基于BIM 的屋面廣場(chǎng)磚整磚排布技術(shù)研究與應(yīng)用

沈愛愛

（廣西安全工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與測(cè)繪安全系，南寧 530100）

伴隨建設(shè)單位對(duì)工程使用功能的要求，屋面設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位有效合作，對(duì)屋面工程中的裝飾磚的施工品質(zhì)要求也在不斷提高，既要滿足工程的功能、質(zhì)量，又要保證屋面工程的整體美觀和布局合理，同時(shí)，對(duì)施工單位來說，還要確保工程的成本和進(jìn)度。傳統(tǒng)的屋面工程施工，施工單位往往遵照設(shè)計(jì)圖紙以及建設(shè)單位的使用功能要求組織施工，缺少對(duì)屋面廣場(chǎng)磚施工的整體組織策劃。因此，在施工過程中，為了滿足建設(shè)單位要求，經(jīng)常發(fā)生變更和返工，造成了材料、人工、成本和工期等資源的大量浪費(fèi)。

利用BIM 技術(shù)在屋面廣場(chǎng)磚施工之前，根據(jù)屋頂層建筑專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，建立三維模型，對(duì)屋面廣場(chǎng)磚進(jìn)行綜合優(yōu)化、深化，做到屋面分塊均勻合理，坡度準(zhǔn)確，排水系統(tǒng)流暢，整體協(xié)調(diào)，美觀大方。提前解決圖紙中和施工過程中將會(huì)出現(xiàn)的問題，制定和對(duì)比優(yōu)化方案，根據(jù)最終優(yōu)化方案再進(jìn)行組織施工策劃。同時(shí)能夠有效地減少人工、材料、成本和工期的浪費(fèi)，具有較大的推廣價(jià)值。

1 工程概況

本工程位于廣西壯族自治區(qū)某市，總用地面積為136 393.43 m2，總建筑面積為約20.80 萬m2，其中住院樓A 棟總建筑面積為15 015.80 m2，外立面線條多且復(fù)雜，各構(gòu)件定位要求高。屋面樓梯間、消防管、空調(diào)外機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)，細(xì)部、邊角部位處理難度大，美觀度要求高（圖1）。屋面廣場(chǎng)磚的施工不僅影響到工程施工整體進(jìn)度，也是工程質(zhì)量一個(gè)重要控制點(diǎn)，特別是能直接表現(xiàn)外觀質(zhì)量，影響優(yōu)質(zhì)工程創(chuàng)建。

圖1 住院樓A 棟鳥瞰圖

本工程項(xiàng)目定位為集醫(yī)療、科研、預(yù)防、教學(xué)、科研和急診救治為一體的綜合性醫(yī)院，將打造成為區(qū)域醫(yī)療中心、健康管理中心。

本項(xiàng)目工程質(zhì)量管理目標(biāo)是爭(zhēng)創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”，要求在屋面廣場(chǎng)磚施工階段采用BIM 技術(shù)，提高施工策劃水平，增強(qiáng)施工過程管控能力，提高屋面施工深化設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提升住院樓A 棟屋面廣場(chǎng)磚施工時(shí)的精細(xì)化管理水平，并以BIM 信息化模型精確指導(dǎo)工人現(xiàn)場(chǎng)施工的方式提供施工效率和質(zhì)量保證，實(shí)現(xiàn)屋面廣場(chǎng)磚與整體項(xiàng)目的同步交付，為建設(shè)單位后期運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)服務(wù)提供幫助。

2 方案設(shè)計(jì)

本工程屋面廣場(chǎng)磚分隔線為藍(lán)色，內(nèi)部填充米色磚，水溝為灰色，規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm。運(yùn)用BIM 技術(shù)，對(duì)其采用Revit 軟件進(jìn)行建模排磚深化設(shè)計(jì)，提出了BIM 模擬排磚最佳施工方案：屋面整體布局合理，地磚平整、排布整齊、磚縫均勻、線條順直，排水坡度明顯、整體協(xié)調(diào)一致，屋面排氣孔、落水口、排氣管道及設(shè)備基礎(chǔ)等成排成線、集中布置。

2.1 深化設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段，通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，提升屋面廣場(chǎng)磚設(shè)計(jì)質(zhì)量，為工程達(dá)到總目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)而重要的基礎(chǔ)。按照模型生成的廣場(chǎng)磚整磚加工圖進(jìn)行加工并編號(hào)，單元塊磚運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后直接按照對(duì)應(yīng)編號(hào)進(jìn)行施工。

