BIM技術(shù)在重慶國際馬戲城項目施工中的應(yīng)用研究

趙本坤，魏奇科，梁昌祝

（1重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心，重慶400014；2中冶建工集團有限公司，重慶400080；3重慶鼎信建設(shè)監(jiān)理有限公司，重慶400014）

BIM技術(shù)在重慶國際馬戲城項目施工中的應(yīng)用研究

趙本坤1，魏奇科2，梁昌祝3

（1重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心，重慶400014；2中冶建工集團有限公司，重慶400080；3重慶鼎信建設(shè)監(jiān)理有限公司，重慶400014）

基金論文：該論文為重慶市科技攻關(guān)計劃項目——建筑工程工業(yè)自動化建造技術(shù)研究與示范（項目編號：cstc2012ggB30001）項目論文之一。

針對重慶國際馬戲城項目建筑造型復(fù)雜、施工難點多、工期緊等特點，通過采用BIM技術(shù)建立馬戲城建筑信息化模型，根據(jù)BIM模型進(jìn)行可視化交底、施工質(zhì)量檢查、工程量統(tǒng)計、施工進(jìn)度模擬、施工專項方案、機電管線排布及鋼結(jié)構(gòu)制作安裝等技術(shù)應(yīng)用，馬戲城工程項目通過BIM技術(shù)的應(yīng)用明顯提高了工效，縮短了工期，節(jié)省了工程成本。

BIM；施工；項目管理；應(yīng)用研究

0　引言

1973年石油危機爆發(fā)，對歐美建筑業(yè)提高建設(shè)效率和行業(yè)效益提出了嚴(yán)峻考驗，基于此，1975年Eastman教授在其研究課題中提出了BIM理念。目前美國已經(jīng)制定了一系列相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)和指南，多數(shù)工程項目也已開始應(yīng)用BIM技術(shù)，并推動BIM研究與應(yīng)用均走在世界前列；韓國在BIM技術(shù)應(yīng)用上也相對領(lǐng)先，制定了BIM應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為建設(shè)、設(shè)計和施工單位應(yīng)用BIM技術(shù)提供技術(shù)依據(jù)。我國于2012年正式啟動BIM應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，廣東省提出到2016年底政府投資且面積超過2萬m2的大型公共建筑項目和綠色建筑評價項目的設(shè)計與施工應(yīng)當(dāng)采用BIM技術(shù)，上海中心、上海迪士尼、廣州東塔、深圳T3航站樓等工程項目成功應(yīng)用BIM技術(shù)，廣大建設(shè)、設(shè)計和施工單位都已對BIM技術(shù)進(jìn)行實施與探索。本文就BIM技術(shù)在重慶國際馬戲城項目施工應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究［1-3］。

1　項目概況

重慶國際馬戲城項目位于重慶市南岸區(qū)彈子石組團，北臨南濱路、面對長江。馬戲城項目主表演館建筑面積為21847 m2，建筑高度49.78m，座位數(shù)1489座，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑形態(tài)通過兩組空間曲線生成兩片相互包裹的曲面，圍合出馬戲劇場的主要空間。其內(nèi)側(cè)曲面圓潤、飽滿，外側(cè)曲面舒展平緩，自然延伸為屋面飄帶，造型中兩條扭動流轉(zhuǎn)的曲線契合了重慶山環(huán)水繞的城市景觀與自然肌理，隱喻連綿起伏的群山與曲轉(zhuǎn)流長的長江，以其獨特外觀效果成就了建筑自身的標(biāo)志性（圖1）。

圖1　馬戲城工程效果圖

圖2　馬戲城弧形梁、柱結(jié)構(gòu)

2　項目施工難點

2.1造型獨特，施工困難

該項目融匯重慶山水靈動特色，建筑結(jié)構(gòu)造型獨特，內(nèi)部空間異常復(fù)雜，弧形梁、柱、墻交錯穿插（見圖2），與傳統(tǒng)住宅建筑及體育場館有較大差別，僅在理解圖紙和技術(shù)交底等方面就面臨巨大挑戰(zhàn)，如何在較短時間內(nèi)編制完成施工方案并保證工程項目施工質(zhì)量就顯得更加困難。

2.2工程量計算復(fù)雜

該項目存在大量弧形構(gòu)件，尤其是弧形墻為不規(guī)則的雙曲面弧形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)配筋異常復(fù)雜。若采用傳統(tǒng)方法計算混凝土和鋼筋用量將是一件極為繁瑣、復(fù)雜、耗時的工作，而其計算的準(zhǔn)確程度將直接影響到材料招標(biāo)采購和供應(yīng)，從而影響到整個工程項目的施工進(jìn)度計劃。

