BIM技術在砌體工程施工中的應用研究

張許林

德持建設集團有限公司

1 引言

長期以來，砌體工程施工期間使用傳統(tǒng)CAD 繪制排磚圖紙相對困難，排墻時間也相對較長，技術工作人員沒有充足時間開展CAD 排磚工。特別是砌體砌筑的時候，施工作業(yè)人員對整磚隨意切割，浪費情況嚴重。通過對BIM 技術的應用能夠實現自動排磚的目標，且材料使用量以及砌塊加工尺寸、數量更加精確，盡可能避免二次搬運，減少實際損耗，不斷提高施工經濟效益。由此可見，深入研究并分析BIM 技術在砌體工程施工中的具體應用十分有必要。

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，以框架結構為主要結構類型，其中四層影院單層層高10m。此工程項目是公司BIM應用試點示范工程，需對BIM技術進行合理運用，砌體工程是此工程項目的重要組成，在合理運用BIM 技術的基礎上，即可確保砌體施工的精細化。

3 BIM技術應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，能夠明顯改善項目建設效果，為優(yōu)化施工質量奠定堅實基礎。

3.1 傳統(tǒng)模式二次結構砌體缺陷明顯

首先，使用傳統(tǒng)砌體砌筑工藝對于施工作業(yè)人員提出了較高要求，若對此施工工藝不了解，選擇刀切磚的方法很容易影響砌體工程的質量，且浪費現象嚴重，無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困難，主要由總工程師負責完成，時間消耗較長。

再次，傳統(tǒng)的技術交底主要包括工程項目施工方案與CAD排布立面圖紙，很難對設計意圖形成深入了解，對于設計圖紙中的錯漏也無法及時發(fā)現。

最后，施工場地相對狹窄，材料堆放困難。長期以來，總包會結合分包制定的材料計劃單采購，分包為不影響施工進度，會在第一階段材料計劃單中增加工程量，進而在施工現場內堆放大量砌體磚塊，增加了二次倒運的費用支出，且運輸材料期間也會出現損耗。

3.2 砌體工程設計得以深化

第一，通過對BIM 軟件的應用能夠針對二次結構墻體進行方案排布，使得施工作業(yè)人員直觀地了解墻體效果，并且領悟圖紙的設計意圖，對于施工作業(yè)人員的要求也并不高。另外，非標準砌塊事先在加工廠已經完成加工可直接用于砌筑，不僅節(jié)省時間也節(jié)省人力，材料浪費情況明顯緩解[2]。

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

第三，借助BIM 技術的可視化功能能夠對施工圖紙描述模糊的問題予以解決，便于查漏補缺。

第四，結合砌體排布的方案制作材料明細表，可實現分區(qū)域對砌塊的需求量進行統(tǒng)計，且保證標準砌塊的定點與定量投放。而對于非標準砌塊，需在加工廠進行集中加工以后投放，進而縮減二次搬運的費用支出。

4 BIM技術在砌體工程施工中的應用實踐

在砌體工程項目開展過程中，將BIM技術應用于其中，能夠使工程施工質量明顯改善。為此，以下將通過本商業(yè)項目，重點探究BIM 技術在砌體工程施工中的具體應用，以證實該技術的推廣應用價值。

4.1 BIM技術應用原因

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，實際的砌筑量較大，且砌筑的形式多樣，需要在墻體預留大量洞孔，標高與尺寸較多，若使用傳統(tǒng)施工方法很難適應現場管理條件，精細化水平不高，使得隨意切割原材料的概率提高，浪費與損耗情況較多[3]。而通過對BIM模型的使用，即可對不同部位砌塊的使用量準確計算并排布，采用限額采購原材料的方式，可實現點對點地運輸砌塊，進而避免砌塊浪費，減少建筑垃圾的產生量。

4.2 深化設計流程分析

此工程是BIM技術應用的試點示范項目，所以機電、結構以及建筑等BIM模型需設計單位提供。而設計單位所提供的BIM模型僅具備墻體整體的模型，而并不具備砌體磚、構造柱、過梁、灰縫以及圈梁等詳細位置。為此，需在設計單位提供BIM 模型的同時，參考國家標準規(guī)范，針對此模型加以補充與完善，使得BIM 模型得以優(yōu)化，為砌體施工建設提供必要指導。在設計流程深化方面，應由各專業(yè)做出自主調整，以完成深化工作。在各系統(tǒng)內部完成碰撞檢測以后合模并再次檢測，對機電管線的留洞與墻體的開洞位置加以確定，構建二次結構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)計分析材料使用量，結合實際需求生成不同節(jié)點平面剖圖。

