BIM技術在優(yōu)化鋼筋工程中的應用

BIM技術在優(yōu)化鋼筋工程中的應用王耀耀;韓中偉;李寶江;張驥;孫凱【摘要】隨著BIM技術的發(fā)展完善，將BIM技術應用于建筑工程全生命周期已經(jīng)得到了眾多學者的探討與研究.但是很多模塊僅僅是停留在理論階段,需要進行進一步應用于實踐.鋼筋是鋼筋混凝土結構的骨架成分，對于建筑結構至關重要，但是目前施工過程中鋼筋工程存在錯誤率高，材料浪費、工期延誤、成本效益低等問題.將BIM技術應用于鋼筋工程可以有效的解決鋼筋工程中的難題,達到優(yōu)化設計、精益施工、提高效益等效果.【期刊名稱】《價值工程》【年(卷)，期】2019(038)001【總頁數(shù)】4頁(P128-131)【關鍵詞】BIM技術;鋼筋工程;3D模型;鋼筋構件;可視化交底【作者】王耀耀;韓中偉;李寶江;張驥;孫凱【作者單位】中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021;中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，大連116021【正文語種】中文【中圖分類】TU170引言近年來，隨著BIM技術在建筑工程中的不斷應用，在技術不斷完善、功能不斷更新的同時也給建筑業(yè)帶來了前所未有的變革。通過數(shù)字信息仿真技術模擬施工對象的真實信息，依靠其可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點［1］，有效的保障了設計深化水平、工程管理質量、工期節(jié)約管控、人員安全保障和工程資金效益。本文首先對BIM技術在鋼筋工程中的各方面應用進行分析，然后結合BIM技術在盛京金融廣場項目鋼筋工程中的應用，探討鋼筋工程施工中運用BIM技術的具體方法和所發(fā)揮的積極作用。1項目簡介沈陽“722”工程由業(yè)務樓、裙房及警衛(wèi)用房等部分組成。工程總建筑面積46095m2。業(yè)務樓地上15層，總高度73.0m，警衛(wèi)用房地上兩層。業(yè)務樓為框架-抗震墻結構。項目目標爭創(chuàng)魯班獎，對各分部分項質量要求嚴格。2鋼筋工程難點傳統(tǒng)的鋼筋工程施工是在二維CAD圖紙的基礎上，通過對CAD圖紙進行逐級解讀，然后進行現(xiàn)場交底施工。該施工方法過程繁瑣，容易出錯，尤其當工程量比較大或者工程比較復雜的情況下對于施工人員的挑戰(zhàn)非常大，往往會對工期、工程質量以及資金投入造成較大影響。BIM技術將3D模型與工程進度、資金相結合，形成的BIM5D技術，可以有效解決傳統(tǒng)鋼筋工程中設計不合理、施工質量差、工程進度慢、資金投入不合理等問題。表1傳統(tǒng)方式與BIM應用方式對比施工方式分析評估綜合評價安全質量進度資金綠色施工傳統(tǒng)方式項目各參與方以CAD圖紙為基礎開展施工相關工作，圖紙設計量、出圖量大；施工管理繁瑣混亂、變更量大、錯誤率高、工程進度緩慢；材料浪費嚴重、現(xiàn)場環(huán)保性差較低錯誤率高質量差進度較慢誤工現(xiàn)象嚴重浪費嚴重較難達標問題嚴重施工困難BIM技術應用項目各參與方以BIM3D模型為基礎進行施工相關工作，三維模型深化設計容易理解、標準化管理與施工、材料應用更加合理、現(xiàn)場更加環(huán)保較高標準化施工加快施工進度運用合理符合理想的方法3BIM技術優(yōu)化鋼筋工程特點BIM技術深化結構模型，鋼筋排布更加合理、材料節(jié)省優(yōu)勢明顯利用BIM建模軟件Revit建立結構模型，以結構模型為載體根據(jù)設計圖紙對鋼筋排布進行深化設計，深化設計內容包括：鋼筋構件排布位置、數(shù)量、綁扎方式等。