BIM技術(shù)在鄭州市民活動(dòng)中心項(xiàng)目的施工應(yīng)用

顧衛(wèi)東

【摘要】本文通過(guò)對(duì)鄭州市民活動(dòng)中心項(xiàng)目的施工重難點(diǎn)分析以及基于BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)策，采取BIM技術(shù)模型與施工組織設(shè)計(jì)交底相結(jié)合，機(jī)電模型與土建結(jié)構(gòu)施工相結(jié)合為施工現(xiàn)場(chǎng)提供了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，取得了實(shí)際良好效果，其他同類或類似的大型公共建筑施工提供借鑒和指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；難點(diǎn)分析；應(yīng)用對(duì)策；實(shí)際效果

【中圖分類號(hào)】TU94

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、工程概況

鄭州市民活動(dòng)中心項(xiàng)目第二標(biāo)段工程的建設(shè)位置位于鄭州市民公共文化服務(wù)區(qū)東側(cè)，臨湖路以西、雪松路以東、傳媒南路以南、文博大道以北區(qū)域。本工程共劃分為4個(gè)分區(qū)，分別為A1區(qū)、A2區(qū)、A3區(qū)、A4區(qū)，包括群藝館、雜技館、青少年發(fā)展中心、婦女兒童中心、市民健康中心及附屬工程等?？偨ㄖ娣e134983平方米，地上面積65295平方米（其中雜技館7243平方米，群藝館19262平方米，婦幼中心14342平方米，青少年活動(dòng)中心14681平方米），地下面積，分二層，建筑面積69688平方米。整個(gè)工程基礎(chǔ)采用灌注樁+獨(dú)立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)除屋蓋部分為鋼結(jié)構(gòu)外，其余均為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其中雜技館為“蛋”形形狀，橢圓、弧形結(jié)構(gòu)組合。

2、施工的重難點(diǎn)分析

2.1橢圓、弧形軸線多，基礎(chǔ)、柱、梁和墻定位難，軸線定位是質(zhì)量控制的重點(diǎn)（如圖1所示）

布網(wǎng)前首先對(duì)業(yè)主提供的測(cè)繪成果復(fù)測(cè)，對(duì)比數(shù)據(jù)，在測(cè)量規(guī)范的誤差范圍內(nèi)作平面起算依據(jù)，然后根據(jù)地形特點(diǎn)和基坑形狀，一級(jí)導(dǎo)線布設(shè)施工測(cè)量控制網(wǎng)。先沿基坑四角新建K1～K4四個(gè)控制點(diǎn)，在長(zhǎng)邊方向即東西向加密2個(gè)點(diǎn)，在短邊即南北向各加1點(diǎn)，控制點(diǎn)各相鄰邊相互通視，便于能夠長(zhǎng)期保存，如圖2所示。然后根據(jù)設(shè)計(jì)提供的圖紙各基礎(chǔ)及基坑內(nèi)各軸線的相對(duì)坐標(biāo)，統(tǒng)一換算成絕對(duì)坐標(biāo)，使用臨近的控制點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)。相鄰的控制點(diǎn)則作為定向點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

2.2橢圓、弧形墻、梁、超高柱子多，施工難度大，是質(zhì)量控制的重點(diǎn)

本工程在A1區(qū)雜技館入口大廳上空，2-09軸～2-02軸/2-A軸～2-G軸軸線范圍單層柱子較高，層高為11.46m（即從-0.15m～+11.31m，柱子高為11.46m），其中柱截面為由1 200mm。由于柱子高度大，若一次澆筑成型，則對(duì)鋼筋、模板的安裝和混凝土的澆筑造成一定的難度，且難以保證施工質(zhì)量。本工程中的雜技館、群藝館等演出場(chǎng)所較為特殊，有較多弧形現(xiàn)澆混凝土墻體，弧形混凝土墻體施工難度較大，質(zhì)量控制是重點(diǎn)，如圖3所示。混凝土弧形墻平面位置詳見(jiàn)。

2.3高大模板支撐區(qū)域多，安全控制是重點(diǎn)

本工程為公共類建筑，有多處大空間結(jié)構(gòu)，支撐體系均超過(guò)高大模板體系的規(guī)定。本工程高大模板支撐體系最高范圍在A2區(qū)群藝館側(cè)臺(tái)上空：軸線范圍為1-3軸～A1軸/1-R軸～1-T軸，樓層標(biāo)高為-0.1m～+26.8m，H：26.9m，局部-6.0m～+26.8，H=32.8m。區(qū)域尺寸約18m×12m，如圖4所示。其它區(qū)域高度則為18m、15m和11m等。

由此可見(jiàn)，本工程的高大模板支撐體系的區(qū)域比較多，施工過(guò)程中的安全保證是重點(diǎn)。

2.4機(jī)電綜合管線多，密集，深化設(shè)計(jì)是重點(diǎn)

