淺析砌體施工過程中BIM技術應用的實證研究

【摘要】

通過BIM技術在砌體結構施工中的應用，以模型集成的方式，便于砌體工程的深化及現場施工；以信息化的管理，保證工程質量、施工進度及減少材料浪費。

【關鍵詞】BIM技術； 砌體施工; 展望

【中圖分類號】TU754.1【文獻標志碼】A

［定稿日期］2024-07-20

［作者簡介］趙文冰（1994—），男，本科，助理工程師，從事房建基礎處理及主體工程施工及技術管理工作；

嚴嘉耕（1994—），男，本科，工程師，從事房建基礎處理及主體工程施工及技術管理工作；

王東（1995—），男，本科，助理工程師，從事房屋工程建筑安全管理工作。

0 引言

隨著建筑信息模型（BIM）技術的發展和應用，其在建筑施工過程中的優勢越來越明顯。特別是在砌體施工過程中，BIM技術可以提供更準確的工程量計算，更高效的施工方案，以及更有效的項目管理。因而，BIM技術在砌體施工過程中的具體應用和效果還需要進一步研究。

1 工程概況

本文依托于西昌市川興城中村棚戶區改造工程項目，該建筑規劃占地90 921 m2，總規劃建筑面積約為3 787 264 m2。項目工程體量大、涉及專業多、異形構造多、多專業交叉作業多，因項目為棚改項目，涉及當地居民回遷安置，導致項目工期緊，對于二次結構施工進度尤為重要，項目地處斷裂帶周邊，屬于9度設防地區，對砌體結構的抗震性能、砌筑施工工藝、現場管理要求高。為保證項目砌筑施工質量，項目推進采用加氣塊、多孔磚、輕質隔墻等施工工藝，同時積極推進現代化信息技術，做到對砌體施工的質量、進度、工序組織進行更好的控制（圖1）。

2 BIM技術概述

2.1 BIM技術的定義和特點

建筑信息模型（BIM）是一種基于3D模型的設計和建筑信息管理技術。可以整合和管理建筑項目的所有相關信息，包括設計、施工、運營等各個階段的信息。BIM技術的主要特點包括：三維可視化、信息一體化、協同工作和生命周期管理。

2.2 BIM技術的發展和應用

BIM技術自20世紀80年代開始發展，經過幾十年的發展，已經在全球范圍內得到廣泛應用。BIM技術不僅被應用于建筑設計和施工階段，也被應用于建筑運營和維護階段。在施工階段，BIM技術可以提供精確的工程量計算，有效的施工方案，以及實時的項目管理。

3 砌體施工的關鍵問題

（1）材料質量：砌體材料的質量直接影響到砌體的質量和穩定性。因此，施工前需要對材料進行嚴格的質量檢查，確保其符合設計和施工要求。包括磚塊、砂漿、混凝土等材料的強度、密度、吸水性等性能。

（2）施工技術：施工人員需要掌握正確的砌筑技術，包括磚塊的擺放方式、砂漿的涂抹厚度、砌筑的水平和垂直度等。同時，要定期對施工人員進行技術培訓，提高施工技能。

（3）施工管理：有效的施工管理可以保證施工的順利進行，避免施工過程中的錯誤和延誤。這包括施工計劃的制定和執行、施工質量的監控和控制、施工安全的管理等。

4 BIM技術在砌體施工過程中的應用

4.1 BIM技術在砌體施工設計階段的應用

在設計階段，BIM技術可以幫助設計師創建詳細的3D砌體模型。這個模型包括砌體的尺寸、位置、材料等信息。既提高設計的準確性，又可以幫助設計師更好地理解和優化設計方案。此外，BIM技術還可以進行碰撞檢測，避免設計中的錯誤和沖突。例如，可以檢測砌體與其他結構元素（如梁、柱）之間的空間沖突，及時進行調整。