根據(jù)深化設計結果，在Revit中建立與鋼筋構件相對應的族，從而完成鋼筋排布模型，將模型導入Navisworks中進行碰撞檢查，使得鋼筋排布更加合理，減少施工錯誤率以及后期施工中的設計變更。通過BIM技術的可視化對工程模型進行模擬分析，驗證設計的合理性，并且及時找出設計中以及后期施工中可能遇到的問題進行預先處理，也可以利用BIM技術結合鋼筋工程安排計劃進行預演以提高復雜鋼筋工程的可造性。利用夕卜部軟件結合Revit明細表，得到不同鋼筋構件形式、不同型號、不同長度的鋼筋數(shù)量，制作物資采購表，提前與鋼筋廠家聯(lián)系進行備料，精細化物資管理，避免現(xiàn)場出現(xiàn)用料不足或者用料過剩，達到促進管理、節(jié)加快工期、節(jié)約資金的效果。表2鋼筋工程施工交底表鋼筋詳圖箍筋整體詳圖其他備注構件部位上部縱筋/上部貫通筋/角筋下部縱筋/下部縱筋/中部筋梁/板/柱KLXX/LBXX/KZXXWKLXX/WBXX/XZXXKBLXX/XBXX/LZXXKZLXX/ZSBXX/QZXXXLXX/KZBXX/ZHZXX......圖1施工工藝流程圖BIM技術可視化模擬，促進高質量交底與施工將BIM模型導入到Navisworks中，制作漫游動畫，組織施工人員進行可視化交底。結合Navisworks中的測量、注釋、批注等功能對較復雜及容易出錯的部位進行交底。施工人員可以詳細了解到不同位置所需鋼筋構件形式、數(shù)量、鋼筋構件排布形式和綁扎方式。施工人員可以更加充分了解設計意圖、施工步驟及方法。以結構構件為單位，制作以三維鋼筋排布圖形式的交底材料，分發(fā)到施工人員。交底材料包括：①相應構件處鋼筋整體排布模型圖；②鋼筋之間的連接詳圖；③縱筋與箍筋的排布詳圖；④特殊鋼筋的排布詳圖。（表2）三維交底材料較傳統(tǒng)CAD圖紙更加形象易懂，施工過程中根據(jù)交底材料進行鋼筋構件材料的備料、定點吊運、精準化施工，避免施工錯誤，減少施工步驟，縮短施工時間。BIM技術管理模型，促進成本控制和進度控制利用BIM技術對鋼筋工程進行管控，根據(jù)Revit中的明細表數(shù)據(jù)庫對模型進行數(shù)據(jù)整合，快速準確的統(tǒng)計出鋼筋工程中所需不同型號的鋼筋以及不同構件形式數(shù)量，制定物資采購計劃和進場安排。將BIM鋼筋模型導入Navisworks中制作工程進度動畫及資金投入動畫，有效保證工程的工期和成本。BIM技術可以集成化掌控所有參與方的工作計劃編制與施工進程開展情況，通過BIM強大的數(shù)據(jù)聯(lián)動性實時掌握鋼筋工程施工的詳細情況，包括：材料需求與配送、施工節(jié)點的檢查、施工質量驗收、成本投入等。保證了工程各個參與方之間的工作聯(lián)動性，消除了施工過程中資源分配安排之間的矛盾與沖突，大大加快了施工進度，降低施工成本。3.4信息數(shù)據(jù)可重復利用基于BIM軟件Revit所建立的族是依據(jù)項目設計圖紙要求制作而成，將族以構件形式、型號、長度為單位進行編組。由于工程項目鋼筋形式的通用性程度很高，標準化構件占比很大，所以利用BIM建立的族可在其他項目中重復使用。4鋼筋工程施工運用BIM技術指導鋼筋工程施工工藝流程如圖1所示。4.2操作要點4.2.1BIM模型建立首先，利用BIM建模軟件Revit建立BIM結構模型，并進行深化設計。將模型導入Navisworks中進行碰撞檢測，然后將建好的模型分享到BIM數(shù)據(jù)共享平臺進行不同專業(yè)、不同參與方之間的交流洽談。