基于BIM 的屋面廣場磚整磚排布技術研究與應用

沈愛愛

（廣西安全工程職業技術學院 建筑與測繪安全系，南寧 530100）

伴隨建設單位對工程使用功能的要求，屋面設計單位和建設單位有效合作，對屋面工程中的裝飾磚的施工品質要求也在不斷提高，既要滿足工程的功能、質量，又要保證屋面工程的整體美觀和布局合理，同時，對施工單位來說，還要確保工程的成本和進度。傳統的屋面工程施工，施工單位往往遵照設計圖紙以及建設單位的使用功能要求組織施工，缺少對屋面廣場磚施工的整體組織策劃。因此，在施工過程中，為了滿足建設單位要求，經常發生變更和返工，造成了材料、人工、成本和工期等資源的大量浪費。

利用BIM 技術在屋面廣場磚施工之前，根據屋頂層建筑專業設計圖紙，建立三維模型，對屋面廣場磚進行綜合優化、深化，做到屋面分塊均勻合理，坡度準確，排水系統流暢，整體協調，美觀大方。提前解決圖紙中和施工過程中將會出現的問題，制定和對比優化方案，根據最終優化方案再進行組織施工策劃。同時能夠有效地減少人工、材料、成本和工期的浪費，具有較大的推廣價值。

1 工程概況

本工程位于廣西壯族自治區某市，總用地面積為136 393.43 m2，總建筑面積為約20.80 萬m2，其中住院樓A 棟總建筑面積為15 015.80 m2，外立面線條多且復雜，各構件定位要求高。屋面樓梯間、消防管、空調外機設備基礎，細部、邊角部位處理難度大，美觀度要求高（圖1）。屋面廣場磚的施工不僅影響到工程施工整體進度，也是工程質量一個重要控制點，特別是能直接表現外觀質量，影響優質工程創建。

圖1 住院樓A 棟鳥瞰圖

本工程項目定位為集醫療、科研、預防、教學、科研和急診救治為一體的綜合性醫院，將打造成為區域醫療中心、健康管理中心。

本項目工程質量管理目標是爭創“魯班獎”，要求在屋面廣場磚施工階段采用BIM 技術，提高施工策劃水平，增強施工過程管控能力，提高屋面施工深化設計質量和效率，提升住院樓A 棟屋面廣場磚施工時的精細化管理水平，并以BIM 信息化模型精確指導工人現場施工的方式提供施工效率和質量保證，實現屋面廣場磚與整體項目的同步交付，為建設單位后期運營管理維護服務提供幫助。

2 方案設計

本工程屋面廣場磚分隔線為藍色，內部填充米色磚，水溝為灰色，規格為150 mm×150 mm×10 mm。運用BIM 技術，對其采用Revit 軟件進行建模排磚深化設計，提出了BIM 模擬排磚最佳施工方案：屋面整體布局合理，地磚平整、排布整齊、磚縫均勻、線條順直，排水坡度明顯、整體協調一致，屋面排氣孔、落水口、排氣管道及設備基礎等成排成線、集中布置。

2.1 深化設計階段

在設計階段，通過BIM 技術的應用，提升屋面廣場磚設計質量，為工程達到總目標打下堅實而重要的基礎。按照模型生成的廣場磚整磚加工圖進行加工并編號，單元塊磚運至施工現場后直接按照對應編號進行施工。

2.2 施工階段

在施工階段，利用BIM 技術可以進行屋面廣場磚施工方案模擬、進度控制、成本控制、設計變更管理、施工過程中資料記錄存檔，施工單位運用BIM 技術提高屋面廣場磚施工深化設計質量和效率，輔助施工單位的各項施工管理目標的達成。

2.3 竣工交付階段

在竣工階段，施工單位應用BIM 技術提高竣工驗收的效率，將屋面廣場磚信息集成于竣工模型中，以完整備案和便于運維。

2.4 基于BIM 的屋面廣場磚排布工作流程

基于BIM 的屋面廣場磚排布工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程圖

3 關鍵技術

3.1 整體思路

采用CAD 二維排磚與BIM 三維排磚結合，應用Revit 族功能中基于面的公制常規模型建立鋪裝面磚參數化模型；在工程Revit 模型中進行屋面磚排布。通過逆向設置坡度，保證屋面大面平整；坡向、坡度準確；排水系統暢通；磚縫大小、寬窄、深淺、均勻一致，色澤明顯，勾縫光滑，無空鼓。在形狀不規則區域，優化廣場磚排版，減少施工損耗。采用BIM 技術進行三維交底指導施工，提供施工質量。屋面廣場磚分割磚CAD節點圖如圖3 所示。

