圖很難將多個(gè)專(zhuān)業(yè)的圖紙信息統(tǒng)籌起來(lái)綜合考慮。利用BIM技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)建各個(gè)專(zhuān)業(yè)的BIM模型并整合，利用Revit軟件創(chuàng)建出每個(gè)區(qū)域的局部三維視圖，即可對(duì)砌體工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的審查，提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯(cuò)漏問(wèn)題，并與設(shè)計(jì)協(xié)商解決，避免對(duì)施工造成影響。

通過(guò)創(chuàng)建BIM模型檢查發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)門(mén)所在位置與斜梁有沖突，提出設(shè)計(jì)修改建議后，對(duì)門(mén)的位置進(jìn)行了調(diào)整（圖2）。

圖2 門(mén)位置調(diào)整

3.2 砌體結(jié)構(gòu)綜合排布

3.2.1 洞口預(yù)留

在砌體結(jié)構(gòu)深化前，應(yīng)對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布，然后將排布完成的機(jī)電模型與砌體模型進(jìn)行整合，確定預(yù)留洞口位置，并在砌體模型中生成預(yù)留洞口。本工程利用Revit軟件進(jìn)行砌體預(yù)留洞口模型的創(chuàng)建，通過(guò)插件設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，能夠快速生成所有的預(yù)留洞口（圖3），提高了工作效率。

圖3 生成預(yù)留洞口

3.2.2 布置混凝土構(gòu)筑物

按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行構(gòu)造柱、圈梁、過(guò)梁等混凝土構(gòu)筑物的布置和優(yōu)化。本工程利用Revit插件確定構(gòu)造柱、圈梁、過(guò)梁的設(shè)置規(guī)則，快速生成所有構(gòu)造柱、圈梁及過(guò)梁，生成完成后需對(duì)生成結(jié)果進(jìn)行合理性檢查，并在符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的前提下，充分考慮施工的便利性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)生成的結(jié)果做進(jìn)一步的優(yōu)化。將自動(dòng)生成的門(mén)上過(guò)梁與圈梁合并設(shè)置，便于施工，節(jié)省成本（圖4）。

圖4 圈梁及過(guò)梁優(yōu)化

3.2.3 砌體排磚

利用廣聯(lián)達(dá)BIM 5D軟件進(jìn)行砌塊排布，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砌塊型號(hào)、灰縫、搭接長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)軟件自動(dòng)生成砌體排布圖（圖5），并能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出各類(lèi)尺寸砌塊的需用數(shù)量。

圖5 砌體排布

通過(guò)BIM 5D軟件進(jìn)行線槽布置和開(kāi)關(guān)預(yù)留洞布置，并對(duì)與管線開(kāi)洞位置或構(gòu)造柱位置有沖突的地方進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，兼顧使用功能和施工便利。

由于軟件功能的限制，并不能確保每一面墻的排布均合理，因此，通過(guò)軟件導(dǎo)出CAD圖后，我們對(duì)少數(shù)不合理的排布進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最后出具能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的施工圖紙[4-6]。

3.3 砌體結(jié)構(gòu)施工

3.3.1 技術(shù)交底

利用BIM模型可視化的特點(diǎn)，對(duì)管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行交底，詳細(xì)說(shuō)明施工順序、專(zhuān)業(yè)配合、控制要點(diǎn)等內(nèi)容（圖6）。圖6中顯示了某一區(qū)域砌體結(jié)構(gòu)綜合排布的三維模型，從圖中可直觀地看出構(gòu)造柱、圈梁、過(guò)梁、洞口、線槽的布置情況。

3.3.2 限額領(lǐng)料

根據(jù)砌體綜合排布結(jié)果，提前計(jì)算好每一面墻的砌塊需用量，管理人員根據(jù)需用量嚴(yán)格控制作業(yè)隊(duì)伍的領(lǐng)料數(shù)量，標(biāo)準(zhǔn)砌塊應(yīng)進(jìn)行定點(diǎn)投放，非標(biāo)準(zhǔn)砌塊應(yīng)在加工場(chǎng)地集中加工后運(yùn)至作業(yè)處，從而減少二次搬運(yùn)。

