高層建筑BIM模型與三維場布在工程中的應用

宋朝勇 （保利（武漢）房地產開發有限公司，湖北 武漢 430074）

1 工程概況

保利香頌K11項目位于武漢市漢陽區升官渡，由10棟高層住宅及部分與住宅相連的2層商鋪組成。本設計所建模工程為G17#住宅，見圖1。

圖1 結構分區平面圖

2 BIM模型創建與三維場布

BIM鋼筋建模軟件是在國家建筑規范和相關平法標準圖集的基礎上，使用CAD設計圖紙轉化建模或直接繪圖建模，輸入各種鋼筋量的建模方式。三維場布建模軟件在電腦中建立三維模型，用來科學規劃建設項目的臨時建設設施。

2.1 土建模型創建

結構構件創建的基本流程如下。

①建立軸網：用CAD打開G17#樓電子圖紙，框選需要的部分后，選擇“帶基點復制”，打開土建軟件選擇“粘貼”，插入點以坐標原點為宜。點擊“CAD轉化”，選擇“轉化主軸”。提取軸線和相關軸符后點擊“轉化”，轉化后軸網創建成功。

②柱構件創建：粘貼對應的CAD柱圖到土建軟件中后，點擊“CAD轉化”，選擇“轉化柱體狀構件”。轉化成功后，雙擊其中一個柱構件名稱，打開該柱構件的屬性定義。然后依據圖紙中柱的標高來編輯該柱構件的屬性。

③梁構件創建：粘貼對應的CAD梁圖到土建軟件中后，點擊“CAD轉化”，選擇“轉化梁”。轉化成功后，雙擊其中一個梁構件名稱，打開該梁構件的屬性定義。查看該梁的屬性是否與CAD梁圖中的集中標注屬性一致，直至該層所有梁構件都與CAD圖紙上構件所對應的集中標注屬性一致。

④板構件創建：粘貼對應的CAD結構平面布置圖到土建軟件中后，選擇“樓板樓梯”。然后，依據CAD圖紙中的樓板名稱及屬性，點擊“增加”來創建相應的樓板名稱及屬性。點擊土建軟件左側功能欄的“樓板樓梯”，選擇“繪制樓板”。然后按照圖紙中顯示的樓板名稱及位置繪制好該層所有樓板。

⑤墻構件創建：粘貼對應的CAD平面圖到土建軟件中后，選擇“墻”。然后，依據CAD圖紙中墻名稱及屬性，點擊“增加”來創建相應的墻名稱及屬性。點擊“墻體”，選擇“繪制墻”。然后，按照圖紙中顯示的墻名稱及位置繪制好該層所有的墻。

⑥門窗構件創建：粘貼對應的CAD平面圖到土建軟件中后，在構件屬性欄中選擇“門窗洞口”，在“門窗洞口”中選擇“門”或“窗”并依據CAD圖紙中的門窗表增加名稱及尺寸屬性再依據相關立面展開圖修改門、窗標高屬性。

⑦樓梯構件創建：粘貼對應的CAD平面圖到土建軟件中后，在土建軟件左側構件屬性欄中選擇“樓板樓梯”，在“樓板樓梯”中選擇“梯段”。然后，依據CAD圖紙中的樓梯詳圖增加梯段名稱及屬性。

2.2 場布模型創建

①場地模型創建：在場布軟件功能欄中的“布置”選擇“地形圖”，點擊“場區地貌”來創建場地模型，再依據場布圖紙中的數據及地質情況來編輯場地大小和地貌屬性。

②道路模型創建：在場布軟件上側功能欄中的“布置”選擇“道路硬化”，選擇“道路”來創建道路模型，再依據場布圖紙中的相關道路名稱和屬性數據來編輯施工道路的名稱和屬性。

③功能區模型創建：在場布軟件上側功能欄中的“布置”選擇“辦公生活”，點擊“板房、食堂、廁所等設施”來創建辦公生活模型。然后依據場布圖紙中提供的數據來編輯設施的屬性。依據圖紙中設施名稱及位置來布置場地中的所有臨時設施。包括辦公生活、排水排污、安全防護、基坑圍護、臨時用電、消防設施、施工機械、加工設施、材料堆場、綠色文明等。