圖3　馬戲城主表演館三維BIM模型

圖4　現(xiàn)場施工質(zhì)量檢查

3　BIM技術(shù)在項目施工過程中的應(yīng)用實踐

3.1可視化交底和施工質(zhì)量檢查

由于該項目內(nèi)部空間復(fù)雜，需要翻閱大量圖紙、花費大量時間理解設(shè)計意圖，對項目各方主體單位進(jìn)行技術(shù)交底以及對施工工人能力水平和施工現(xiàn)場監(jiān)督管理都提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。基于BIM模型（見圖3），可以方便察看工程不同標(biāo)高、不同剖面的平面和三維模型，掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空間關(guān)系，充分領(lǐng)會設(shè)計人員的表達(dá)意圖，提高各方相互協(xié)調(diào)實施的效率，節(jié)省時間。針對該項目施工操作及質(zhì)量監(jiān)管，可以將設(shè)計資料上傳到手機或iPad等移動終端，現(xiàn)場通過移動終端對BIM模型和施工圖紙進(jìn)行查看（見圖4），即可在施工現(xiàn)場直接對混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸位置、鋼筋的類型、數(shù)量、位置以及設(shè)備管線的空間交錯關(guān)系和標(biāo)高等進(jìn)行檢查，使施工檢查快捷化和方便化。

3.2模型快速工程量統(tǒng)計

基于該項目BIM模型信息數(shù)據(jù)，可以方便統(tǒng)計不同區(qū)域、不同標(biāo)高區(qū)間所需各種標(biāo)號混凝土的工程量，縮短施工預(yù)算編制時間，方便制定材料采購計劃和勞務(wù)用工計劃，同時可以作為分包結(jié)算依據(jù)，增強施工成本計劃性和可控性。該項目中存在大量弧形結(jié)構(gòu)且鋼筋配筋復(fù)雜，基于BIM軟件直接建立鋼筋三維模型，編制鋼筋加工明細(xì)表，明細(xì)表中明確了鋼筋的類型、直徑、長度、弧度、彎起角度、數(shù)量、加工操作說明等。鋼筋加工人員可以將鋼筋加工明細(xì)表中的相關(guān)數(shù)據(jù)直接錄入數(shù)控彎箍機等機械設(shè)備，提高鋼筋加工自動化和專業(yè)化水平，有利于進(jìn)一步推進(jìn)鋼筋加工配送產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.3施工場地布置和進(jìn)度模擬

通過建立三維施工場地模型（見圖5），可以更加直觀地掌握生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、辦公區(qū)、鋼筋加工區(qū)、道路和施工塔吊的空間布置關(guān)系，發(fā)現(xiàn)施工空間沖突等問題，方便不同施工機械進(jìn)出。將該項目BIM模型導(dǎo)入到進(jìn)度模擬軟件中，結(jié)合施工組織總設(shè)計網(wǎng)絡(luò)調(diào)整圖，將模型不同部分賦予相應(yīng)時間維度（見圖6），就可以全局把控整個項目實施過程，非常直觀地察看不同節(jié)點實施進(jìn)展，便于在相應(yīng)時間節(jié)點提前完成施工準(zhǔn)備工作。

圖5　施工場地三維布置圖

圖6　主表演館二層座椅看臺施工進(jìn)度模擬

3.4施工專項方案

3.4.1反弧墻模板支撐搭設(shè)

該項目主表演館觀眾座椅后設(shè)置反弧墻，總長度為112.37m，高14.5m，墻立面弧形最長26.86m，部分墻為雙層弧形墻組合成的風(fēng)道；墻與墻之間空間寬度為900mm。反弧墻是三維立體形狀，整體空間高大，對模板的定位以及成型要求高；反弧墻在同一剖面內(nèi)每層的弧度不一致，但在同一標(biāo)高內(nèi)的墻體弧度基本一致，導(dǎo)致同剖面模板反復(fù)利用率低。通過運用BIM技術(shù)搭建反弧墻模板支撐系統(tǒng)（見圖7），精準(zhǔn)模擬模板系統(tǒng)、墊木支架、弧形鋼支架、腳手架的搭設(shè)工序，輔助模板進(jìn)行試驗預(yù)拼裝，確保反弧墻三維空間定位準(zhǔn)確，且對加工預(yù)拼裝的鋼梁準(zhǔn)確把控鋼梁的弧度。

