BIM技術(shù)在施工各階段場(chǎng)地布置中的應(yīng)用分析

段波，甘林，熊滿勛

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑工程已經(jīng)成為城市建設(shè)必不可少的重要部分，工程項(xiàng)目資金投入量大、建設(shè)周期長(zhǎng)，各工程從可研需求到竣工需要幾年時(shí)間，大致包括基礎(chǔ)施工、主體施工、整體裝修等三個(gè)階段。某些大型工程項(xiàng)目還有現(xiàn)場(chǎng)勘察、土方開挖、樁基工程和機(jī)電安裝等階段。傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目建設(shè)，施工圖紙多采用CAD繪制，且圖紙采用二維平面方式，晦澀難懂，并且難以將施工階段的注意事項(xiàng)全面表達(dá)出來。對(duì)于工程設(shè)計(jì)的不合理之處容易產(chǎn)生安全隱患、施工交叉沖突、二次返工等問題。在建筑工程中，采用BIM技術(shù)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)地的三維模型設(shè)計(jì)。利用該三維模型可以對(duì)工程各階段的施工場(chǎng)地布置進(jìn)行模擬，也可以對(duì)同一施工階段的不同工序進(jìn)行碰撞檢查，通過動(dòng)畫或漫游形式可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的安全隱患或者不合理地方，使場(chǎng)地布置更加經(jīng)濟(jì)、合理[1-4]。

2 BIM數(shù)字化設(shè)計(jì)研究

本文研究是采用Revit軟件創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的多個(gè)階段的場(chǎng)地模型并且直接生成施工的場(chǎng)地布置圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工階段工程量的統(tǒng)計(jì)。Revit軟件的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)工程量統(tǒng)計(jì)、施工圖紙出圖、精細(xì)化建模等功能。

2.1 碰撞檢查

施工碰撞檢查主要分為軟碰撞和硬碰撞。軟碰撞指的是在施工中兩個(gè)構(gòu)件之間預(yù)留空間無法滿足構(gòu)件的施工和檢修運(yùn)維等要求；硬碰撞指的是兩個(gè)構(gòu)件發(fā)生實(shí)際交叉沖突。Revit和Navisworks軟件通過設(shè)定構(gòu)件碰撞參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的碰撞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并生成檢測(cè)報(bào)告。基于BIM技術(shù)搭建的模型實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度模擬、工藝模擬和動(dòng)畫漫游等功能，讓各參建方更加直觀具體地檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)施工中存在的隱患，并及時(shí)進(jìn)行整改和優(yōu)化，通過對(duì)各施工方案進(jìn)行對(duì)比，選擇最優(yōu)施工方案。

2.2 工程量計(jì)算

通過Revit軟件可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程量的計(jì)算，利用軟件中的明細(xì)表可以進(jìn)行工程中各施工單位的面積、體積和長(zhǎng)度計(jì)算。但是該方法存在一定弊端，明細(xì)表中的數(shù)據(jù)與工程不符需要人工處理，且格式與工程量清單不一致。

2.3 施工圖出圖

基于BIM技術(shù)的Revit軟件可以對(duì)施工項(xiàng)目的三維立體模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行圖形修改，針對(duì)施工中需要注意的細(xì)節(jié)進(jìn)行剖面、立面等三維展示。結(jié)合具體的施工場(chǎng)地進(jìn)行簡(jiǎn)單修改就可以生成場(chǎng)地平面圖，還可以導(dǎo)出構(gòu)件詳圖?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和施工人員可以結(jié)合軟件的三維和二維制圖技術(shù)，一目了然地解讀設(shè)計(jì)表達(dá)意圖。

3 構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建

3.1 族構(gòu)件的分類

基于Revit軟件實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)地模型設(shè)計(jì)的第一步就是要?jiǎng)?chuàng)建族構(gòu)件，族構(gòu)件分為內(nèi)建族、系統(tǒng)族和可載入族。內(nèi)建族在實(shí)際應(yīng)用中比較少，主要是因?yàn)閼?yīng)用范圍有限，只能使用在當(dāng)前項(xiàng)目中，不能應(yīng)用到其他項(xiàng)目?jī)?nèi)。系統(tǒng)族和可載入族是場(chǎng)地建模最常用的，現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、場(chǎng)地道路、生活區(qū)設(shè)施和生產(chǎn)區(qū)設(shè)施都通過族構(gòu)件來創(chuàng)建；場(chǎng)地的地形、硬化和圍墻等可通過系統(tǒng)族來創(chuàng)建。

