BIM技術(shù)在優(yōu)化鋼筋工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在優(yōu)化鋼筋工程中的應(yīng)用王耀耀;韓中偉;李寶江;張?bào)K;孫凱【摘要】隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展完善，將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程全生命周期已經(jīng)得到了眾多學(xué)者的探討與研究.但是很多模塊僅僅是停留在理論階段,需要進(jìn)行進(jìn)一步應(yīng)用于實(shí)踐.鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的骨架成分，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，但是目前施工過(guò)程中鋼筋工程存在錯(cuò)誤率高，材料浪費(fèi)、工期延誤、成本效益低等問(wèn)題.將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼筋工程可以有效的解決鋼筋工程中的難題,達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、精益施工、提高效益等效果.【期刊名稱】《價(jià)值工程》【年(卷)，期】2019(038)001【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P128-131)【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);鋼筋工程;3D模型;鋼筋構(gòu)件;可視化交底【作者】王耀耀;韓中偉;李寶江;張?bào)K;孫凱【作者單位】中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國(guó)建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU170引言近年來(lái)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑工程中的不斷應(yīng)用，在技術(shù)不斷完善、功能不斷更新的同時(shí)也給建筑業(yè)帶來(lái)了前所未有的變革。通過(guò)數(shù)字信息仿真技術(shù)模擬施工對(duì)象的真實(shí)信息，依靠其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)［1］，有效的保障了設(shè)計(jì)深化水平、工程管理質(zhì)量、工期節(jié)約管控、人員安全保障和工程資金效益。本文首先對(duì)BIM技術(shù)在鋼筋工程中的各方面應(yīng)用進(jìn)行分析，然后結(jié)合BIM技術(shù)在盛京金融廣場(chǎng)項(xiàng)目鋼筋工程中的應(yīng)用，探討鋼筋工程施工中運(yùn)用BIM技術(shù)的具體方法和所發(fā)揮的積極作用。1項(xiàng)目簡(jiǎn)介沈陽(yáng)“722”工程由業(yè)務(wù)樓、裙房及警衛(wèi)用房等部分組成。工程總建筑面積46095m2。業(yè)務(wù)樓地上15層，總高度73.0m，警衛(wèi)用房地上兩層。業(yè)務(wù)樓為框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目目標(biāo)爭(zhēng)創(chuàng)魯班獎(jiǎng)，對(duì)各分部分項(xiàng)質(zhì)量要求嚴(yán)格。2鋼筋工程難點(diǎn)傳統(tǒng)的鋼筋工程施工是在二維CAD圖紙的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)CAD圖紙進(jìn)行逐級(jí)解讀，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底施工。該施工方法過(guò)程繁瑣，容易出錯(cuò)，尤其當(dāng)工程量比較大或者工程比較復(fù)雜的情況下對(duì)于施工人員的挑戰(zhàn)非常大，往往會(huì)對(duì)工期、工程質(zhì)量以及資金投入造成較大影響。