圖3 屋面廣場磚分割磚CAD 節點圖

3.2 技術方案

本工程住院樓A 棟屋面廣場磚貼磚具有以下難點：①屋面形狀不規則，整體為長方形，建筑物四周為倒圓角，且屋面有樓梯間、出屋面通風井、消防橫管基礎、排氣管根部、空調室外機設備基礎及屋面排水溝等構筑物；②本工程屋面面積大，技術標準高，施工工藝難度大，廣場磚鋪貼施工過程中質量較難把控；③水溝、空調室外機設備基礎等細部位處理難度大，項目爭創“魯班獎”，美觀度要求高。

鑒于上述施工工藝重點、難點分析，住院樓A 棟的屋面廣場磚如果采用傳統施工方式，隨意性大，施工前未進行技術性整體優化設計，易造成返工；未進行精確排磚，導致瓷磚損耗量大，最終難以達到整體美觀的效果要求。

如果利用BIM 進行三維鋪磚排布，不僅便于技術交底，還可以標準化排布方案指導施工，大大提高施工質量；減少材料損耗，降低成本；提升鋪裝觀感；限額領料，減少二次搬運。

所以，結合以上各項要素研究，本工程在屋面廣場排磚上采用傳統的CAD 二維排磚與BIM 三維排磚相結合方式，將BIM 技術應用到本工程住院樓A 棟的屋面排磚中。屋面廣場磚分割磚CAD排版圖如圖4 所示。

3.3 技術準備

了解相關規范和建設單位所提供的施工建筑與機電設備等圖紙及建設單位相關要求，如屋面廣場磚的品種、規格尺寸、等級、質量要求以及整體排版方式。

3.4 建立建筑模型

根據施工圖，用Revit 軟件創建屋面建筑結構三維BIM 模型。

3.5 創建廣場磚族

實際施工過程中，需要布置磚的尺寸大小往往為不同的規格，為了保證減少損耗，排磚時需盡可能整磚布置，排磚不同的需要被反復利用，而Revit 自帶排磚族庫文件不能滿足本工程的排磚要求，人工排磚工序多，時間周期長，故可將其建為一個族，設置排磚參數，比如磚的規格、磚縫寬度、排布方式等。導入到屋面工程項目模型中反復運用，此外不同項目可以通過更改排磚族的參數，將生成不同類型的排磚方式可以應用到同類工程項目中，其方法簡單，操作性強。

根據施工圖及相關文件根據廣場磚的規格尺寸要求，通過創建公制常規模型類型的族方式創建廣場磚族。最后將其導入一個基礎線的常規模型中進行排磚，根據屋面形狀樣式按照排列方式進行BIM 三維排磚，排磚過程中在細部應盡量避免出現小于半磚規格的磚，通過Revit 軟件中編輯類型調整相關參數即可得到對應的三維排磚效果。

3.6 排磚布置

根據已建好的建筑結構模型，將排磚族導入項目模型中，選擇起鋪點位置進行多次優化，再根據屋面進行拉伸布置，在對應的屬性編輯器中，根據實際情況進行修改編輯，同時在建立磚族時，可以建立磚數目參數，后期可以快速提取屋面廣場磚數量。

本工程屋面廣場磚磚縫寬度為10 mm，屋面鋪設地磚板塊的平整度、坡度、排氣孔符合要求，縱橫縫順直均勻，嵌縫合格無雜質。

在三維排磚時中雖然使用了BIM 進行排磚，但是也有無法處理的部位（屋面框架柱、墻根交接處倒角處與排氣管根部、空調室外機設備基礎處），需根據現場實際情況，進行分析優化調整。