圖6 某區(qū)域砌體結(jié)構(gòu)綜合排布

3.3.3 砌塊加工

根據(jù)砌體綜合排布圖所示的非標(biāo)準(zhǔn)砌塊尺寸對(duì)砌塊進(jìn)行加工，采用專(zhuān)用加氣塊切割機(jī)對(duì)砌塊進(jìn)行切割，確保二次加工成型質(zhì)量。加工完成后在砌塊上標(biāo)明編號(hào)，便于識(shí)別，并根據(jù)編號(hào)搬運(yùn)至對(duì)應(yīng)的砌筑位置。

3.3.4 管線暗埋

本工程砌體墻為蒸壓砂加氣混凝土精確砌塊，采用薄抹灰，為確保施工質(zhì)量，防止抹灰層開(kāi)裂，所有需在墻上開(kāi)槽的管線均采用暗埋的形式進(jìn)行施工。通過(guò)BIM模型提前對(duì)線槽位置進(jìn)行定位，確定線槽詳細(xì)位置，機(jī)電安裝隊(duì)伍根據(jù)線槽定位，提前將管線安裝完成，隨后進(jìn)行墻體的砌筑，在機(jī)電管線的位置進(jìn)行內(nèi)開(kāi)槽，所有墻內(nèi)管線均布置在墻體內(nèi)（圖7），這種方式既提升了砌體的外觀質(zhì)量，又規(guī)避了后期薄抹灰開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。

圖7 墻內(nèi)暗埋管線

3.3.5 砌筑施工

砌筑施工同傳統(tǒng)作業(yè)方式，本文重點(diǎn)描述BIM技術(shù)的應(yīng)用，因此砌筑施工過(guò)程不在此進(jìn)行詳細(xì)敘述。

4 BIM應(yīng)用實(shí)施效果評(píng)價(jià)

1）利用BIM技術(shù)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合排布，提前確定管線洞口和線槽位置，避免了二次開(kāi)洞、開(kāi)槽，節(jié)約了成本。本工程目前已完成全部砌體開(kāi)洞開(kāi)槽的定位工作，矩形洞口共計(jì)1 236個(gè)，線槽共計(jì)6 083處，若二次開(kāi)洞費(fèi)用按100元/個(gè)，二次開(kāi)槽費(fèi)用按20元/處計(jì)算，則可節(jié)省費(fèi)用約245 000元。

2）通過(guò)對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)砌塊的長(zhǎng)度配置，最大程度地減少砌塊廢料，節(jié)約了砌塊用量。通過(guò)對(duì)本工程樣板區(qū)的砌塊用量統(tǒng)計(jì)，按照傳統(tǒng)的計(jì)算方法，需用砌塊數(shù)量為1 439塊，實(shí)際砌筑所用的砌塊數(shù)量為1 381塊，若600mm×200mm×300mm標(biāo)準(zhǔn)砌塊價(jià)格按15元/塊計(jì)算，則樣板區(qū)砌塊用量節(jié)省的費(fèi)用為870元。根據(jù)本工程總體砌體體積估算，利用BIM技術(shù)對(duì)砌塊排布進(jìn)行優(yōu)化可節(jié)省砌塊材料費(fèi)約90 000元。

3）通過(guò)BIM軟件提前統(tǒng)計(jì)每一面墻的砌塊需用量，確保砌塊的精準(zhǔn)投放，減少了二次搬運(yùn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)武漢大學(xué)大學(xué)生體育活動(dòng)中心砌體工程的BIM應(yīng)用進(jìn)行整理分析，驗(yàn)證了基于BIM技術(shù)的砌體結(jié)構(gòu)綜合排布能夠提高砌體工程的一次成活率，減少了二次開(kāi)洞和返工的發(fā)生，提高了施工效率，提升了施工質(zhì)量，節(jié)省了施工成本。