（圖2）其次，根據(jù)設計圖紙中鋼筋構件的詳細情況在Revit中根據(jù)鋼筋規(guī)格、長度、構件加工方式建立鋼筋構件族模型并設置好模型參數(shù)。將各種鋼筋族模型導入Revit模型中完成鋼筋結構模型的建立。（圖3）最后，將建立好的BIM模型轉成NWC格式文件，應用Navisworks軟件進行模型的碰撞檢查以及模型的深化設計。并利用Navisworks的標記、注釋功能將施工中可能出現(xiàn)的問題和施工比較困難的部位進行標記、注釋。（圖4）4.2.2模型明細表統(tǒng)計基于BIM軟件Revit的一鍵統(tǒng)計功能以及Navisworks的Quantification功能，統(tǒng)計結構模型的鋼筋量，以構件形式為單位導出鋼筋量統(tǒng)計明細表，制作鋼筋物料單，與商務部進行算量對比，統(tǒng)計鋼筋備料資金單提交物資部進行鋼筋采購。通過BIM軟件的智能統(tǒng)計技術，既精確了物資采購計劃，又為精益資金管控提供了保障。4.2.3可視化交底會議將建立好的模型轉化為NWC格式文件，導入Navisworks軟件中，制作漫游動畫、施工進度及成本動畫、施工交底詳細材料圖。根據(jù)工程施工特點組建優(yōu)秀的施工團隊，組織施工團隊人員進行可視化技術交底會議。并將交底材料分發(fā)到施工人員手中，使用移動設備可進行實時觀看。（圖5）4.2.4鋼筋構件加工制作根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況在滿足文明施工的前提下合理設置鋼筋加工車間。加工車間的設置位置需要考慮到鋼筋構件的周轉需要，盡量使鋼筋運輸路線最短。圖2BIM模型深化設計圖3鋼筋結構模型鋼筋加工之前必須對鋼筋工人進行專業(yè)培訓和安全教育。為鋼筋工人提供鋼筋構件加工明細單和構件詳圖，嚴格按照加工明細單進行鋼筋的切割和加工。4.2.5鋼筋材料定點投放根據(jù)REVIT鋼筋用量明細，統(tǒng)計結構每部分不同鋼筋構件、規(guī)格材料用量，進行定量定點投放。4.2.6鋼筋工程施工嚴格按照技術交底內容進行施工，工序不得混亂，每個部位都要在將要施工的部位貼掛相應的鋼筋布置圖，施工時嚴格按照鋼筋布置圖上的排列及綁扎順序、位置進行施工。圖4鋼筋模型的碰撞檢查與標注圖5漫游動畫及施工成本、進度動畫4.2.7完工檢查及場地清理鋼筋施工完成后檢查鋼筋排布方式與布置圖的差別，找出差別原因，檢查投放鋼筋材料部位剩余鋼筋情況，并進行清理。5BIM技術優(yōu)化鋼筋排布工程效益進度方面。將BIM技術充分應用于鋼筋工程的整個過程，管理更加合理，避免多余施工步驟。BIM模型可視化交底，施工人員準確無誤的進行施工操作，施工效率高，減少施工錯誤率，避免不必要的工期延遲。質量方面。通過可視化交底，結合鋼筋的三維排布圖，充分掌握鋼筋的綁扎及排布情況，依照交底三維模型材料施工，可以避免鋼筋綁扎的錯誤，達到縮短工期、提高工程質量的目的。圖6鋼筋施工質量綠色施工方面。在鋼筋工程施工前運用BIM技術優(yōu)化選擇最優(yōu)方案，根據(jù)明細表統(tǒng)計進行物料管理及資金管控，更加合理地進行物料管理，從而節(jié)約材料。BIM技術的應用使施工管理更加規(guī)范化、精準化，避免材料的浪費，達到物盡其用的效果，更加環(huán)保。6結語與展望BIM技術在工程中的應用改善了建筑行業(yè)生產效率低下、浪費嚴重的問題，在鋼筋工程中的應用解決施工中質量差、管理混亂、材料浪費、進度緩慢、效益低下的難題。雖然BIM技術已經(jīng)在鋼筋工程中得到了應用，但是建模過程中需建立大量的鋼筋構件族，工作量很大。之后的研究可以對BIM軟件的功能進行更深入的探討，研發(fā)關于鋼筋構件的內部族，減小建模工作量，使得BI