3.2 構(gòu)件的精度和要求

采用Revit軟件進(jìn)行施工場(chǎng)地模型設(shè)計(jì)時(shí)，族的精度對(duì)施工平面圖、工程量統(tǒng)計(jì)和模型空間碰撞等具有直接影響，Re‐vit構(gòu)件族的各參數(shù)要與現(xiàn)場(chǎng)一致，并且外觀接近。

4 案例研究

4.1 工程概況

某工程項(xiàng)目包含1棟活動(dòng)中心、4棟辦公樓和一層地下車庫(kù)，活動(dòng)中心樓高21m、辦公樓高36m，項(xiàng)目位于兩道路交叉口。

4.2 應(yīng)用流程

施工場(chǎng)地模型布置包括了場(chǎng)地模型的創(chuàng)建、模型的檢查和BIM成果和應(yīng)用等幾個(gè)步驟。然后進(jìn)行場(chǎng)地分析，合理劃分工作區(qū)、辦公區(qū)和生活區(qū)，繪制施工總平面布置圖。完成前期分析工作后，就可以設(shè)計(jì)三維場(chǎng)地模型，然后采用審核合格的模型進(jìn)行施工圖紙和工程量計(jì)算。

4.3 應(yīng)用分析

4.3.1 階段場(chǎng)布模型的創(chuàng)建

本項(xiàng)目建模所用族庫(kù)管理平臺(tái)采用BIM族空間平臺(tái)，對(duì)族構(gòu)件進(jìn)行分類時(shí)按照《場(chǎng)布模型構(gòu)件種類表》表格執(zhí)行，并在模型創(chuàng)建的準(zhǔn)備期將族構(gòu)件整理并上傳至族庫(kù)管理平臺(tái)，以提高場(chǎng)地布置模型的效率。場(chǎng)地布置模型的創(chuàng)建要結(jié)合項(xiàng)目工程的具體情況和具體施工進(jìn)度，按照工程項(xiàng)目的具體用地范圍和用地要求，并結(jié)合影響工程建設(shè)的相關(guān)環(huán)境因素，將項(xiàng)目場(chǎng)地分為辦公區(qū)、生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、休息區(qū)等。項(xiàng)目的場(chǎng)地模型隨著施工進(jìn)度的具體情況不斷變動(dòng)和規(guī)劃，且各施工階段的模型要和該階段工程的重點(diǎn)情況相一致。結(jié)合本工程項(xiàng)目的具體情況，模型創(chuàng)建階段需要的模型主要有：土方階段、主體施工階段和工程裝修階段場(chǎng)地的模型。

在創(chuàng)建模型的過程中也要進(jìn)行構(gòu)件配置。通過Revit軟件的明細(xì)表對(duì)模型的構(gòu)件設(shè)置進(jìn)行核查，對(duì)模型中缺少或者多設(shè)置了相關(guān)構(gòu)件的要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)。隨著工程施工階段的進(jìn)展及時(shí)更新施工現(xiàn)場(chǎng)的布置，施工過程中出現(xiàn)構(gòu)件碰撞要及時(shí)進(jìn)行模型調(diào)整，對(duì)其他影響施工進(jìn)度或方案的因素，在發(fā)生變化時(shí)，要及時(shí)對(duì)施工模型進(jìn)行匯總，并實(shí)時(shí)更改，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)反饋到其他施工階段的模型中。

4.3.2 碰撞校驗(yàn)

基于BIM技術(shù)搭建的模型可以對(duì)施工程序進(jìn)行模擬預(yù)演，在完成模型搭建后，將各個(gè)施工階段的參數(shù)模型導(dǎo)入Navisworks軟件中，進(jìn)行模擬預(yù)演，檢查工序的合理性。通過對(duì)工序和構(gòu)件設(shè)置碰撞范圍參數(shù)進(jìn)行碰撞檢查。及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的各類碰撞問題，并及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。對(duì)于軟件無法檢測(cè)出來的碰撞細(xì)節(jié)，可以通過Navisworks或者Revit軟件的動(dòng)畫漫游功能進(jìn)行分區(qū)檢查，本項(xiàng)目采用Navisworks軟件檢查出來的碰撞問題主要有以下幾個(gè)部分：

