高層建筑BIM模型與三維場布在工程中的應(yīng)用

宋朝勇 （保利（武漢）房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，湖北 武漢 430074）

1 工程概況

保利香頌K11項(xiàng)目位于武漢市漢陽區(qū)升官渡，由10棟高層住宅及部分與住宅相連的2層商鋪組成。本設(shè)計(jì)所建模工程為G17#住宅，見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)分區(qū)平面圖

2 BIM模型創(chuàng)建與三維場布

BIM鋼筋建模軟件是在國家建筑規(guī)范和相關(guān)平法標(biāo)準(zhǔn)圖集的基礎(chǔ)上，使用CAD設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化建?；蛑苯永L圖建模，輸入各種鋼筋量的建模方式。三維場布建模軟件在電腦中建立三維模型，用來科學(xué)規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目的臨時(shí)建設(shè)設(shè)施。

2.1 土建模型創(chuàng)建

結(jié)構(gòu)構(gòu)件創(chuàng)建的基本流程如下。

①建立軸網(wǎng)：用CAD打開G17#樓電子圖紙，框選需要的部分后，選擇“帶基點(diǎn)復(fù)制”，打開土建軟件選擇“粘貼”，插入點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)為宜。點(diǎn)擊“CAD轉(zhuǎn)化”，選擇“轉(zhuǎn)化主軸”。提取軸線和相關(guān)軸符后點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)化”，轉(zhuǎn)化后軸網(wǎng)創(chuàng)建成功。

②柱構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD柱圖到土建軟件中后，點(diǎn)擊“CAD轉(zhuǎn)化”，選擇“轉(zhuǎn)化柱體狀構(gòu)件”。轉(zhuǎn)化成功后，雙擊其中一個(gè)柱構(gòu)件名稱，打開該柱構(gòu)件的屬性定義。然后依據(jù)圖紙中柱的標(biāo)高來編輯該柱構(gòu)件的屬性。

③梁構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD梁圖到土建軟件中后，點(diǎn)擊“CAD轉(zhuǎn)化”，選擇“轉(zhuǎn)化梁”。轉(zhuǎn)化成功后，雙擊其中一個(gè)梁構(gòu)件名稱，打開該梁構(gòu)件的屬性定義。查看該梁的屬性是否與CAD梁圖中的集中標(biāo)注屬性一致，直至該層所有梁構(gòu)件都與CAD圖紙上構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的集中標(biāo)注屬性一致。

④板構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD結(jié)構(gòu)平面布置圖到土建軟件中后，選擇“樓板樓梯”。然后，依據(jù)CAD圖紙中的樓板名稱及屬性，點(diǎn)擊“增加”來創(chuàng)建相應(yīng)的樓板名稱及屬性。點(diǎn)擊土建軟件左側(cè)功能欄的“樓板樓梯”，選擇“繪制樓板”。然后按照?qǐng)D紙中顯示的樓板名稱及位置繪制好該層所有樓板。

⑤墻構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD平面圖到土建軟件中后，選擇“墻”。然后，依據(jù)CAD圖紙中墻名稱及屬性，點(diǎn)擊“增加”來創(chuàng)建相應(yīng)的墻名稱及屬性。點(diǎn)擊“墻體”，選擇“繪制墻”。然后，按照?qǐng)D紙中顯示的墻名稱及位置繪制好該層所有的墻。

⑥門窗構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD平面圖到土建軟件中后，在構(gòu)件屬性欄中選擇“門窗洞口”，在“門窗洞口”中選擇“門”或“窗”并依據(jù)CAD圖紙中的門窗表增加名稱及尺寸屬性再依據(jù)相關(guān)立面展開圖修改門、窗標(biāo)高屬性。

⑦樓梯構(gòu)件創(chuàng)建：粘貼對(duì)應(yīng)的CAD平面圖到土建軟件中后，在土建軟件左側(cè)構(gòu)件屬性欄中選擇“樓板樓梯”，在“樓板樓梯”中選擇“梯段”。然后，依據(jù)CAD圖紙中的樓梯詳圖增加梯段名稱及屬性。

2.2 場布模型創(chuàng)建

①場地模型創(chuàng)建：在場布軟件功能欄中的“布置”選擇“地形圖”，點(diǎn)擊“場區(qū)地貌”來創(chuàng)建場地模型，再依據(jù)場布圖紙中的數(shù)據(jù)及地質(zhì)情況來編輯場地大小和地貌屬性。

②道路模型創(chuàng)建：在場布軟件上側(cè)功能欄中的“布置”選擇“道路硬化”，選擇“道路”來創(chuàng)建道路模型，再依據(jù)場布圖紙中的相關(guān)道路名稱和屬性數(shù)據(jù)來編輯施工道路的名稱和屬性。

③功能區(qū)模型創(chuàng)建：在場布軟件上側(cè)功能欄中的“布置”選擇“辦公生活”，點(diǎn)擊“板房、食堂、廁所等設(shè)施”來創(chuàng)建辦公生活模型。然后依據(jù)場布圖紙中提供的數(shù)據(jù)來編輯設(shè)施的屬性。依據(jù)圖紙中設(shè)施名稱及位置來布置場地中的所有臨時(shí)設(shè)施。包括辦公生活、排水排污、安全防護(hù)、基坑圍護(hù)、臨時(shí)用電、消防設(shè)施、施工機(jī)械、加工設(shè)施、材料堆場、綠色文明等。