4.3 碰撞檢查與預留洞口確定

在砌體工程中，各專業(yè)應自主設計優(yōu)化，開展機電管線的綜合排布工作并落實碰撞檢查，對專業(yè)內部存在的沖突問題加以解決。借助經優(yōu)化處理的機電模型與建筑模型開展碰撞檢查（圖1），對砌體墻體所需預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CAD 建筑圖紙中所標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，要對高度與位置進行修改，并且拆除部分既有砌筑墻體，進而對砌體墻安全以及質量產生不利影響。在對墻體拆除的過程中會產生垃圾，進而引起施工材料浪費以及環(huán)境污染的問題。經BIM 模型的優(yōu)化處理，可準確地確定留洞位置，對砌體和管道碰撞情況作出檢測，以免在安裝管線的時候二次開洞對墻體造成破壞。

圖1 機電管線專業(yè)自行碰撞檢查

4.4 構造柱與砌體墻模型的構建

以圖紙與規(guī)范要求為主要參考依據，對Revit砌體墻族以及構造柱族加以構建。因墻體的厚度存在差異，所以構造柱的截面尺寸很多。而構造柱則根據轉角墻體、端部墻體、十字形墻體以及J 字墻體等多種部位，將其細化成不同的構造柱族形式[5]。在合理設置構造柱族和族參數的基礎上，經參數調整處理深化構造柱，一定程度上減少了實際工作量。另外，要對標準砌塊以及非標準砌塊等相關參數加以設置，參考砌體砌筑規(guī)范的要求，完成砌體墻族文件的構建，對族參數加以設置，在調整參數的基礎上即可完成墻體的布置。

4.5 排磚智能布置

將BIM技術應用于排磚布置過程中，對構造柱、砌塊以及過梁參數加以設置，并合理布置所需排磚的墻體，確保砌體排布質量達標。隨后，要系統(tǒng)檢查完成排布的墻體。通過對三維砌體模型的運用，即可將砌體與構造柱位置的尺寸予以直觀展示。

4.6 精細化管理

結合經過優(yōu)化處理的模型可自動生成材料明細表格，其中包括不同類型材料數量、型號以及長度等相關信息，進而后續(xù)施工建設的開展提供必要的材料進場參考。與此同時，通過對BIM 技術的應用，即可分時段、分樓棟、樓層和施工段準確地生成材料明細表。這樣一來，現場施工作業(yè)人員應結合材料明細表集中切割砌塊，不僅能夠使切割精準度提高，且切割效率也顯著改善，以免施工現場砌塊隨意切割，盡量減少材料損耗，緩解浪費情況，對既有資源加以充分利用，以實現施工管理的精細化目標[6]。

4.7 三維技術交底與施工圖紙導出

開展砌體工程項目施工前，應充分利用BIM 技術三維化地展示施工過程，進而事先了解施工重點與難點，為方案交底工作的開展提供幫助，確保施工質量達標。砌體模型在深化處理后即可導出排磚圖紙，施工作業(yè)人員根據排磚圖紙開展施工作業(yè)，以提高施工質量。對于項目部門驗收管理工作人員，則應參考排磚圖紙驗收施工現場的砌體。

5 BIM技術經濟效益研究

合理運用BIM 技術能夠使企業(yè)管理模式得以改善，促進企業(yè)集成化與標準化發(fā)展，一定程度上增加了生產效益且成本明顯縮減，工期也得以縮短。在此砌體項目中，通過對BIM技術的應用會產生良好的經濟效益。以下將通過技術、生產以及成本三個角度展開分析。

5.1 技術效益

將BIM技術應用于砌體工程施工中，合理構建三維模型，能夠可視化地管理施工技術質量問題。在這種情況下，虛擬三維砌體樣板與實體樣板相比，實際投入明顯減少且后期處理支出也有所降低。砌體排布的過程中引入BIM 技術，有效彌補了CAD二維約束，優(yōu)化了排磚的直觀性與準確性，排磚時間也有所縮短。也就是說，BIM 技術的運用有利于管理工作的精細化落實，可更好地確保施工質量。

5.2 生產效益

在BIM 技術應用的過程中，能夠對砌體的需求量進行準確的計算，并且合理化地投放物資材料，以免發(fā)生二次搬運，一定程度上優(yōu)化了工作的質量與效率[7]。在砌體排磚的時候，會事先開展各個專業(yè)碰撞檢查，進而提前采取優(yōu)化措施，以免不同專業(yè)施工出現沖突，或者是發(fā)生二次開洞情況，施工工期明顯縮短。

5.3 成本效益

開展砌體工程期間將BIM 技術應用于其中，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，可準確投放施工材料，以免出現二次搬運的情況，人工成本也明顯減少。由此可見，BIM技術的應用有效規(guī)避砌體墻體的二次開洞處理，進而避免材料浪費，也使得建筑垃圾清理費用減少，成本支出明顯縮減。

6 結束語

綜上所述，在砌體工程項目開展的過程中，將BIM技術應用于其中，對傳統(tǒng)砌體施工方法加以改變，有效避免了施工材料的浪費情況，一定程度上優(yōu)化了工程項目的施工質量，施工工期得以縮短，經濟效益也隨之增加，可更好地促進砌體的精細化施工作業(yè)落實。在合理運用BIM 技術的基礎上，能夠有效控制施工材料的使用量，且材料周轉靈活性更強，施工成本投入也隨之減少。