郭芳炳

(福建一建集团有限公司 福建三明 365001)

0 引言

BIM技术计算机应用软件在工程项目中应用后，工作效率和经济效益显著提高。开工前BIM技术模拟建造大大减少了工程纰漏和返工率，更有利于控制施工进度与成本。在工程各阶段管理中应用，能精确直观反映项目进展情况，可提早策划针对性强且有效的措施方案，使项目管理事半功倍、效益明显。本文就BIM技术在斜屋面复杂结构施工中的应用探索为例，为类似工程施工及项目管理提供参考。

1 基本概况

本工程为城市商住楼建筑，其中6#楼、7#楼、8#楼共有一层地下室，考虑到周边环境道路的高程及屋面防渗漏功能，地下室及住宅楼屋面设计为斜板屋面结构，结构上部进行防水、绿化、道路或铺装面层。 地下室主体结构由框架柱、地下室外墙、剪力墙及地下室梁板组成，地下室结构屋面为斜板屋面，有多个坡度：1.11%、1.55%、1.5%，车道口屋面坡度6.977%。三栋主楼为框剪结构，屋面设计为多坡向复杂斜屋面结构，坡度为1.5%～2%，如图1所示。设计斜屋面结构主要对结构防渗漏功能有很大作用，减少屋面因排水不畅而造成积水产生的渗漏，从而提高屋面钢筋混凝土结构的耐久性能，保证使用性能。斜屋面结构存在多个坡度及坡向，标高较多，结构复杂，施工难度较大。施工前采用BIM技术[1]模拟建造，可以直观看到复杂的斜屋面建筑结构三维实体模型，并模拟施工。在施工中将出现的问题，应在施工前及时处理，从而提高施工质量和效率。

图1 楼栋屋面斜顶板结构找坡

2 BIM技术施工应用

2.1 斜屋面结构BIM技术施工应用流程

项目管理应用BIM技术系统进行项目整体策划管理，能使项目管理和施工更加简洁有序并高效。复杂的斜屋面结构施工前，先使用BIM技术软件建模，用BIM模型核对复杂斜屋面结构的图纸，模拟并掌握建造过程中的难点、重点及图纸纰漏；参照建模的成果、施工动画，进行施工策划，根据施工计划进行管理。

2.2 BIM技术解决施工难点

多坡向结构斜坡板施工难度较大，施工需要精心策划，精确进行施工测量控制及组织实施。斜顶板屋面模板安装施工中的标高、尺寸及位置控制，是施工中结构成型质量控制的关键。采用BIM技术模拟建造斜屋面建筑实体模型，可以让2D的设计图纸[2]直观展现三维实体视图，如图2所示。技术人员可根据需要查看建筑实体的细部构造及组合关系，及时发现各种可能出现的设计图纸问题[2]，及施工中应注意的事项。

图2 住宅楼层结构找坡屋面BIM建模图示

该工程室外周边环境为坡向地形及首层各房间使用功能的不同，设计主楼及店面范围内地下室结构顶板标高较多，6#楼、7#楼、8#楼各主楼建筑+0.000 m高程不同，主体板面形成高低坎面，主楼外地下室顶板(斜板屋面)为多坡度多坡向斜板，穿插交错、结构复杂。施工前用BIM技术软件模拟建造，直观显示建筑实体结构细节。技术人员根据需要操作可看到各构件的材料、标高、尺寸和相对位置。查看模拟动画施工，可发现按照设计图纸施工时，工艺上可能存在的问题，就可在施工前对应设计图纸及施工工艺进行技术及施工顺序调整。如不同顶板标高处梁顶、梁低标高与顶板标高的对应关系，以及梁与梁、梁与柱等各构件的对应关系。技术人员根据需要查看三维视图，更为直观解决众多细部节点及施工图中存在的冲突、错误及纰漏。这种工作效率，在单独核对平面设计图纸上，是难以达到的。

地下室斜屋面顶板与主楼区不同标高顶板穿插组成一个复杂的高低坎结构，交接处可能会存在梁高度不能满足高低坎板块连接尺寸要求的问题。技术人员应用BIM技术直观看到模型中梁与板连接空缺，或者梁与梁连接空缺部位，如图3所示。可根据施工工艺、标准规范或设计大样节点构造处理，BIM技术可根据实际试行调整梁顶标高。在三维视图中，可直观看出是否满足要求。设计文件中有处理该节点构造的大样图，按大样图处理连接，设计文件中没有处理方案也无标准规范的，应联系设计单位另行出图或变更文件处理。应用BIM技术可以提前解决设计或施工存在的问题，如图4所示。

图3 构件连接空缺

图4 构件连接空缺已调整

2.3 BIM技术在模板施工中的应用

斜屋面结构标高多、尺寸复杂，模板工程施工难度大，模板安装成为斜屋面结构精确成型的重点和难点。BIM技术在解决复杂结构的施工困难高效直观，各种功能BIM技术软件各有所长，可应用于工程建设各工种、各专业。先进的BIM技术软件让工程建设事半功倍，产生良好的经济效益。

