基于BIM的大型貨運機場項目鋼筋深化應用研究

馬思穎，支小剛，匡耀輝，李 強

（上海寶冶集團有限公司，上海 200941）

0 引言

在BIM技術應用過程中，模型的精確程度對后續交付使用有很大影響。Revit軟件對大多數的混凝土模型可進行建模工作，但在混凝土結構中的鋼筋建模存在以下問題：建模速度較慢；Revit軟件需整合全過程、全專業，數據量巨大，鋼筋的圖元數量極大，遠超建筑構件數量，直接導致模型過大，整體載入對軟件運行速度不利。

本文對BIM技術在鋼筋工程的各方面應用進行分析，并結合某機場項目探討鋼筋工程運用BIM技術的具體方法和作用。

1 數字化建造技術路線

BIM技術的實施貫穿且前置于項目的整個深化設計、施工、竣工階段，施工過程從人員進場熟悉圖紙、BIM約束性文件到項目族庫的制作、深化設計模型的創建再到模型的審核、出圖過程中對于計量、施工進度、質量、安全的管理，最終到項目竣工模型，有嚴謹的模型創建、審核及提交的過程。數字化建造技術路線為：施工投標→設計模型復核→高精度模型深化→模型出圖→平臺管理→模型上會→模型歸檔→模型輕量化→檢驗批掛接→按模型施工→現場驗收→模型計量→計量支付→竣工交付。

本文結合某機場項目進行相關應用測試，利用Revit軟件進行構件鋼筋模型的創建，直接從鋼筋模型中抽取二維施工圖紙、計算工程量，并對構件鋼筋模型及圖紙、工程量進行參數化設計，實現了鋼筋模型的交付，獲得模型及施工圖，為后續的按模施工、質量驗評、計量計價打好基礎。

2 鋼筋模型深化研究

2.1 鋼筋深化技術路線

針對施工圖設計結構模型校核，按拆分原則及標準拆分校核設計結構模型，對拆分好的結構模型按構件進行鋼筋深化工作。依據專業劃分，對模型結構、模型構件分類、模型構件信息及編碼、模型審批及模型計量計價等進行了深度LOD500的鋼筋模型深化，以確保BIM模型的準確性，以確保圖模一致，深化思路為：針對施工圖設計結構模型校核→按拆分原則及標準拆分校核設計結構模型→對拆分好的結構模型按構件進行鋼筋深化工作→鋼筋模型深化出圖→現場貼圖、指導施工。Revit繪制鋼筋模型流程為：選擇結構構件→設置構件保護層→選擇鋼筋形狀→確定放置平面、鋼筋集布局方式→放置鋼筋→進入三維視圖檢查鋼筋并進行調整→為鋼筋賦予相關信息→創建完成。

2.2 優化鋼筋排布

2.2.1 繪制方法比較

利用插件功能對構件鋼筋進行建模。目前市場常用的鋼筋建模軟件的有廣聯達、魯班及晨曦BIM插件等。利用插件對樁、獨立基礎、筏板基礎、條形基礎、集水坑、柱、墻、梁、板等構件生成鋼筋實體模型（見圖1）。

圖1 鋼筋模型

在前期建模中，利用插件與常規繪制相比速度快，但因插件未設置圖集規則等，不滿足項目后續按模施工，更達不到質量驗評、計量計價的要求，后期需投入大量的人力和時間根據圖紙、圖集及具體施工工藝進行參數化調整，對于交接部位、復雜部位的鋼筋，插件無法直接生成，針對該節點部分也要進行二次深化、繪制鋼筋。工作量不亞于常規繪制，還會存在調整不完全的情況，為保證鋼筋模型的精細程度，本項目最終選擇常規繪制方法。

2.2.2 模型拆分

鋼筋的圖元數量極大，遠超建筑、結構構件的數量，一根結構柱的鋼筋就可達上百根，如果將全部構件的鋼筋圖元放置在一個模型中，會導致模型過大，對軟件運行速度不利。針對于此，本項目依據設計圖紙按照不同標高、不同類型的構件，從橫向、縱向將鋼筋模型進行拆分，分為基礎、柱、梁、板等鋼筋模型。

3 審核要點與深化問題

3.1 審核要點

1）提前設置好結構構件的保護層厚度；確定鋼筋命名、鋼筋類型等。保護層厚度需要特別注意，因為Revit軟件保護層對鋼筋存在約束，如果設置錯誤，會導致后續鋼筋模型全部錯誤，無法過審也無法滿足后續應用。

