基于BIM的大型貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目鋼筋深化應(yīng)用研究

馬思穎，支小剛，匡耀輝，李 強(qiáng)

（上海寶冶集團(tuán)有限公司，上海 200941）

0 引言

在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，模型的精確程度對(duì)后續(xù)交付使用有很大影響。Revit軟件對(duì)大多數(shù)的混凝土模型可進(jìn)行建模工作，但在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋建模存在以下問題：建模速度較慢；Revit軟件需整合全過程、全專業(yè)，數(shù)據(jù)量巨大，鋼筋的圖元數(shù)量極大，遠(yuǎn)超建筑構(gòu)件數(shù)量，直接導(dǎo)致模型過大，整體載入對(duì)軟件運(yùn)行速度不利。

本文對(duì)BIM技術(shù)在鋼筋工程的各方面應(yīng)用進(jìn)行分析，并結(jié)合某機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目探討鋼筋工程運(yùn)用BIM技術(shù)的具體方法和作用。

1 數(shù)字化建造技術(shù)路線

BIM技術(shù)的實(shí)施貫穿且前置于項(xiàng)目的整個(gè)深化設(shè)計(jì)、施工、竣工階段，施工過程從人員進(jìn)場(chǎng)熟悉圖紙、BIM約束性文件到項(xiàng)目族庫的制作、深化設(shè)計(jì)模型的創(chuàng)建再到模型的審核、出圖過程中對(duì)于計(jì)量、施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全的管理，最終到項(xiàng)目竣工模型，有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪Ｐ蛣?chuàng)建、審核及提交的過程。數(shù)字化建造技術(shù)路線為：施工投標(biāo)→設(shè)計(jì)模型復(fù)核→高精度模型深化→模型出圖→平臺(tái)管理→模型上會(huì)→模型歸檔→模型輕量化→檢驗(yàn)批掛接→按模型施工→現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收→模型計(jì)量→計(jì)量支付→竣工交付。

本文結(jié)合某機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用測(cè)試，利用Revit軟件進(jìn)行構(gòu)件鋼筋模型的創(chuàng)建，直接從鋼筋模型中抽取二維施工圖紙、計(jì)算工程量，并對(duì)構(gòu)件鋼筋模型及圖紙、工程量進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鋼筋模型的交付，獲得模型及施工圖，為后續(xù)的按模施工、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)、計(jì)量計(jì)價(jià)打好基礎(chǔ)。

2 鋼筋模型深化研究

2.1 鋼筋深化技術(shù)路線

針對(duì)施工圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型校核，按拆分原則及標(biāo)準(zhǔn)拆分校核設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型，對(duì)拆分好的結(jié)構(gòu)模型按構(gòu)件進(jìn)行鋼筋深化工作。依據(jù)專業(yè)劃分，對(duì)模型結(jié)構(gòu)、模型構(gòu)件分類、模型構(gòu)件信息及編碼、模型審批及模型計(jì)量計(jì)價(jià)等進(jìn)行了深度LOD500的鋼筋模型深化，以確保BIM模型的準(zhǔn)確性，以確保圖模一致，深化思路為：針對(duì)施工圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型校核→按拆分原則及標(biāo)準(zhǔn)拆分校核設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型→對(duì)拆分好的結(jié)構(gòu)模型按構(gòu)件進(jìn)行鋼筋深化工作→鋼筋模型深化出圖→現(xiàn)場(chǎng)貼圖、指導(dǎo)施工。Revit繪制鋼筋模型流程為：選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件→設(shè)置構(gòu)件保護(hù)層→選擇鋼筋形狀→確定放置平面、鋼筋集布局方式→放置鋼筋→進(jìn)入三維視圖檢查鋼筋并進(jìn)行調(diào)整→為鋼筋賦予相關(guān)信息→創(chuàng)建完成。