BIM土建及三維場布模型如圖2所示。

圖2 BIM土建及三維場布模型

3 BIM在工程中的應用

3.1 土建模型自檢優化設計圖紙

根據三維模型檢查設計中存在的問題如下：

①模型35層，位于軸線17-A與軸線 17-10、17-14、17-18、17-22交點下方的四個柱構件GBZ8存在錯位問題如圖3所示。該位置所對應的設計圖紙為結構圖中的G17#住宅標高104.400屋架結構平面布置圖的軸線17-A與軸線17-10、17-14、17-18、17-22交點下方的四個柱構件GBZ8，反饋設計方后對CAD圖紙進行了優化。根據優化后的CAD圖紙優化的土建模型，具體優化位置如圖4所示。

圖3 錯位問題

圖4 優化位置

②模型1層，位于軸線S17-3與軸線S17-K的柱構件KZ5存在錯位問題，如圖5所示。該位置所對應的設計圖紙為結構圖中的G17#住宅基礎頂面～—0.45剪力墻平法施工圖及基礎頂面～—1.100柱定位圖的軸線S17-3與軸線S17-K的柱構件KZ5，具體位置如圖6所示。反饋設計方優化后的CAD圖紙，具體優化位置如圖7，根據優化后的CAD圖紙優化的土建模型，具體優化位置如圖8。

圖5 錯位問題

圖6 優化位置

圖7 優化位置

圖8 優化位置

利用土建中的BIM出圖功能，能夠在一些構造復雜的建筑施工中有針對性地快速生成剖面圖或平面圖指導工人施工或作為技術交底的圖紙。從而大幅提高了施工效率及有效地降低施工錯誤造成的返工率，從而極大地節約施工成本和施工時間。

利用土建計算工程量能夠非常方便和準確的實時計算自己所需要的工程任意范圍和構件的工程量。在實際施工中可以隨時根據施工進度查看所完成的工程量，根據理論工程量與實際施工消耗的材料工程量進行對比來幫助我們實時判斷施工效率。根據施工效率的高低來選擇合適的施工方法和技術，從而優化施工方法和技術，大幅提高施工效率。根據實時計算工程量來對材料采購資金進行精確預估，能有效提高資金使用率，節約成本投入、降低資金周轉風險。

3.2 場布模型應用

利用三維場布的生成施工詳圖功能夠方便快捷地將場地布置中任意設施直接生成施工詳圖，來作為施工圖紙使用，而且數據準確高效。利用三維場布的3D漫游及高清拍照功能可以非常直觀地查看場地布置中的各項設施外觀及綠化。在設計階段來進行3D漫游來觀看場地布置中有什么不足及需要優化的位置，就需要優化的位置進行高清拍照。然后，通過看照片來討論這些需要優化的位置來進行討論后，針對該處進行優化。這就避免了施工后因設計問題而進行返工，這就節約因返工所需的資金和時間。還可利用高清拍照生成海報來進行展示企業文化。如圖9所示。

圖9 場布模型應用

4 總結

通過BIM技術的運用可以優化設計圖紙，避免因圖紙問題造成返工；實時輸出工程量可以快速、準確地判斷出后續材料的采購量及資金投入，避免因材料、資金投入不足或投入過多造成工期滯后或資金浪費；實時輸出任意位置的平面圖、剖面圖、施工詳圖可以就結構復雜的施工節點根據施工進度實時出圖，施工人員可依據這些復雜節點處的詳圖，快速了解施工難點，從而能高質量地完成該節點的施工任務。

利用三維場布的計算工程量功能，能夠實時、快速、準確出工程量。能夠極大節約工程量計算時間。且以此為數據能夠計算出準確的資金和時間投入，為企業實時提供場地布置施工需要的任意設施工程量數據，方便企業根據業主要求規劃場地布置施工過程中的資金和時間投入。從而提高企業資金利用率及高效按期地完成場地布置施工。