BIM技術(shù)在建筑工程施工中的創(chuàng)新及應(yīng)用

羅 穎, 李熊飛, 賈鵬坤, 羅 佳, 馮 宇

(成都建工第四建筑工程有限公司, 四川成都 610000)

近年來(lái)，國(guó)家住建部、各省市建筑行業(yè)相關(guān)政府職能部門先后發(fā)布了一系列關(guān)于建筑業(yè)信息化發(fā)展的文件綱要，高度重視BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用。隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑行業(yè)中的逐步推廣，越來(lái)越多的施工企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工管理工作，而B(niǎo)IM技術(shù)由國(guó)外引進(jìn)，每個(gè)國(guó)家引用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不同，要想更高效應(yīng)用BIM技術(shù)，需要根據(jù)我國(guó)建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行BIM技術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)過(guò)積極探索BIM技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)常規(guī)功能綜合應(yīng)用，通過(guò)這些應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)協(xié)同建筑工程施工的能力的局限性，廣泛運(yùn)用BIM技術(shù)建模軟件Autodesk Revit提供的相關(guān)函數(shù)，研發(fā)了基于BIM的高大模板扣件式支撐架變形監(jiān)測(cè)技術(shù)。

1 BIM技術(shù)常規(guī)綜合應(yīng)用

通過(guò)在工程“眉山春熙廣場(chǎng)”、“伊泰·天驕工程”、“成都綠地中心東村4號(hào)地塊”、“德陽(yáng)恒合工業(yè)云”實(shí)際應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“BIM信息模型建立”、“施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置”、“碰撞檢測(cè)”、“管線布置”、“綜合模擬施工”、“工程量統(tǒng)計(jì)”、“模板腳手架設(shè)計(jì)”、“重難點(diǎn)部位施工方案模擬”、“BIM5D平臺(tái)”等的綜合應(yīng)用，有效地加快了施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了綠色施工和建筑工程施工信息化技術(shù)應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益(圖1～圖6)。

圖1 BIM模型

圖2 支模架模型

圖3 碰撞檢測(cè)

圖4 場(chǎng)地布置模型

2 BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

通過(guò)BIM技術(shù)常規(guī)應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)本身具有協(xié)

圖5 機(jī)電綜合管線布置

圖6 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)模型

同工程施工的能力，但其功能并不全面。目前建筑結(jié)構(gòu)形式大體量大跨度發(fā)展，施工中的超限梁板數(shù)量增加，高大模板支撐架體量隨之增大，由于其荷載大的特點(diǎn)，架體變形控制比普通支模架要求更嚴(yán)格。目前，BIM相關(guān)軟件或二次開(kāi)發(fā)軟件在模板支模架方面的研發(fā)及應(yīng)用主要針對(duì)模板及支模架自動(dòng)布置、各節(jié)點(diǎn)配模詳圖、支撐架體排布圖等，沒(méi)有針對(duì)支模架架體變形監(jiān)測(cè)方面的功能，比如監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)布置、架體變形預(yù)警等。而傳統(tǒng)施工技術(shù)對(duì)高大模板支模架的變形監(jiān)測(cè)，通常采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人工記錄數(shù)據(jù)，操作流程繁瑣，數(shù)據(jù)展示不夠直觀，存在監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度和監(jiān)測(cè)效率較低等問(wèn)題，因此我們從上述BIM存在的局限著手，研發(fā)了基于BIM的高大模板扣件式支撐架變形監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3 基于BIM的高大模板扣件式支撐架變形監(jiān)測(cè)方法流程

3.1 熟悉施工方案、施工圖紙

熟悉獲取高大模板扣件式支撐架專項(xiàng)施工方案，施工圖紙數(shù)據(jù)。

高大模板支撐架是指建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土構(gòu)件模板支撐搭設(shè)高度8 m及以上，或搭設(shè)跨度18 m及以上，或施工總荷載(設(shè)計(jì)值)15 kN/m2及以上，或集中線荷載(設(shè)計(jì)值)20 kN/m及以上。

3.2 根據(jù)施工圖紙數(shù)據(jù)建立目標(biāo)建筑的BIM模型

采用BIM建模軟件Autodesk Revit建立目標(biāo)建筑的BIM模型，通過(guò)建模軟件Autodesk Revit中的Precise.Geometry函數(shù)來(lái)基于施工圖和深化施工圖建立精確的BIM模型。

3.3 在目標(biāo)建筑的BIM模型中建立對(duì)應(yīng)的支撐架模型

應(yīng)用Modular.Frame函數(shù)來(lái)建立對(duì)應(yīng)的支撐架模型。

3.4 根據(jù)支撐架模型在目標(biāo)建筑的BIM模型中生成多個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)

根據(jù)高大模板扣件式支撐架的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸范圍預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)生成比率，從而實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在BIM模型中的自動(dòng)分布密度調(diào)整。還可以根據(jù)支撐架模型的類型設(shè)置支撐架不同部位處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布密度，實(shí)現(xiàn)預(yù)定結(jié)構(gòu)部分的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

3.5 將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x器獲取的支撐架變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入BIM模型中

在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置變形測(cè)量?jī)x器來(lái)獲取支撐架上多個(gè)位置的變形數(shù)據(jù)。支撐架變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括與BIM模型中變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)位置處的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)件的變形值和支撐架沉降量。而且，可以根據(jù)專項(xiàng)施工方案所確定的監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔要求，設(shè)置變形數(shù)據(jù)的獲取間隔和輸入間隔。

3.6 變形預(yù)警信息

根據(jù)支撐架變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和BIM模型中的支撐架模型尺寸數(shù)據(jù)，生成變形預(yù)警信息。

當(dāng)支撐架變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)的變形值大于或等于預(yù)設(shè)的第一預(yù)警閾值時(shí)，可以通過(guò)人機(jī)交互接口來(lái)進(jìn)行預(yù)警信息提示。可以根據(jù)人機(jī)交互接口的指令顯示指定區(qū)域內(nèi)支撐架模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)變形值和支撐架沉降量，包括顯示相應(yīng)的距離測(cè)量值、坐標(biāo)和標(biāo)高，并按照時(shí)間軸顯示支撐架模型的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)二維曲線圖的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程(圖7、圖8)。

該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高大模板支撐架模型變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)布置，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反饋的監(jiān)測(cè)值在電腦上直觀地反映出支撐架在施工各階段的變形情況，給出超限值預(yù)警，并能根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下一步工程施工時(shí)高大模板支撐架及其周邊環(huán)境的安全，便于各級(jí)管理與技術(shù)人員對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理與分析，進(jìn)而能較迅速與準(zhǔn)確的判定與反饋高大模板支撐架的安全狀態(tài)，指導(dǎo)施工。

圖7 自動(dòng)識(shí)別BIM模型中的超限梁、板

圖8 基于BIM的高大模板扣件式支撐架變形監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)工程操作模式，促進(jìn)了建設(shè)管理模式隨著新的需求向高效、科學(xué)的方向轉(zhuǎn)變，在BIM技術(shù)的常規(guī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上創(chuàng)新研發(fā)基于BIM的高大模板扣件式支撐架變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，可推動(dòng)BIM在建筑行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，也為企業(yè)和社會(huì)培養(yǎng)一批BIM技術(shù)先鋒力量，推進(jìn)建筑業(yè)信息化的健康發(fā)展。