BIM技術(shù)將3D模型與工程進(jìn)度、資金相結(jié)合，形成的BIM5D技術(shù)，可以有效解決傳統(tǒng)鋼筋工程中設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量差、工程進(jìn)度慢、資金投入不合理等問(wèn)題。表1傳統(tǒng)方式與BIM應(yīng)用方式對(duì)比施工方式分析評(píng)估綜合評(píng)價(jià)安全質(zhì)量進(jìn)度資金綠色施工傳統(tǒng)方式項(xiàng)目各參與方以CAD圖紙為基礎(chǔ)開(kāi)展施工相關(guān)工作，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)量、出圖量大；施工管理繁瑣混亂、變更量大、錯(cuò)誤率高、工程進(jìn)度緩慢；材料浪費(fèi)嚴(yán)重、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保性差較低錯(cuò)誤率高質(zhì)量差進(jìn)度較慢誤工現(xiàn)象嚴(yán)重浪費(fèi)嚴(yán)重較難達(dá)標(biāo)問(wèn)題嚴(yán)重施工困難BIM技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目各參與方以BIM3D模型為基礎(chǔ)進(jìn)行施工相關(guān)工作，三維模型深化設(shè)計(jì)容易理解、標(biāo)準(zhǔn)化管理與施工、材料應(yīng)用更加合理、現(xiàn)場(chǎng)更加環(huán)保較高標(biāo)準(zhǔn)化施工加快施工進(jìn)度運(yùn)用合理符合理想的方法3BIM技術(shù)優(yōu)化鋼筋工程特點(diǎn)BIM技術(shù)深化結(jié)構(gòu)模型，鋼筋排布更加合理、材料節(jié)省優(yōu)勢(shì)明顯利用BIM建模軟件Revit建立結(jié)構(gòu)模型，以結(jié)構(gòu)模型為載體根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)鋼筋排布進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：鋼筋構(gòu)件排布位置、數(shù)量、綁扎方式等。根據(jù)深化設(shè)計(jì)結(jié)果，在Revit中建立與鋼筋構(gòu)件相對(duì)應(yīng)的族，從而完成鋼筋排布模型，將模型導(dǎo)入Navisworks中進(jìn)行碰撞檢查，使得鋼筋排布更加合理，減少施工錯(cuò)誤率以及后期施工中的設(shè)計(jì)變更。通過(guò)BIM技術(shù)的可視化對(duì)工程模型進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，并且及時(shí)找出設(shè)計(jì)中以及后期施工中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)先處理，也可以利用BIM技術(shù)結(jié)合鋼筋工程安排計(jì)劃進(jìn)行預(yù)演以提高復(fù)雜鋼筋工程的可造性。利用夕卜部軟件結(jié)合Revit明細(xì)表，得到不同鋼筋構(gòu)件形式、不同型號(hào)、不同長(zhǎng)度的鋼筋數(shù)量，制作物資采購(gòu)表，提前與鋼筋廠家聯(lián)系進(jìn)行備料，精細(xì)化物資管理，避免現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)用料不足或者用料過(guò)剩，達(dá)到促進(jìn)管理、節(jié)加快工期、節(jié)約資金的效果。表2鋼筋工程施工交底表鋼筋詳圖箍筋整體詳圖其他備注構(gòu)件部位上部縱筋/上部貫通筋/角筋下部縱筋/下部縱筋/中部筋梁/板/柱KLXX/LBXX/KZXXWKLXX/WBXX/XZXXKBLXX/XBXX/LZXXKZLXX/ZSBXX/QZXXXLXX/KZBXX/ZHZXX......圖1施工工藝流程圖BIM技術(shù)可視化模擬，促進(jìn)高質(zhì)量交底與施工將BIM模型導(dǎo)入到Navisworks中，制作漫游動(dòng)畫(huà)，組織施工人員進(jìn)行可視化交底。結(jié)合Navisworks中的測(cè)量、注釋、批注等功能對(duì)較復(fù)雜及容易出錯(cuò)的部位進(jìn)行交底。施工人員可以詳細(xì)了解到不同位置所需鋼筋構(gòu)件形式、數(shù)量、鋼筋構(gòu)件排布形式和綁扎方式。施工人員可以更加充分了解設(shè)計(jì)意圖、施工步驟及方法。