2.2 施工階段

在施工階段，利用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行屋面廣場(chǎng)磚施工方案模擬、進(jìn)度控制、成本控制、設(shè)計(jì)變更管理、施工過程中資料記錄存檔，施工單位運(yùn)用BIM 技術(shù)提高屋面廣場(chǎng)磚施工深化設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，輔助施工單位的各項(xiàng)施工管理目標(biāo)的達(dá)成。

2.3 竣工交付階段

在竣工階段，施工單位應(yīng)用BIM 技術(shù)提高竣工驗(yàn)收的效率，將屋面廣場(chǎng)磚信息集成于竣工模型中，以完整備案和便于運(yùn)維。

2.4 基于BIM 的屋面廣場(chǎng)磚排布工作流程

基于BIM 的屋面廣場(chǎng)磚排布工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 整體思路

采用CAD 二維排磚與BIM 三維排磚結(jié)合，應(yīng)用Revit 族功能中基于面的公制常規(guī)模型建立鋪裝面磚參數(shù)化模型；在工程Revit 模型中進(jìn)行屋面磚排布。通過逆向設(shè)置坡度，保證屋面大面平整；坡向、坡度準(zhǔn)確；排水系統(tǒng)暢通；磚縫大小、寬窄、深淺、均勻一致，色澤明顯，勾縫光滑，無空鼓。在形狀不規(guī)則區(qū)域，優(yōu)化廣場(chǎng)磚排版，減少施工損耗。采用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維交底指導(dǎo)施工，提供施工質(zhì)量。屋面廣場(chǎng)磚分割磚CAD節(jié)點(diǎn)圖如圖3 所示。

圖3 屋面廣場(chǎng)磚分割磚CAD 節(jié)點(diǎn)圖

3.2 技術(shù)方案

本工程住院樓A 棟屋面廣場(chǎng)磚貼磚具有以下難點(diǎn)：①屋面形狀不規(guī)則，整體為長(zhǎng)方形，建筑物四周為倒圓角，且屋面有樓梯間、出屋面通風(fēng)井、消防橫管基礎(chǔ)、排氣管根部、空調(diào)室外機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)及屋面排水溝等構(gòu)筑物；②本工程屋面面積大，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，施工工藝難度大，廣場(chǎng)磚鋪貼施工過程中質(zhì)量較難把控；③水溝、空調(diào)室外機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)等細(xì)部位處理難度大，項(xiàng)目爭(zhēng)創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”，美觀度要求高。

鑒于上述施工工藝重點(diǎn)、難點(diǎn)分析，住院樓A 棟的屋面廣場(chǎng)磚如果采用傳統(tǒng)施工方式，隨意性大，施工前未進(jìn)行技術(shù)性整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，易造成返工；未進(jìn)行精確排磚，導(dǎo)致瓷磚損耗量大，最終難以達(dá)到整體美觀的效果要求。

如果利用BIM 進(jìn)行三維鋪磚排布，不僅便于技術(shù)交底，還可以標(biāo)準(zhǔn)化排布方案指導(dǎo)施工，大大提高施工質(zhì)量；減少材料損耗，降低成本；提升鋪裝觀感；限額領(lǐng)料，減少二次搬運(yùn)。

所以，結(jié)合以上各項(xiàng)要素研究，本工程在屋面廣場(chǎng)排磚上采用傳統(tǒng)的CAD 二維排磚與BIM 三維排磚相結(jié)合方式，將BIM 技術(shù)應(yīng)用到本工程住院樓A 棟的屋面排磚中。屋面廣場(chǎng)磚分割磚CAD排版圖如圖4 所示。

3.3 技術(shù)準(zhǔn)備

了解相關(guān)規(guī)范和建設(shè)單位所提供的施工建筑與機(jī)電設(shè)備等圖紙及建設(shè)單位相關(guān)要求，如屋面廣場(chǎng)磚的品種、規(guī)格尺寸、等級(jí)、質(zhì)量要求以及整體排版方式。