2.2 優(yōu)化鋼筋排布

2.2.1 繪制方法比較

利用插件功能對(duì)構(gòu)件鋼筋進(jìn)行建模。目前市場(chǎng)常用的鋼筋建模軟件的有廣聯(lián)達(dá)、魯班及晨曦BIM插件等。利用插件對(duì)樁、獨(dú)立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、集水坑、柱、墻、梁、板等構(gòu)件生成鋼筋實(shí)體模型（見圖1）。

圖1 鋼筋模型

在前期建模中，利用插件與常規(guī)繪制相比速度快，但因插件未設(shè)置圖集規(guī)則等，不滿足項(xiàng)目后續(xù)按模施工，更達(dá)不到質(zhì)量驗(yàn)評(píng)、計(jì)量計(jì)價(jià)的要求，后期需投入大量的人力和時(shí)間根據(jù)圖紙、圖集及具體施工工藝進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整，對(duì)于交接部位、復(fù)雜部位的鋼筋，插件無法直接生成，針對(duì)該節(jié)點(diǎn)部分也要進(jìn)行二次深化、繪制鋼筋。工作量不亞于常規(guī)繪制，還會(huì)存在調(diào)整不完全的情況，為保證鋼筋模型的精細(xì)程度，本項(xiàng)目最終選擇常規(guī)繪制方法。

2.2.2 模型拆分

鋼筋的圖元數(shù)量極大，遠(yuǎn)超建筑、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的數(shù)量，一根結(jié)構(gòu)柱的鋼筋就可達(dá)上百根，如果將全部構(gòu)件的鋼筋圖元放置在一個(gè)模型中，會(huì)導(dǎo)致模型過大，對(duì)軟件運(yùn)行速度不利。針對(duì)于此，本項(xiàng)目依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按照不同標(biāo)高、不同類型的構(gòu)件，從橫向、縱向?qū)摻钅Ｐ瓦M(jìn)行拆分，分為基礎(chǔ)、柱、梁、板等鋼筋模型。

3 審核要點(diǎn)與深化問題

3.1 審核要點(diǎn)

1）提前設(shè)置好結(jié)構(gòu)構(gòu)件的保護(hù)層厚度；確定鋼筋命名、鋼筋類型等。保護(hù)層厚度需要特別注意，因?yàn)镽evit軟件保護(hù)層對(duì)鋼筋存在約束，如果設(shè)置錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)鋼筋模型全部錯(cuò)誤，無法過審也無法滿足后續(xù)應(yīng)用。

2）在繪制鋼筋模型時(shí)，注意鋼筋起步距離、間距及鋼筋是否碰撞；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的箍筋模型往往采用鋼筋集的形式布置，這種布置方式需嚴(yán)格核對(duì)鋼筋的起步距離，否則也會(huì)導(dǎo)致大量返工修改的問題。

3）鋼筋集布局規(guī)則采用數(shù)量間距，避免出現(xiàn)鋼筋間距不符合圖紙要求的情況，Revit模型中只有間距數(shù)量的布置方式可嚴(yán)格固定鋼筋間距并成組布置。

3.2 深化問題

1）圖模一致性問題 此類問題為最主要的鋼筋深化問題，此處的圖模一致性不僅包括鋼筋的配筋根數(shù)，配筋長(zhǎng)度型號(hào)與圖紙一致，而且包括鋼筋的排布方式、下料方式及構(gòu)造形式與圖集和現(xiàn)場(chǎng)施工標(biāo)準(zhǔn)相符，這就需要建模人員不僅要熟悉鋼筋的建模也要熟悉鋼筋的施工。以下為圖模一致性問題的具體案例和解決措施。

問題描述：獨(dú)立基礎(chǔ)配筋到最后1根時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)在保證邊緣間距和鋼筋間距的情況下，鋼筋靠得很緊的情況，如圖2a所示。

解決措施：當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)最后1根不夠鋼筋排布時(shí)，最后3根則均勻分布，如圖2b所示。