①工地未設(shè)置防護(hù)棚，施工現(xiàn)場(chǎng)各出入通道未設(shè)置符合規(guī)范的防護(hù)棚；

②施工場(chǎng)地硬化，施工現(xiàn)場(chǎng)的材料加工區(qū)和道路沒有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的硬化；

③防火間距，項(xiàng)目工地的宿舍區(qū)、辦公區(qū)的防火間距不滿足4m的規(guī)范要求。

4.3.3 工程量計(jì)算

基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目可以采用Revit軟件建立場(chǎng)地模型，直接導(dǎo)出項(xiàng)目的工程量，然后根據(jù)設(shè)置好的工程階段，直接計(jì)算出每個(gè)工程階段的構(gòu)件工程量。傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目是二維施工圖紙，工程量采用手算方式，計(jì)算效率低且容易出錯(cuò)。本項(xiàng)目中根據(jù)已經(jīng)搭建好的工程模型可以直接提取出土方施工階段工程量、主體施工階段工程量和裝修施工的工程量。

4.3.4 場(chǎng)布出圖

基于BIM技術(shù)的建筑模型可以直接將Revit平臺(tái)的三維模型轉(zhuǎn)化為二維平面圖。根據(jù)系統(tǒng)導(dǎo)出的二維圖形添加標(biāo)注和文字注釋后，可以直接形成各個(gè)階段的施工場(chǎng)地布置圖。本工程項(xiàng)目主要階段的（例如，土方階段、主體階段和裝修階段）布置圖均由Revit平臺(tái)直接生成。除此之外，對(duì)工程中復(fù)雜的細(xì)節(jié)之處，還可以直接生成復(fù)雜構(gòu)件的立面和剖面詳圖，便于施工人員更好地解讀設(shè)計(jì)圖紙和施工方案。

5 結(jié)語(yǔ)

基于BIM技術(shù)、根據(jù)施工項(xiàng)目參數(shù)搭建的模型，不僅可以通過三維立體形式、直觀形象地展示施工現(xiàn)場(chǎng)布置情況，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的不合理或隱患之處，及時(shí)進(jìn)行處理。通過BIM技術(shù)對(duì)施工方案的模擬和合理優(yōu)化，可以提供最優(yōu)的項(xiàng)目施工方案。Revit軟件可以為工程項(xiàng)目提供工程建模、二維圖紙出圖和工程量清單計(jì)算等，但是對(duì)于具體的實(shí)際案例還有一些局限性。通過本案例的具體分析，暴露出軟件實(shí)際使用過程中的一些不足之處，遠(yuǎn)期可以通過對(duì)Revit軟件進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

1）場(chǎng)地地形建模效率低

基于二維地形圖，通過Revit軟件實(shí)現(xiàn)三維地形圖紙的創(chuàng)建需要人工手動(dòng)操作，效率較低。需要開發(fā)能夠自動(dòng)識(shí)別二維地形并生成三維地形圖的功能，提高地形模型創(chuàng)建效率。

2）工程量導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式不符合要求

在工程量清單計(jì)算時(shí)，采用Revit軟件導(dǎo)出的明細(xì)表不僅格式與工程量清單不一致，而且工程數(shù)據(jù)比較單一，不能滿足工程量清單的需求。未來，軟件二次開發(fā)時(shí)，可以設(shè)置相關(guān)計(jì)算規(guī)則，通過構(gòu)件名稱映射，自動(dòng)計(jì)算出相關(guān)構(gòu)件的工程量，直接生成符合現(xiàn)場(chǎng)要求數(shù)據(jù)和格式的工程量清單。

3）研發(fā)更多提高建模效率的功能

本項(xiàng)目中，通過BIM技術(shù)采用Revit軟件實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙布置、施工模型創(chuàng)建、布置族構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)道路生成等，極大提高了施工場(chǎng)地布置設(shè)計(jì)效率?？梢越梃bCAD軟件的快速建模插件功能，對(duì)Revit軟件進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，采用建模軟件的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和方法，提高建筑項(xiàng)目的建模效率。