当设计图纸导入BIM技术应用软件，软件可以基本识别转化CAD类等设计图纸。将CAD类设计图识别转化为三维实体图形，核对校正无误后，完成实体的模拟建造。此时的三维实体图形的结构尺寸、标高即是拟建建筑结构完成后的实体结构模型。

模拟实体结构完成后，BIM技术应用软件的模板支架功能，可选择智能布置或手动布置各构件模板与支架；根据建筑安全规范标准安全检查功能，复核BIM技术应用软件设计模板及支架的三维视图是否符合规范标准及现场可操作性；还可根据需要智能优化或手动调整，直至模板支架设计强度、刚度、稳定性达到标准设计要求，符合建设工程安全文明规范，如图5所示。

图5 BIM模板支架设计

BIM技术应用软件的模板支架设计完毕后，模架设计方案调整方便，可以生成图纸方案、计算书、配模配架的材料单；也能进行模板设计优化、成果审阅等各种实用功能。模板工程方案设计、材料配置进入智能化和高效率，减少了复杂结构的施工困难，其建模成果极其直观强大，数据安全可靠，能全面提高方案实施的安全性。

2.4 BIM技术在斜屋面顶板钢筋工程中的应用

在斜屋面复杂结构顶板中，使用BIM技术钢筋工程软件，施工预算、钢筋翻样、料单等功能，事半功倍，数据精确效率高。建立结构模型后，分步识别结构各构件的钢筋标注文字图层，如图6所示。即可将实体结构各构件的钢筋智能布置，自动识别布置主筋、分布筋和构造钢筋等。部分拥挤、复杂难以识别的结构钢筋标注文字，使用手动识别功能也可以单独布置。识别钢筋后，再与原设计图检查核对，BIM技术钢筋工程软件有图纸核查功能，核对无误后即完成实体钢筋布置。

图6 结构中三维钢筋图

BIM技术软件完成实体钢筋布置后，技术人员可根据需求查看各角度的三维钢筋模型信息，直观感受各规格各类型钢筋在实体中的位置及其关系。根据工作需要，BIM技术软件可以统计出钢筋放样图样、钢筋下料单，可以计算各规格钢筋数量、重量、接头数量及分类分层等所需要的数据报表,如表1所示。

表1 钢筋明细表

BIM技术软件在斜屋面顶板钢筋工程中，可以直观查看复杂构造其实体的三维图形，可发现设计钢筋图纸中可能存在的遗漏事项、失误等问题。如设计图中可能出现梁体跨数标注与图形不符、钢筋漏标等纰漏，基本数据参数缺失的就无法建模，错误的数据建模过程能及时发现。根据建模发现的图纸缺陷，施工前与设计单位沟通处理，避免因设计图纸及施工失误造成的损失，使钢筋工程施工减少错漏、返工，提高施工效率、工程质量、安全、进度乃至经济上都将产生良好的经济效益。

2.5 BIM技术应用在斜屋面顶板混凝土工程

BIM技术软件在斜屋面顶板混凝土工程中的应用，主要体现在建立三维建筑结构实体模型后，可在施工前直观感受到施工完成后的结构形状。看到斜层面结构的复杂形状及与各构件间的关系，了解施工的难度及重点工作，合理安排施工工艺和顺序，避免因无序施工影响工程质量及安全产生。

2.6 BIM技术在斜屋面顶板的施工管理

施工管理是整个工程项目品质的重要基础，应建立灵活高效、团结精干的项目管理组织机构，加强教育培训。在结构复杂的工程项目中，管理团队系统学习应用BIM技术先进软件，提高管理水平，乃至提高整体施工队伍素质，可以高效率完成斜屋面顶板等施工复杂结构的工程。

使用BIM技术、CAD等先进的计算机工程应用软件，对设计图纸进行相应深化解析模拟建造；采用基于BIM技术的网络计划，对劳动力、机具、资金投入、材料采购进行计算策划。提倡节能、节材、节水、节地和文明环保施工，优选先进技术、先进工艺，对质量、安全、进度、成本有效把控。应用BIM技术先进的系统管理软件可以更高品质完成项目工程，可以对整个项目管理班子进行系统高效的协调管理。先进的BIM工程技术管理可以涵盖项目决策阶段、实施阶段、使用阶段等整个过程，项目的策划、质量、安全、进度、合同、经济、技术等各职能部门都可纳入BIM管理系统统一有序管理，让管理班子在BIM技术系统上直观看到项目管理内容及成果，做到数据共享。管理班子熟练掌握BIM管理系统软件，可以更加高效管理整个工程项目。

3 结语

近年来，随着BIM技术工程系列软件的深入应用和行业的推广，软件功能及使用体验不断改善，先进软件技术的优点日益彰显。不断挖掘软件辅助施工技术在工程中的应用潜力，使建筑斜屋面结构等较复杂构件在施工中变得更为简单。建筑产品在施工前模拟建造出实体模型，可以在施工前预先发现建造过程中可能出现的问题及困难。西江悦A3项目应用各种BIM软件配合施工技术及管理，图纸会审中与设计沟通处理了89条疑问，施工前处置了后期各种问题与困难，项目进展少了障碍，杜绝了系统性安全和质量事故，节省了质量和安全事故的高昂成本损失，质量和效率明显提高，经济效益和社会效益显著。