圖7　反弧墻模板搭設(shè)支撐系統(tǒng)

3.4.2牛腿鋼筋節(jié)點穿插模擬

該項目工程頂部牛腿節(jié)點鋼筋復(fù)雜密集，鋼筋如何穿插是土建施工部分中的難點。通過借助BIM技術(shù)可視化和可模擬化來深化鋼筋復(fù)雜節(jié)點的施工工序、相互位置關(guān)系（見圖8），減少施工鋼筋碰撞，高效化地解決施工中鋼筋穿插。

圖8　牛腿節(jié)點鋼筋穿插

3.5管線綜合布置

該項目為特殊性場館，對空間凈高和空間的舒適度要求較高，由于設(shè)計單位沒有作管線綜合布置，若要在施工過程中充分考慮各專業(yè)相互協(xié)調(diào)，將會存在大量變更，導(dǎo)致延誤工期，故施工前對機電管線進(jìn)行綜合排布顯得尤為重要。該項目通過運用BIM技術(shù)將給排水管、消防、橋架、通風(fēng)等管線模型設(shè)置成不同顏色加以區(qū)分，根據(jù)各個專業(yè)技術(shù)要求、空間位置、施工可操作性等對管線進(jìn)行綜合排布（見圖9），不僅能夠直觀、精準(zhǔn)地展示管線布置，解決施工中管線碰撞問題，更能通過進(jìn)行空間漫游體驗空間效果；通過預(yù)留施工洞口，還可以避免后期管道穿墻開洞，節(jié)省材料和人工，提高施工效率［4-5］。

圖9　BIM管線綜合排布

3.6鋼結(jié)構(gòu)制作安裝

該項目通過BIM技術(shù)建立了主表演館屋面桁架、舞臺機械、馬道、吊桿模型，多專業(yè)協(xié)同作業(yè)，檢查設(shè)計遺漏與錯誤，減少施工出現(xiàn)碰撞與錯位等，同時還建立了主表演館飄帶幕墻鋼結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行深化設(shè)計，放樣、數(shù)控加工、校核。

4　經(jīng)驗和教訓(xùn)

該項目通過運用BIM技術(shù)明顯提高了施工效率，降低了工程造價，減少了設(shè)計變更，但在實際應(yīng)用中也出現(xiàn)不少問題，需有相應(yīng)的解決措施。

4.1選擇合適的勞務(wù)隊伍

盡管運用BIM技術(shù)可以給工程項目提供技術(shù)支撐，但是在現(xiàn)場施工應(yīng)用過程中，應(yīng)將BIM技術(shù)成果形成簡明易懂的材料，選擇合適的施工隊伍并與其技術(shù)人員進(jìn)行充分技術(shù)溝通。例如：即使運用BIM技術(shù)作了管線綜合排布，但是施工隊伍未按照BIM管線排布報告要求預(yù)留洞口、未進(jìn)行管線的空間排布，仍按照傳統(tǒng)二維圖紙進(jìn)行施工，或者已經(jīng)發(fā)生了設(shè)計變更但沒有及時通知BIM工作者，這都會嚴(yán)重影響B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用效果。

4.2工程量統(tǒng)計和進(jìn)度模擬的調(diào)控

在制定采購計劃、用工計劃時還需要考慮實際施工中的損耗和工人的效率等問題，需要具有豐富施工現(xiàn)場經(jīng)驗的人員才能提前作出合理的安排，方便統(tǒng)一招標(biāo)采購，降低工程成本和風(fēng)險。施工進(jìn)度模擬可以初步對施工過程全局進(jìn)行掌控，但實際施工中不可避免面臨設(shè)計變更、惡劣天氣、材料短缺、機械設(shè)備故障等問題影響整體工程進(jìn)度，這就需要針對施工進(jìn)度計劃進(jìn)行調(diào)整與把控。

4.3需要加強對BIM人才的培養(yǎng)

現(xiàn)階段BIM技術(shù)人才缺乏，相關(guān)崗位人員年齡及業(yè)務(wù)水平差異大。在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，普遍存在相關(guān)人員擅長項目管理但不擅長BIM技術(shù)應(yīng)用或擅長BIM技術(shù)應(yīng)用但缺乏施工現(xiàn)場管理經(jīng)驗，將項目管理和BIM技術(shù)應(yīng)用聯(lián)系起來才能更好地發(fā)揮BIM在施工應(yīng)用中的價值，起到為工程建設(shè)增值的作用。