3.4 建立建筑模型

根據(jù)施工圖，用Revit 軟件創(chuàng)建屋面建筑結(jié)構(gòu)三維BIM 模型。

3.5 創(chuàng)建廣場(chǎng)磚族

實(shí)際施工過程中，需要布置磚的尺寸大小往往為不同的規(guī)格，為了保證減少損耗，排磚時(shí)需盡可能整磚布置，排磚不同的需要被反復(fù)利用，而Revit 自帶排磚族庫文件不能滿足本工程的排磚要求，人工排磚工序多，時(shí)間周期長(zhǎng)，故可將其建為一個(gè)族，設(shè)置排磚參數(shù)，比如磚的規(guī)格、磚縫寬度、排布方式等。導(dǎo)入到屋面工程項(xiàng)目模型中反復(fù)運(yùn)用，此外不同項(xiàng)目可以通過更改排磚族的參數(shù)，將生成不同類型的排磚方式可以應(yīng)用到同類工程項(xiàng)目中，其方法簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)。

根據(jù)施工圖及相關(guān)文件根據(jù)廣場(chǎng)磚的規(guī)格尺寸要求，通過創(chuàng)建公制常規(guī)模型類型的族方式創(chuàng)建廣場(chǎng)磚族。最后將其導(dǎo)入一個(gè)基礎(chǔ)線的常規(guī)模型中進(jìn)行排磚，根據(jù)屋面形狀樣式按照排列方式進(jìn)行BIM 三維排磚，排磚過程中在細(xì)部應(yīng)盡量避免出現(xiàn)小于半磚規(guī)格的磚，通過Revit 軟件中編輯類型調(diào)整相關(guān)參數(shù)即可得到對(duì)應(yīng)的三維排磚效果。

3.6 排磚布置

根據(jù)已建好的建筑結(jié)構(gòu)模型，將排磚族導(dǎo)入項(xiàng)目模型中，選擇起鋪點(diǎn)位置進(jìn)行多次優(yōu)化，再根據(jù)屋面進(jìn)行拉伸布置，在對(duì)應(yīng)的屬性編輯器中，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改編輯，同時(shí)在建立磚族時(shí)，可以建立磚數(shù)目參數(shù)，后期可以快速提取屋面廣場(chǎng)磚數(shù)量。

本工程屋面廣場(chǎng)磚磚縫寬度為10 mm，屋面鋪設(shè)地磚板塊的平整度、坡度、排氣孔符合要求，縱橫縫順直均勻，嵌縫合格無雜質(zhì)。

在三維排磚時(shí)中雖然使用了BIM 進(jìn)行排磚，但是也有無法處理的部位（屋面框架柱、墻根交接處倒角處與排氣管根部、空調(diào)室外機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)處），需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行分析優(yōu)化調(diào)整。

3.7 基于BIM 的屋面廣場(chǎng)整磚鋪磚施工

本工程住院樓A 棟屋面工程廣場(chǎng)磚施工流程為：基層處理→抹灰找平→彈控制線→鋪貼地磚→撥縫、勾縫→養(yǎng)護(hù)。

根據(jù)已排版好的廣場(chǎng)磚BIM 模型進(jìn)行屋面分倉(cāng)縫設(shè)置、彈整體到局部的控制線，彈線由建筑物中間向兩端進(jìn)行。間隔1 000 mm 距離彈一道控制線，并將控制線引至樓梯間外墻或屋面框架柱底部。

在分格內(nèi)沿縱橫方向上的分倉(cāng)縫先設(shè)磚一行，形成控制帶，最后在控制帶內(nèi)鋪設(shè)中間位置地磚。鋪設(shè)時(shí)，按照控制彈線的線位及墻根水平線先鋪幾列縱磚，找好位置及標(biāo)高，由外墻向中心、在區(qū)格內(nèi)由里往外，逐排、逐列退著鋪貼，且不踩踏已鋪好的地磚，使用“高精砌體”施工工藝，通過預(yù)排版+精心施工，全面提高施工質(zhì)量?；贐IM 的屋面廣場(chǎng)磚排布整體效果如圖5 所示。