3.7 基于BIM 的屋面廣場整磚鋪磚施工

本工程住院樓A 棟屋面工程廣場磚施工流程為：基層處理→抹灰找平→彈控制線→鋪貼地磚→撥縫、勾縫→養護。

根據已排版好的廣場磚BIM 模型進行屋面分倉縫設置、彈整體到局部的控制線，彈線由建筑物中間向兩端進行。間隔1 000 mm 距離彈一道控制線，并將控制線引至樓梯間外墻或屋面框架柱底部。

在分格內沿縱橫方向上的分倉縫先設磚一行，形成控制帶，最后在控制帶內鋪設中間位置地磚。鋪設時，按照控制彈線的線位及墻根水平線先鋪幾列縱磚，找好位置及標高，由外墻向中心、在區格內由里往外，逐排、逐列退著鋪貼，且不踩踏已鋪好的地磚，使用“高精砌體”施工工藝，通過預排版+精心施工，全面提高施工質量。基于BIM 的屋面廣場磚排布整體效果如圖5 所示。

圖5 基于BIM 的屋面廣場磚排布整體效果圖

4 質量保證措施

4.1 技術交底

廣場磚排版深化完成后，導出三維漫游效果BIM模型，采用720 云軟件打開以漫游形式結合模型向建施工隊伍進行三維模擬技術交底，對屋面整體大面排版、分倉縫位置、特殊部位節點處理方式等的廣場磚排版要求進行逐級交底。不僅讓工人直觀了解交底意圖，貼磚工人也能很快理解施工方案，在模型中，增加索引展示屋面鋪磚細部節點做法，結合優化的方案，將這些節點更好地展示出來，使交底內容更加直觀、形象，也讓工人對這些位置的施工工藝更加了解，可以更好地用于指導現場施工。

BIM 技術在屋面工程的施工管理上不斷優化并深度應用，可以大大提高屋面廣場磚的施工效率，強化廣場磚對于其他專業的深化設計協調性，通過施工過程的質量控制、優化施工方案進一步提高施工品質，確保本工程住院樓A 棟榮獲“魯班獎”工程。

4.2 質量監控體系

借助廣聯達開發的BIM 5D 平臺軟件創建實時共享的質量監控管理體系，項目質檢員將廣場磚施工過程中發現的質量問題實時上傳至BIM 5D 平臺，并同步標記在BIM 模型中，對質量問題實現全過程跟蹤，督促勞務隊組及時整改。

4.3 施工過程質量控制

廣場磚施工過程中，項目管理人員根據模型進行施工過程中的質量控制，嚴格把關分倉縫位置、磚縫大小、寬窄、深淺、均勻一致，坡度準確等，基于BIM 模型數據進行實測實量、尺寸核準等，確保屋面排磚BIM應用落地，提高工程質量。

4.4 廣場磚模型交付

廣場磚交付模型必須通過相關單位的模型審核，審核通過后交付使用。模型交付前對施工隊伍進行三維施工模擬技術交底。交付的模型必須包含專業信息，可對施工全程的信息進行反查。

5 結束語

綜上所述，傳統二維排磚不能直觀地展現出預期效果，通過BIM 技術使這一缺陷得以彌補。而且，廣場磚三維模擬排磚形象逼真，直接反映出整體鋪裝效果、細部做法和工序，給建設單位在樣品選樣時提供了強有力的參考。在進行模擬排磚時，可以對磚的數量進行精確統計，并且精確到各分倉縫區域內需要的廣場磚數量及大小，以便鋪裝工人提前做好裁磚工作，防止因現場切割不當而導致廣場磚的材料損耗，也大大提高了現場鋪裝施工效率。因此，將BIM 技術運用于裝飾飾面磚工程中進行模擬排磚，是一個可行并值得推崇的方法。

本工程依托BIM 技術深度應用給項目創優管理提供了扎實的理論指導，除屋面廣場磚進行創優深化工作外BIM 團隊在項目前期場地布置策劃、主體施工方案優化、地下室綜合管線、室外管網等相關應用工作上提供了多項落地成果，在提升項目科學化、精細化管理水平提供了極大幫助。

本文對BIM 技術在屋面廣場磚創優管理中的應用工作進行系統性總結，供企業內部同類工程的創優工作參考與借鑒。