4.4族庫的創(chuàng)建

隨著建筑結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備和裝飾材料發(fā)展，BIM軟件自帶的族庫難以日益滿足模型搭建的要求，而這類族庫的創(chuàng)建對模型搭建者是一個挑戰(zhàn)，若材料設(shè)備供應(yīng)商能夠提供相應(yīng)BIM模型，這將會顯著提高材料設(shè)備應(yīng)用價值，實現(xiàn)施工單位和供應(yīng)商的雙贏。

5　結(jié)語

重慶國際馬戲城項目全程應(yīng)用BIM技術(shù)，使項目在技術(shù)交底、工程量統(tǒng)計、成本控制、進(jìn)度控制、施工專項方案及機電管線排布等方面的工作效率和工程質(zhì)量均有了顯著提高，特別是在項目現(xiàn)場管理中，管理人員可以全程掌控項目實施過程，充分發(fā)揮了BIM技術(shù)為工程建設(shè)增值的作用。

［1］彭武.上海中心大廈的數(shù)字化設(shè)計與施工［J］.時代建筑，2012（5）：82-89.

［2］馬瀧.深圳國際機場T3航站樓的參數(shù)化設(shè)計實踐［J］.建筑技藝，2011（增刊1）：62-67.

［3］汪永勝，肖杰，葉代英，等.BIM系統(tǒng)在廣州東塔鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用［A］//中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)分會2013年學(xué)術(shù)年會論文集［C］.杭州：中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)分會，2013：4.

［4］裴以軍，彭友元，陳愛東，等.BIM技術(shù)在武漢某項目機電設(shè)計中的研究及應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2011，40（21）：94-96，99.

［5］張建平.BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2011，40（1）：15-18.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

施工經(jīng)驗

圓形框架柱螺旋狀箍筋簡易加工綁扎法

在現(xiàn)代建筑中，圓形框架柱越來越多地得到應(yīng)用，其設(shè)計中往往有螺旋狀箍筋，還有的為HRB400級鋼筋。如某工程圓形框架柱直徑為1200mm，設(shè)計有方形箍筋、拉結(jié)箍筋和螺旋狀箍筋，間距100mm，其螺旋狀箍筋現(xiàn)場加工綁扎方法如下。

1現(xiàn)場螺旋狀箍筋加工設(shè)備制作

采用直徑14～18mm的鋼筋廢料頭加工成直徑為1000mm，高度為100mm的圓形盤，然后把圓形盤卡在鋼筋彎曲機上，用方木楔子固定牢靠，并在鋼筋加工平臺邊距離圓盤200mm處豎向固定普通鋼管1個。

2圓形框架柱螺旋箍筋加工制作

將9m長的鋼筋材料放在鋼筋加工平臺，鋼筋的一端彎曲卡在圓盤上下的肋間，啟動鋼筋彎曲機旋轉(zhuǎn)，鋼筋就沿著圓盤纏繞在圓盤上，鋼筋的另一端則由豎向鋼管阻擋并滑動，共同作用形成圓弧形狀。纏繞到端頭的時候，停止鋼筋彎曲機旋轉(zhuǎn)，松動，將鋼筋端頭用扎絲臨時捆綁，形成了螺旋狀箍筋，直徑在1300mm左右。

將加工成型的圓形螺旋狀箍筋運送到作業(yè)面，先進(jìn)行圓形框架柱方形箍筋和拉結(jié)箍筋的定位綁扎形成骨架，再將圓形螺旋狀箍筋從柱頂穿套下去，解開鋼筋端頭臨時綁扎，隨后一人順螺旋狀箍筋牽引定位，另一人纏繞綁扎絲，螺旋狀箍筋之間搭接綁扎，圓形框架柱綁扎成型。（摘自：《建筑工人》）

App lication Study of BIM Technology in Construction Projectof Chongqing International CircusCity

For the features of comp lex architecturalmodeling，difficulties-concentrated construction and short construction schedule in Chongqing International circus city project，building informationmodeling for the project isestablished w ith BIM technology.The BIM model isused in visual communication，construction quality check，quantities statistics，construction progress simulation，special construction plan，mechanical and electrical pipeline arrangement，steel structure establishmentand installation，and other technological applications，w ithwork efficiency obviously improved and construction and duration and cost reduced.

building informationmodeling（BIM）；construction；projectmanagement；application study

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.019

TU 712+.1

A

1671-9107（2016）08-0019-04

2016-03-15

趙本坤（1982-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建設(shè)工程綠色施工管理和既有建筑節(jié)能管理工作。