BIM土建及三維場布模型如圖2所示。

圖2 BIM土建及三維場布模型

3 BIM在工程中的應(yīng)用

3.1 土建模型自檢優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙

根據(jù)三維模型檢查設(shè)計(jì)中存在的問題如下：

①模型35層，位于軸線17-A與軸線 17-10、17-14、17-18、17-22交點(diǎn)下方的四個(gè)柱構(gòu)件GBZ8存在錯(cuò)位問題如圖3所示。該位置所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙為結(jié)構(gòu)圖中的G17#住宅標(biāo)高104.400屋架結(jié)構(gòu)平面布置圖的軸線17-A與軸線17-10、17-14、17-18、17-22交點(diǎn)下方的四個(gè)柱構(gòu)件GBZ8，反饋設(shè)計(jì)方后對(duì)CAD圖紙進(jìn)行了優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化后的CAD圖紙優(yōu)化的土建模型，具體優(yōu)化位置如圖4所示。

圖3 錯(cuò)位問題

圖4 優(yōu)化位置

②模型1層，位于軸線S17-3與軸線S17-K的柱構(gòu)件KZ5存在錯(cuò)位問題，如圖5所示。該位置所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙為結(jié)構(gòu)圖中的G17#住宅基礎(chǔ)頂面～—0.45剪力墻平法施工圖及基礎(chǔ)頂面～—1.100柱定位圖的軸線S17-3與軸線S17-K的柱構(gòu)件KZ5，具體位置如圖6所示。反饋設(shè)計(jì)方優(yōu)化后的CAD圖紙，具體優(yōu)化位置如圖7，根據(jù)優(yōu)化后的CAD圖紙優(yōu)化的土建模型，具體優(yōu)化位置如圖8。

圖5 錯(cuò)位問題

圖6 優(yōu)化位置

圖7 優(yōu)化位置

圖8 優(yōu)化位置

利用土建中的BIM出圖功能，能夠在一些構(gòu)造復(fù)雜的建筑施工中有針對(duì)性地快速生成剖面圖或平面圖指導(dǎo)工人施工或作為技術(shù)交底的圖紙。從而大幅提高了施工效率及有效地降低施工錯(cuò)誤造成的返工率，從而極大地節(jié)約施工成本和施工時(shí)間。

利用土建計(jì)算工程量能夠非常方便和準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)計(jì)算自己所需要的工程任意范圍和構(gòu)件的工程量。在實(shí)際施工中可以隨時(shí)根據(jù)施工進(jìn)度查看所完成的工程量，根據(jù)理論工程量與實(shí)際施工消耗的材料工程量進(jìn)行對(duì)比來幫助我們實(shí)時(shí)判斷施工效率。根據(jù)施工效率的高低來選擇合適的施工方法和技術(shù)，從而優(yōu)化施工方法和技術(shù)，大幅提高施工效率。根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算工程量來對(duì)材料采購資金進(jìn)行精確預(yù)估，能有效提高資金使用率，節(jié)約成本投入、降低資金周轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 場布模型應(yīng)用

利用三維場布的生成施工詳圖功能夠方便快捷地將場地布置中任意設(shè)施直接生成施工詳圖，來作為施工圖紙使用，而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確高效。利用三維場布的3D漫游及高清拍照功能可以非常直觀地查看場地布置中的各項(xiàng)設(shè)施外觀及綠化。在設(shè)計(jì)階段來進(jìn)行3D漫游來觀看場地布置中有什么不足及需要優(yōu)化的位置，就需要優(yōu)化的位置進(jìn)行高清拍照。然后，通過看照片來討論這些需要優(yōu)化的位置來進(jìn)行討論后，針對(duì)該處進(jìn)行優(yōu)化。這就避免了施工后因設(shè)計(jì)問題而進(jìn)行返工，這就節(jié)約因返工所需的資金和時(shí)間。還可利用高清拍照生成海報(bào)來進(jìn)行展示企業(yè)文化。如圖9所示。

圖9 場布模型應(yīng)用

4 總結(jié)

通過BIM技術(shù)的運(yùn)用可以優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，避免因圖紙問題造成返工；實(shí)時(shí)輸出工程量可以快速、準(zhǔn)確地判斷出后續(xù)材料的采購量及資金投入，避免因材料、資金投入不足或投入過多造成工期滯后或資金浪費(fèi)；實(shí)時(shí)輸出任意位置的平面圖、剖面圖、施工詳圖可以就結(jié)構(gòu)復(fù)雜的施工節(jié)點(diǎn)根據(jù)施工進(jìn)度實(shí)時(shí)出圖，施工人員可依據(jù)這些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處的詳圖，快速了解施工難點(diǎn)，從而能高質(zhì)量地完成該節(jié)點(diǎn)的施工任務(wù)。

利用三維場布的計(jì)算工程量功能，能夠?qū)崟r(shí)、快速、準(zhǔn)確出工程量。能夠極大節(jié)約工程量計(jì)算時(shí)間。且以此為數(shù)據(jù)能夠計(jì)算出準(zhǔn)確的資金和時(shí)間投入，為企業(yè)實(shí)時(shí)提供場地布置施工需要的任意設(shè)施工程量數(shù)據(jù)，方便企業(yè)根據(jù)業(yè)主要求規(guī)劃場地布置施工過程中的資金和時(shí)間投入。從而提高企業(yè)資金利用率及高效按期地完成場地布置施工。