本工程機(jī)電系統(tǒng)包括給排水系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)及電氣、智能化等專業(yè)，各專業(yè)較為復(fù)雜、管線密集、施工難度大。尤其涉及前期的土建結(jié)構(gòu)施工，管線的預(yù)留預(yù)埋必須提前到位，尺寸、標(biāo)高的定位相當(dāng)重要，故而，提前進(jìn)行深化設(shè)計(jì)是重中之重。

3、基于BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)策

3.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用首要第一步就是繪制軸網(wǎng)的底圖

對(duì)于大型公共建筑，橢圓、弧形軸網(wǎng)的測(cè)量定位難度很大，應(yīng)用BIM技術(shù)指導(dǎo)施工非常的必要，特別是校對(duì)各構(gòu)件的連接尺寸、標(biāo)高、結(jié)構(gòu)的預(yù)留預(yù)埋以及機(jī)電管線的綜合布置在本工程顯得尤為重要。故而，BIM技術(shù)的應(yīng)用首要第一步就是繪制軸網(wǎng)的底圖。如果僅根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的圖紙電子版直接鏈接至REVIT中進(jìn)行選取軸網(wǎng)，那么在實(shí)際應(yīng)用中就會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，因?yàn)榻ㄖ?、結(jié)構(gòu)以及管道等專業(yè)設(shè)計(jì)圖往往存在較多差異，同時(shí)相對(duì)大型建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙，基本上在CAD中將整個(gè)建筑分區(qū)域制作成BLOCK出圖，整個(gè)軸網(wǎng)以分區(qū)整合的形式鏈接REVIT中，誤差將會(huì)很大。就本工程而言，所含四個(gè)區(qū)獨(dú)立設(shè)計(jì)，單獨(dú)出圖，電子版圖紙亦然，且四個(gè)區(qū)均存在不同半徑形成的相互連接而成的弧形軸網(wǎng)，就電子版CAD圖紙，其弧形軸網(wǎng)與建筑單獨(dú)軸網(wǎng)仍然存在差異，如將四個(gè)區(qū)整合一起，雖然進(jìn)行驗(yàn)測(cè)，但誤差還是存在，個(gè)別軸線的構(gòu)件相對(duì)尺寸和位置甚至達(dá)到50mm，所以依照BIM技術(shù)的尺寸不可修改性，就非常有必要進(jìn)行軸網(wǎng)底圖的CAD繪制以及各個(gè)柱、墻體的獨(dú)立繪制，在繪制過(guò)程中可以及早發(fā)現(xiàn)和解決存在的問(wèn)題，為后續(xù)形成最終的實(shí)體效果創(chuàng)造必要條件。然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際場(chǎng)地的標(biāo)高、條件進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)的繪制工作，這樣才能保證與施工的實(shí)際結(jié)合，從而解決實(shí)際問(wèn)題。

3.2 BIM技術(shù)模型的虛擬演示，可以直觀地展示實(shí)際效果

對(duì)于橢圓、弧形墻、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，BIM技術(shù)的虛擬演示，可以直觀地展示實(shí)際效果，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工人員提供感性認(rèn)識(shí)，特別是一些復(fù)雜的，在二維平面中很難顯示的部位，BIM技術(shù)就顯得難能可貴。利用BIM技術(shù)所形成的模型、圖片、動(dòng)畫模擬輔助現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交底，指導(dǎo)施工作業(yè)隊(duì)伍施工，讓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作人員在大腦中形成立體概念，下料時(shí)具有可操作性。如本工程中的復(fù)雜區(qū)域雜技館結(jié)構(gòu)以及舞臺(tái)看臺(tái)結(jié)構(gòu)等，如圖5、圖6所示。

3.3 BIM技術(shù)應(yīng)用模型展示可直觀判斷危險(xiǎn)源，可提前做準(zhǔn)備

對(duì)于公共建筑大空間區(qū)域，如圖7所示。BIM技術(shù)在繪制過(guò)程中，直接展示最后的實(shí)體效果，展示給現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)、施工人員。對(duì)于技術(shù)人員，專家論證方案的準(zhǔn)備，支撐系統(tǒng)材料的選擇等，會(huì)更進(jìn)一步準(zhǔn)備，理解方面會(huì)更充分；對(duì)于施工管理人員會(huì)在安排工作中突出重點(diǎn)，會(huì)更提前考慮材料、機(jī)械等使用；對(duì)質(zhì)檢人員會(huì)和施工現(xiàn)場(chǎng)施工情況對(duì)比，直觀快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；對(duì)于安全監(jiān)督管理人員，通過(guò)建立BIM三維模型可以提前對(duì)施工面的危險(xiǎn)源進(jìn)行判斷，提前準(zhǔn)備施工過(guò)程的防護(hù)設(shè)施，同時(shí)對(duì)施工操作人員進(jìn)行安全交底，確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全。因此BIM技術(shù)應(yīng)用模型展示是非常有效率，有直觀概念。