4.2 BIM技術在砌體施工實施階段的應用

在施工實施階段，BIM技術可以提供實時的施工信息，幫助施工人員更準確地執行施工計劃。例如，可以通過BIM模型查看砌體的具體位置和尺寸，以確保施工的準確性。同時，通過BIM模型，施工人員也可以更容易地檢查和控制施工質量。例如，可以通過BIM模型檢查砌體的垂直度和水平度，以確保施工質量。此外，BIM技術還可以進行4D模擬，預測施工過程，幫助施工人員提前發現和解決可能的問題。

4.3 BIM技術在砌體施工管理階段的應用

在施工管理階段，BIM技術可以幫助施工人員更好地管理施工資源，包括人力、材料和設備。通過BIM模型，施工人員可以更準確地計算材料需求，避免浪費。例如，可以通過BIM模型計算砌體所需的磚塊和砂漿的數量，以準確地采購材料。同時，BIM技術還可以提供詳細的施工進度信息，幫助施工人員更好地控制施工進度。例如，可以通過BIM模型查看每個施工任務的完成情況，以及整個項目的施工進度。

5 案例分析

5.1 案例選擇和數據收集

BIM在砌筑工程中的應用十分廣泛，以正在施工的川興B03地塊為例；通過BIM技術對砌體工程進行模擬排布，以直觀的三維結構模型，無需排布過程中的空中想像。也可以利用三維動畫進行技術交底，使管理及施工人員更加清晰直觀地了解施工流程、施工工藝及細部做法（圖2～圖4）。

5.2 案例分析和結果

使用BIM技術對收集的數據進行分析。首先，創建一個3D砌體模型，以便更好地理解設計方案。然后，使用BIM技術進行碰撞檢測，預測施工過程，以及計算材料需求量等。通過這些分析，可以發現設計中的問題，優化施工計劃，以及提高施工效率和質量。

最后，根據分析結果評估BIM技術在砌體施工中的效果。可以比較使用BIM技術前后施工時間、成本、質量等指標，以評估BIM技術的效益。也可以根據分析結果提出改進建議，進一步提高BIM技術在砌體施工中的應用效果。

6 BIM技術在砌體施工過程中的優勢和挑戰

6.1 BIM技術的優勢

（1）提高設計質量和準確性：BIM技術可以創建3D模型，提供全面的設計信息，從而提高設計質量和準確性。

（2）優化施工計劃：BIM技術可以進行4D模擬，預測施工過程，幫助施工人員優化施工計劃。

（3）提高施工效率：BIM技術可以提供實時的施工信息，幫助施工人員更準確地執行施工計劃，從而提高施工效率。

（4）提高資源管理效率：BIM技術可以幫助施工人員更好地管理施工資源，包括人力、材料和設備，提高資源管理效率。

6.2 BIM技術的挑戰

（1）技術難度：BIM技術的應用需要專業的知識和技能，對施工人員的技術要求較高。

（2）硬件設備要求：BIM技術的應用需要高性能的硬件設備，這可能會增加施工成本。

（3）數據安全問題：BIM技術的應用涉及大量的數據交換，可能存在數據安全問題。

7 結論和建議

7.1 研究成果總結

在本研究中，詳細分析了BIM技術在砌體施工過程中的應用，以及其優勢和挑戰。發現，BIM技術可以有效地提高砌體施工的設計質量、施工效率和資源管理效率，但也面臨一些技術和設備方面的挑戰。

7.2 研究的局限性

本研究的主要局限性在于，分析主要基于理論和案例研究，沒有進行大規模的實證研究。因此，結論可能受到一些特定條件和假設的影響。

7.3 對未來研究的建議

對于未來的研究，建議進行更多的實證研究，建議研究如何克服BIM技術在砌體施工過程中的挑戰，以進一步提高其應用效果。

參考文獻

［1］ 嚴嘉耕，李云飛，馬宏亮.三維傾斜攝影與BIM技術在房建項目中的應用［J］.四川建筑，2022，42（1）：48-50.

［2］ 王立春.土建工程施工管理存在的問題及應對策略［J］.中州建設， 2021（5）： 73-74.

［3］ 魏希勝. 土木工程中砌筑施工工藝及質量通病的預防措施分析［J］.建材發展導向，2020（6）： 37-38.