圖2 獨(dú)立基礎(chǔ)鋼筋布置優(yōu)化前后對(duì)比

2）模型交界問題 此類問題為根據(jù)檢驗(yàn)批劃分或施工順序要求，需將模型構(gòu)件拆分分別進(jìn)行鋼筋建模而出現(xiàn)交界位置的鋼筋問題，此類問題往往由于模型文件的分離而很難發(fā)現(xiàn)，但在后續(xù)按模施工時(shí)特別突出，需要重視。以下為模型交界問題的具體案例和解決措施。

問題描述：按照施工順序，基礎(chǔ)柱插筋與上部柱鋼筋會(huì)分別進(jìn)行繪制，柱縱筋容易出現(xiàn)不匹配，后續(xù)調(diào)整耗費(fèi)時(shí)間，如圖3a所示。

解決措施：在創(chuàng)建上部柱模型時(shí)，連接柱插筋模型相對(duì)應(yīng)進(jìn)行創(chuàng)建，嚴(yán)查鋼筋對(duì)接位置處縱筋平面布置和箍筋間距，如圖3b所示。

圖3 柱鋼筋布置優(yōu)化前后對(duì)比

3）施工措施問題 由于Revit軟件的建模特性，軟件本身無法完全表達(dá)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋的排布形式，此類問題需在后續(xù)模型應(yīng)用的過程中使用管理手段進(jìn)行修正。以下為施工措施問題的具體案例和解決措施。

問題描述：依據(jù)地坪平面圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工建模，使板頂x向與y向鋼筋緊貼布置，導(dǎo)致出現(xiàn)大直徑鋼筋保護(hù)層滿足要求，小直徑鋼筋保護(hù)層超出要求現(xiàn)象。

解決措施：對(duì)施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，確定板頂x向、y向鋼筋的布置；與四方溝通確定板鋼筋的布置；確定意見，在確保鋼筋保護(hù)層符合要求的情況下，允許x向、y向鋼筋在模型上存在碰撞。

4 應(yīng)用價(jià)值分析

在本項(xiàng)目中，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)鋼筋施工有著一定的作用，在施工前規(guī)避了部分問題，進(jìn)行了工藝上的優(yōu)化，為后續(xù)模型深化出圖、按模施工、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)、計(jì)量支付等夯實(shí)基礎(chǔ)。

1）三維可視化 全面、直觀地從各角度了解鋼筋的數(shù)量、直徑、排布信息，檢查鋼筋分布是否合理，在施工前盡早發(fā)現(xiàn)問題，找出施工中不合理的地方及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，或商討出最佳施工方案與解決辦法，降低傳統(tǒng)2D模式的錯(cuò)、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高鋼筋工程施工質(zhì)量，縮短工期。

2）精準(zhǔn)算量 依據(jù)鋼筋深化模型，檢查實(shí)體鋼筋配置，確定鋼筋下料方案，確定下料長(zhǎng)度，減少施工過程中的浪費(fèi)。

3）按模施工 將鋼筋深化出圖成果（模型、深化平面圖、剖面圖）交于項(xiàng)目部技術(shù)、施工相關(guān)人員審核后，交于咨詢、監(jiān)理、造價(jià)、設(shè)計(jì)等管理單位審核。要求現(xiàn)場(chǎng)甩掉藍(lán)圖，按模施工。將模型切圖與現(xiàn)場(chǎng)施工一一對(duì)應(yīng)，并將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖布置到施工現(xiàn)場(chǎng)，保證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，提高施工效率。

5 結(jié)語

本文通過Revit軟件，分析主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋創(chuàng)建流程、注意事項(xiàng)及常見問題，對(duì)于滿足機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目全數(shù)字化建造質(zhì)量要求的鋼筋模型具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。該項(xiàng)目的鋼筋模型創(chuàng)建也有未解決的問題，需后續(xù)進(jìn)一步研究。