3.4機(jī)電管線綜合布線，提前深化設(shè)計(jì)非常必要

對(duì)于大型公共建筑而言，機(jī)電管線綜合布線，提前深化設(shè)計(jì)非常必要，特別是在土建結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，管線的預(yù)留預(yù)埋工作相當(dāng)重要，利用BIM技術(shù)，根據(jù)規(guī)范、設(shè)計(jì)等要求，按照管線的排距、標(biāo)高提前將各專業(yè)的管線繪制，可以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尤其是管線碰撞問(wèn)題、結(jié)構(gòu)件預(yù)留洞口、套管標(biāo)高問(wèn)題，從而提前解決，為后續(xù)管道的順利安裝以及美觀創(chuàng)造條件。另外，涉及密集管線集中某一結(jié)構(gòu)墻體時(shí)，可以提前與設(shè)計(jì)溝通留設(shè)較大洞口，如圖8所示。

4、取得的實(shí)際效果

4.1 BIM模型與施工組織設(shè)計(jì)交底相結(jié)合

土建BIM模型（如圖9）和機(jī)電管線模型（如圖10）的建立，對(duì)總體施工組織設(shè)計(jì)的交底起到非常直觀的作用，效果非常明顯。全體管理人員通過(guò)模型的展示和動(dòng)畫模擬，感性地認(rèn)識(shí)整個(gè)工程的最終實(shí)體，通過(guò)施工組織交底，每個(gè)人都對(duì)整個(gè)工程的施工部署的安排有了必要的認(rèn)識(shí)，而且清楚地了解了工程全貌，立體概念加上二維平面圖紙的理解更加全面。同時(shí)，之前對(duì)機(jī)電專業(yè)不熟知有了重新認(rèn)識(shí)，大致清楚了機(jī)電管線在整個(gè)工程的布置，這對(duì)土建專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生而言有了直觀的感性認(rèn)識(shí)，這種效果的取得非常珍貴。

4.2機(jī)電管線模型與土建施工相結(jié)合

機(jī)電管線綜合模型的提前建立，對(duì)結(jié)構(gòu)施工來(lái)說(shuō)非常重要，特別是管線密集集中穿過(guò)某剪力墻，其設(shè)計(jì)的洞口尺寸不明確，只是在結(jié)構(gòu)總說(shuō)明中非常模糊地表示≥300～800mm洞口如何加固，而沒(méi)有在具體地施工圖中明確表示洞口的尺寸和標(biāo)高。本機(jī)電模型真正地解決了這個(gè)問(wèn)題，直接明確洞口位置、尺寸和標(biāo)高，為土建正確放置模板盒提供了真實(shí)數(shù)據(jù)。如本工程的中的消防泵房?jī)商幖袅芫€穿過(guò)圖10，真實(shí)展現(xiàn)了洞口位置、尺寸和標(biāo)高情況。

5、結(jié)束語(yǔ)：

1）因本工程設(shè)計(jì)圖紙不是很齊全，且前期沒(méi)有建筑輪廓定位圖紙，造成模型的建立是基于拼湊的整體軸網(wǎng)為底圖所繪制，過(guò)程中的陸續(xù)變更，某些軸網(wǎng)相對(duì)尺寸的變化，從而影響模型的正確指導(dǎo)。故而，建議從取得圖紙就先進(jìn)行CAD軸網(wǎng)和柱子、墻體的繪制，這樣無(wú)論怎樣變更，都能及時(shí)修正，為后續(xù)真實(shí)展示效果和得到確切實(shí)物量創(chuàng)造必要的條件。

2）建議BIM設(shè)計(jì)人員在繪制過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常去施工現(xiàn)場(chǎng)，了解施工全過(guò)程，且根據(jù)實(shí)際情況繪制BIM模型，如現(xiàn)場(chǎng)磚胎模、柱基坑與集水坑相交放線等，不但可以真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)情況，而且還能具體解決存在的實(shí)際問(wèn)題。

3）建議BIM設(shè)計(jì)人員繪制時(shí)就發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)記錄，形成問(wèn)題清單，而不是在模型中標(biāo)出問(wèn)題構(gòu)件，最后在匯總問(wèn)題，同時(shí)及時(shí)反饋給項(xiàng)目技術(shù)人員，共同解決問(wèn)題。

4）建議BIM設(shè)計(jì)人員通過(guò)實(shí)際進(jìn)度分階段反映現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，提供每周甚至每月的實(shí)物量，給項(xiàng)目提供確切真實(shí)的數(shù)據(jù)。

5）通過(guò)BIM模型以及動(dòng)畫模擬，定期不定期開(kāi)展技術(shù)交流會(huì)，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供真實(shí)的立體體驗(yàn)。