圖5 基于BIM 的屋面廣場(chǎng)磚排布整體效果圖

4 質(zhì)量保證措施

4.1 技術(shù)交底

廣場(chǎng)磚排版深化完成后，導(dǎo)出三維漫游效果BIM模型，采用720 云軟件打開以漫游形式結(jié)合模型向建施工隊(duì)伍進(jìn)行三維模擬技術(shù)交底，對(duì)屋面整體大面排版、分倉(cāng)縫位置、特殊部位節(jié)點(diǎn)處理方式等的廣場(chǎng)磚排版要求進(jìn)行逐級(jí)交底。不僅讓工人直觀了解交底意圖，貼磚工人也能很快理解施工方案，在模型中，增加索引展示屋面鋪磚細(xì)部節(jié)點(diǎn)做法，結(jié)合優(yōu)化的方案，將這些節(jié)點(diǎn)更好地展示出來，使交底內(nèi)容更加直觀、形象，也讓工人對(duì)這些位置的施工工藝更加了解，可以更好地用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

BIM 技術(shù)在屋面工程的施工管理上不斷優(yōu)化并深度應(yīng)用，可以大大提高屋面廣場(chǎng)磚的施工效率，強(qiáng)化廣場(chǎng)磚對(duì)于其他專業(yè)的深化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性，通過施工過程的質(zhì)量控制、優(yōu)化施工方案進(jìn)一步提高施工品質(zhì)，確保本工程住院樓A 棟榮獲“魯班獎(jiǎng)”工程。

4.2 質(zhì)量監(jiān)控體系

借助廣聯(lián)達(dá)開發(fā)的BIM 5D 平臺(tái)軟件創(chuàng)建實(shí)時(shí)共享的質(zhì)量監(jiān)控管理體系，項(xiàng)目質(zhì)檢員將廣場(chǎng)磚施工過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題實(shí)時(shí)上傳至BIM 5D 平臺(tái)，并同步標(biāo)記在BIM 模型中，對(duì)質(zhì)量問題實(shí)現(xiàn)全過程跟蹤，督促勞務(wù)隊(duì)組及時(shí)整改。

4.3 施工過程質(zhì)量控制

廣場(chǎng)磚施工過程中，項(xiàng)目管理人員根據(jù)模型進(jìn)行施工過程中的質(zhì)量控制，嚴(yán)格把關(guān)分倉(cāng)縫位置、磚縫大小、寬窄、深淺、均勻一致，坡度準(zhǔn)確等，基于BIM 模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量、尺寸核準(zhǔn)等，確保屋面排磚BIM應(yīng)用落地，提高工程質(zhì)量。

4.4 廣場(chǎng)磚模型交付

廣場(chǎng)磚交付模型必須通過相關(guān)單位的模型審核，審核通過后交付使用。模型交付前對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行三維施工模擬技術(shù)交底。交付的模型必須包含專業(yè)信息，可對(duì)施工全程的信息進(jìn)行反查。

5 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)二維排磚不能直觀地展現(xiàn)出預(yù)期效果，通過BIM 技術(shù)使這一缺陷得以彌補(bǔ)。而且，廣場(chǎng)磚三維模擬排磚形象逼真，直接反映出整體鋪裝效果、細(xì)部做法和工序，給建設(shè)單位在樣品選樣時(shí)提供了強(qiáng)有力的參考。在進(jìn)行模擬排磚時(shí)，可以對(duì)磚的數(shù)量進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)，并且精確到各分倉(cāng)縫區(qū)域內(nèi)需要的廣場(chǎng)磚數(shù)量及大小，以便鋪裝工人提前做好裁磚工作，防止因現(xiàn)場(chǎng)切割不當(dāng)而導(dǎo)致廣場(chǎng)磚的材料損耗，也大大提高了現(xiàn)場(chǎng)鋪裝施工效率。因此，將BIM 技術(shù)運(yùn)用于裝飾飾面磚工程中進(jìn)行模擬排磚，是一個(gè)可行并值得推崇的方法。

本工程依托BIM 技術(shù)深度應(yīng)用給項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)管理提供了扎實(shí)的理論指導(dǎo)，除屋面廣場(chǎng)磚進(jìn)行創(chuàng)優(yōu)深化工作外BIM 團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目前期場(chǎng)地布置策劃、主體施工方案優(yōu)化、地下室綜合管線、室外管網(wǎng)等相關(guān)應(yīng)用工作上提供了多項(xiàng)落地成果，在提升項(xiàng)目科學(xué)化、精細(xì)化管理水平提供了極大幫助。

本文對(duì)BIM 技術(shù)在屋面廣場(chǎng)磚創(chuàng)優(yōu)管理中的應(yīng)用工作進(jìn)行系統(tǒng)性總結(jié)，供企業(yè)內(nèi)部同類工程的創(chuàng)優(yōu)工作參考與借鑒。