以結(jié)構(gòu)構(gòu)件為單位，制作以三維鋼筋排布圖形式的交底材料，分發(fā)到施工人員。交底材料包括：①相應(yīng)構(gòu)件處鋼筋整體排布模型圖；②鋼筋之間的連接詳圖；③縱筋與箍筋的排布詳圖；④特殊鋼筋的排布詳圖。（表2）三維交底材料較傳統(tǒng)CAD圖紙更加形象易懂，施工過(guò)程中根據(jù)交底材料進(jìn)行鋼筋構(gòu)件材料的備料、定點(diǎn)吊運(yùn)、精準(zhǔn)化施工，避免施工錯(cuò)誤，減少施工步驟，縮短施工時(shí)間。BIM技術(shù)管理模型，促進(jìn)成本控制和進(jìn)度控制利用BIM技術(shù)對(duì)鋼筋工程進(jìn)行管控，根據(jù)Revit中的明細(xì)表數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)出鋼筋工程中所需不同型號(hào)的鋼筋以及不同構(gòu)件形式數(shù)量，制定物資采購(gòu)計(jì)劃和進(jìn)場(chǎng)安排。將BIM鋼筋模型導(dǎo)入Navisworks中制作工程進(jìn)度動(dòng)畫(huà)及資金投入動(dòng)畫(huà)，有效保證工程的工期和成本。BIM技術(shù)可以集成化掌控所有參與方的工作計(jì)劃編制與施工進(jìn)程開(kāi)展情況，通過(guò)BIM強(qiáng)大的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)性實(shí)時(shí)掌握鋼筋工程施工的詳細(xì)情況，包括：材料需求與配送、施工節(jié)點(diǎn)的檢查、施工質(zhì)量驗(yàn)收、成本投入等。保證了工程各個(gè)參與方之間的工作聯(lián)動(dòng)性，消除了施工過(guò)程中資源分配安排之間的矛盾與沖突，大大加快了施工進(jìn)度，降低施工成本。3.4信息數(shù)據(jù)可重復(fù)利用基于BIM軟件Revit所建立的族是依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙要求制作而成，將族以構(gòu)件形式、型號(hào)、長(zhǎng)度為單位進(jìn)行編組。由于工程項(xiàng)目鋼筋形式的通用性程度很高，標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件占比很大，所以利用BIM建立的族可在其他項(xiàng)目中重復(fù)使用。4鋼筋工程施工運(yùn)用BIM技術(shù)指導(dǎo)鋼筋工程施工工藝流程如圖1所示。4.2操作要點(diǎn)4.2.1BIM模型建立首先，利用BIM建模軟件Revit建立BIM結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。將模型導(dǎo)入Navisworks中進(jìn)行碰撞檢測(cè)，然后將建好的模型分享到BIM數(shù)據(jù)共享平臺(tái)進(jìn)行不同專業(yè)、不同參與方之間的交流洽談。（圖2）其次，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中鋼筋構(gòu)件的詳細(xì)情況在Revit中根據(jù)鋼筋規(guī)格、長(zhǎng)度、構(gòu)件加工方式建立鋼筋構(gòu)件族模型并設(shè)置好模型參數(shù)。將各種鋼筋族模型導(dǎo)入Revit模型中完成鋼筋結(jié)構(gòu)模型的建立。（圖3）最后，將建立好的BIM模型轉(zhuǎn)成NWC格式文件，應(yīng)用Navisworks軟件進(jìn)行模型的碰撞檢查以及模型的深化設(shè)計(jì)。并利用Navisworks的標(biāo)記、注釋功能將施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和施工比較困難的部位進(jìn)行標(biāo)記、注釋。（圖4）4.2.2模型明細(xì)表統(tǒng)計(jì)基于BIM軟件Revit的一鍵統(tǒng)計(jì)功能以及Navisworks的Quantification功能，統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)模型的鋼筋量，以構(gòu)件形式為單位導(dǎo)出鋼筋量統(tǒng)計(jì)明細(xì)表，制作鋼筋物料單，與商務(wù)部進(jìn)行算量對(duì)比，統(tǒng)計(jì)鋼筋備料資金單提交物資部進(jìn)行鋼筋采購(gòu)。