2）在繪制鋼筋模型時，注意鋼筋起步距離、間距及鋼筋是否碰撞；結構構件的箍筋模型往往采用鋼筋集的形式布置，這種布置方式需嚴格核對鋼筋的起步距離，否則也會導致大量返工修改的問題。

3）鋼筋集布局規則采用數量間距，避免出現鋼筋間距不符合圖紙要求的情況，Revit模型中只有間距數量的布置方式可嚴格固定鋼筋間距并成組布置。

3.2 深化問題

1）圖模一致性問題 此類問題為最主要的鋼筋深化問題，此處的圖模一致性不僅包括鋼筋的配筋根數，配筋長度型號與圖紙一致，而且包括鋼筋的排布方式、下料方式及構造形式與圖集和現場施工標準相符，這就需要建模人員不僅要熟悉鋼筋的建模也要熟悉鋼筋的施工。以下為圖模一致性問題的具體案例和解決措施。

問題描述：獨立基礎配筋到最后1根時，可能會出現在保證邊緣間距和鋼筋間距的情況下，鋼筋靠得很緊的情況，如圖2a所示。

解決措施：當獨立基礎最后1根不夠鋼筋排布時，最后3根則均勻分布，如圖2b所示。

圖2 獨立基礎鋼筋布置優化前后對比

2）模型交界問題 此類問題為根據檢驗批劃分或施工順序要求，需將模型構件拆分分別進行鋼筋建模而出現交界位置的鋼筋問題，此類問題往往由于模型文件的分離而很難發現，但在后續按模施工時特別突出，需要重視。以下為模型交界問題的具體案例和解決措施。

問題描述：按照施工順序，基礎柱插筋與上部柱鋼筋會分別進行繪制，柱縱筋容易出現不匹配，后續調整耗費時間，如圖3a所示。

解決措施：在創建上部柱模型時，連接柱插筋模型相對應進行創建，嚴查鋼筋對接位置處縱筋平面布置和箍筋間距，如圖3b所示。

圖3 柱鋼筋布置優化前后對比

3）施工措施問題 由于Revit軟件的建模特性，軟件本身無法完全表達現場鋼筋的排布形式，此類問題需在后續模型應用的過程中使用管理手段進行修正。以下為施工措施問題的具體案例和解決措施。

問題描述：依據地坪平面圖，結合現場實際施工建模，使板頂x向與y向鋼筋緊貼布置，導致出現大直徑鋼筋保護層滿足要求，小直徑鋼筋保護層超出要求現象。

解決措施：對施工班組進行技術交底，確定板頂x向、y向鋼筋的布置；與四方溝通確定板鋼筋的布置；確定意見，在確保鋼筋保護層符合要求的情況下，允許x向、y向鋼筋在模型上存在碰撞。

4 應用價值分析

在本項目中，應用BIM技術對鋼筋施工有著一定的作用，在施工前規避了部分問題，進行了工藝上的優化，為后續模型深化出圖、按模施工、質量驗評、計量支付等夯實基礎。

1）三維可視化 全面、直觀地從各角度了解鋼筋的數量、直徑、排布信息，檢查鋼筋分布是否合理，在施工前盡早發現問題，找出施工中不合理的地方及時進行調整，或商討出最佳施工方案與解決辦法，降低傳統2D模式的錯、漏、碰、缺等現象的出現，提高鋼筋工程施工質量，縮短工期。

2）精準算量 依據鋼筋深化模型，檢查實體鋼筋配置，確定鋼筋下料方案，確定下料長度，減少施工過程中的浪費。

3）按模施工 將鋼筋深化出圖成果（模型、深化平面圖、剖面圖）交于項目部技術、施工相關人員審核后，交于咨詢、監理、造價、設計等管理單位審核。要求現場甩掉藍圖，按模施工。將模型切圖與現場施工一一對應，并將復雜節點構造詳圖布置到施工現場，保證現場施工質量，提高施工效率。

5 結語

本文通過Revit軟件，分析主要結構構件的鋼筋創建流程、注意事項及常見問題，對于滿足機場項目全數字化建造質量要求的鋼筋模型具有一定的指導和借鑒作用。該項目的鋼筋模型創建也有未解決的問題，需后續進一步研究。