通過(guò)BIM軟件的智能統(tǒng)計(jì)技術(shù)，既精確了物資采購(gòu)計(jì)劃，又為精益資金管控提供了保障。4.2.3可視化交底會(huì)議將建立好的模型轉(zhuǎn)化為NWC格式文件，導(dǎo)入Navisworks軟件中，制作漫游動(dòng)畫(huà)、施工進(jìn)度及成本動(dòng)畫(huà)、施工交底詳細(xì)材料圖。根據(jù)工程施工特點(diǎn)組建優(yōu)秀的施工團(tuán)隊(duì)，組織施工團(tuán)隊(duì)人員進(jìn)行可視化技術(shù)交底會(huì)議。并將交底材料分發(fā)到施工人員手中，使用移動(dòng)設(shè)備可進(jìn)行實(shí)時(shí)觀看。（圖5）4.2.4鋼筋構(gòu)件加工制作根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況在滿足文明施工的前提下合理設(shè)置鋼筋加工車間。加工車間的設(shè)置位置需要考慮到鋼筋構(gòu)件的周轉(zhuǎn)需要，盡量使鋼筋運(yùn)輸路線最短。圖2BIM模型深化設(shè)計(jì)圖3鋼筋結(jié)構(gòu)模型鋼筋加工之前必須對(duì)鋼筋工人進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和安全教育。為鋼筋工人提供鋼筋構(gòu)件加工明細(xì)單和構(gòu)件詳圖，嚴(yán)格按照加工明細(xì)單進(jìn)行鋼筋的切割和加工。4.2.5鋼筋材料定點(diǎn)投放根據(jù)REVIT鋼筋用量明細(xì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)每部分不同鋼筋構(gòu)件、規(guī)格材料用量，進(jìn)行定量定點(diǎn)投放。4.2.6鋼筋工程施工嚴(yán)格按照技術(shù)交底內(nèi)容進(jìn)行施工，工序不得混亂，每個(gè)部位都要在將要施工的部位貼掛相應(yīng)的鋼筋布置圖，施工時(shí)嚴(yán)格按照鋼筋布置圖上的排列及綁扎順序、位置進(jìn)行施工。圖4鋼筋模型的碰撞檢查與標(biāo)注圖5漫游動(dòng)畫(huà)及施工成本、進(jìn)度動(dòng)畫(huà)4.2.7完工檢查及場(chǎng)地清理鋼筋施工完成后檢查鋼筋排布方式與布置圖的差別，找出差別原因，檢查投放鋼筋材料部位剩余鋼筋情況，并進(jìn)行清理。5BIM技術(shù)優(yōu)化鋼筋排布工程效益進(jìn)度方面。將BIM技術(shù)充分應(yīng)用于鋼筋工程的整個(gè)過(guò)程，管理更加合理，避免多余施工步驟。BIM模型可視化交底，施工人員準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行施工操作，施工效率高，減少施工錯(cuò)誤率，避免不必要的工期延遲。質(zhì)量方面。通過(guò)可視化交底，結(jié)合鋼筋的三維排布圖，充分掌握鋼筋的綁扎及排布情況，依照交底三維模型材料施工，可以避免鋼筋綁扎的錯(cuò)誤，達(dá)到縮短工期、提高工程質(zhì)量的目的。圖6鋼筋施工質(zhì)量綠色施工方面。在鋼筋工程施工前運(yùn)用BIM技術(shù)優(yōu)化選擇最優(yōu)方案，根據(jù)明細(xì)表統(tǒng)計(jì)進(jìn)行物料管理及資金管控，更加合理地進(jìn)行物料管理，從而節(jié)約材料。BIM技術(shù)的應(yīng)用使施工管理更加規(guī)范化、精準(zhǔn)化，避免材料的浪費(fèi)，達(dá)到物盡其用的效果，更加環(huán)保。6結(jié)語(yǔ)與展望BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用改善了建筑行業(yè)生產(chǎn)效率低下、浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，在鋼筋工程中的應(yīng)用解決施工中質(zhì)量差、管理混亂、材料浪費(fèi)、進(jìn)度緩慢、效益低下的難題。雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在鋼筋工程中得到了應(yīng)用，但是建模過(guò)程中需建立大量的鋼筋構(gòu)件族，工作量很大。之后的研究可以對(duì)BIM軟件的功能進(jìn)行更深入的探討，研發(fā)關(guān)于鋼筋構(gòu)件的內(nèi)部族，減小建模工作量，使得BI