陳亞軍 劉德才 楊南貴

(中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 410004)

近年來，BIM技術(shù)在我國的工程建設(shè)當(dāng)中，無論是設(shè)計領(lǐng)域還是施工領(lǐng)域，都得到了空前的發(fā)展，得到了越來越多的應(yīng)用[1，2]。特別是國家住建部剛剛頒布的《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，要求全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，更是將BIM技術(shù)的關(guān)注熱度推向一個新的高度。如何將BIM技術(shù)應(yīng)用得更廣、更有效，是我們現(xiàn)在亟須思考的問題。鋼筋工程施工是整個建筑工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要難點(diǎn)包括識圖難、容錯率低、搭接復(fù)雜等。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到鋼筋工程是非常有意義的。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用在鋼筋工程的特點(diǎn)

1.1 傳統(tǒng)二維圖紙的不足之處

傳統(tǒng)的施工配筋圖是將三維空間的問題轉(zhuǎn)化為二維平面問題進(jìn)行分析，在三維空間模型轉(zhuǎn)化為二維平面模型的過程中，必然會有數(shù)據(jù)的丟失，實際情況中鋼筋的布置情況也不能直觀準(zhǔn)確地被表達(dá)出來。在根據(jù)二維圖紙進(jìn)行施工作業(yè)時，因為不具備直觀性，若不仔細(xì)識圖，在施工中很容易發(fā)生鋼筋的“錯、漏、碰、缺”等問題，嚴(yán)重影響施工進(jìn)程和施工效率。

1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用在鋼筋工程的優(yōu)勢

基于BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，大大提高了建筑業(yè)的生產(chǎn)效率，提升建筑工程的集成化程度，使設(shè)計、施工到運(yùn)營整個生命周期的質(zhì)量和效率顯著提高，給建筑業(yè)帶來巨大的效益。對于鋼筋工程的應(yīng)用，主要有以下優(yōu)勢：

1)三維可視化功能?；贐IM技術(shù)的鋼筋工程模型是通過建立包括各種尺寸、形狀的三維鋼筋模型，通過合理組裝，實現(xiàn)二維平面圖紙向三維空間模型的轉(zhuǎn)變，具有系統(tǒng)性、易識別性。從而直觀地反映出每一根鋼筋的搭接和安裝效果以及存在的問題，就算是非建筑行業(yè)的人員也能清晰的看出鋼筋設(shè)計意圖。

2)鋼筋算量功能。鋼筋使用量在建筑成本中占有很重的比例，而人工計算鋼筋量常常會有計算錯誤產(chǎn)生，BIM技術(shù)在整個鋼筋工程的應(yīng)用，可以涵蓋鋼筋預(yù)算算量、鋼筋翻樣算量、鋼筋施工算量、優(yōu)化配筋率等等。利用BIM技術(shù)導(dǎo)入完成建立的配筋圖，能精準(zhǔn)的計算鋼筋正確的數(shù)量，減少了不必要的浪費(fèi)，同時節(jié)省了許多計算的時間。

3)施工模擬功能。這是BIM技術(shù)中最顯著的優(yōu)勢，利用BIM強(qiáng)大的建模、渲染、動畫功能，能夠真實地模擬出各個階段鋼筋工程的施工過程。本質(zhì)上是以三維靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，使進(jìn)度計劃作為時間因素實現(xiàn)建造過程的4D動態(tài)模擬，可以貫穿整個施工過程[1,3]。每一根鋼筋如何搭建、安裝都清晰地展現(xiàn)在人們面前，無論是施工方案策劃還是技術(shù)交底講解，通過4D動態(tài)模擬，都有巨大的意義。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用在鋼筋工程的實現(xiàn)方法

事實上，BIM是一種理念，是運(yùn)用各種BIM類軟件[4]，建立建筑工程各種信息模型，而Revit的推廣，使得BIM理念得到了廣泛的認(rèn)可。Revit作為當(dāng)前最熱門的BIM軟件之一，能解決多專業(yè)的問題，不僅有建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備，還有協(xié)同、遠(yuǎn)程協(xié)同，帶材質(zhì)輸入到3DMAX的渲染，云渲染，碰撞分析，綠色建筑分析等功能。Revit是在房建領(lǐng)域使用最多的軟件，有應(yīng)用于房建的系統(tǒng)模塊，但是沒有專門針對路橋領(lǐng)域的系統(tǒng)模塊。

而對于鋼筋模型的建立，也是需要依附在混凝土模型之中，不能單獨(dú)建立，靈活性小，因此需要運(yùn)用Revit中的“族”功能[5-7]。族在BIM流程中占有重要的地位，按照特性、參數(shù)等屬性分類歸檔而成的數(shù)據(jù)庫，分為系統(tǒng)族和自建族。對于鋼筋模型，由于鋼筋的大小、長度、形狀多變，因此我們需要自己創(chuàng)建鋼筋族模型，對于形狀相似的鋼筋，我們則可以在創(chuàng)建模型時引入?yún)?shù)化功能，調(diào)整不同數(shù)據(jù)，生成不同鋼筋模型。所有部位鋼筋的族全部建立完成之后，即可根據(jù)配筋圖紙進(jìn)行鋼筋的拼接、搭設(shè)。在這個過程中，我們需要充分的了解鋼筋的搭接方法，理清各個部位鋼筋的層次關(guān)系以及邏輯關(guān)系。同時也可以在模型發(fā)現(xiàn)圖紙上的錯誤之處，減小施工出錯率，保證施工進(jìn)度。

當(dāng)三維模型建立完成時候，將其導(dǎo)入至Naviswork之中，進(jìn)行4D動態(tài)施工模擬的轉(zhuǎn)化[8]。Naviswork是眾多BIM軟件中的一個，包括“渲染、漫游動畫制作、對象動畫、三維審閱、碰撞檢查、施工模擬”等功能，能夠直接兼容Revit格式并利用Revit建的模型進(jìn)行各種操作。

3 工程實例

3.1 鋼筋工程BIM模型創(chuàng)建步驟

1)收集鋼筋等相關(guān)數(shù)據(jù)；2)創(chuàng)建Revit鋼筋族構(gòu)件；3)建立Revit場地模型并導(dǎo)入鋼筋族進(jìn)行拼裝；4)運(yùn)用Naviswork完成4D施工模擬制作。

3.2 信息收集

本案例為長沙市漁業(yè)路延長線道路工程隧道底板鋼筋的BIM模型建立，隧道主體結(jié)構(gòu)為雙孔箱涵鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，需要收集的數(shù)據(jù)包括每根鋼筋的尺寸、形狀數(shù)據(jù)，其中鋼筋構(gòu)造圖如圖1所示。

3.3 創(chuàng)建Revit鋼筋族構(gòu)件

通過Revit中的自定義族模塊，細(xì)化到每一根鋼筋模型的建立，根據(jù)隧道底板鋼筋構(gòu)造圖的特征可知鋼筋以構(gòu)造圖中的鋼筋為單位，沿隧道方向布置，所以鋼筋每延米都是相同的，因此建立完單根鋼筋之后，根據(jù)鋼筋每延米的數(shù)量與間距進(jìn)行列陣操作。圖2和圖3分別為底板彎起鋼筋和底板鋼筋防裂網(wǎng)片的族構(gòu)件。為增加鋼筋族構(gòu)件的靈活性，引入?yún)?shù)，通過調(diào)整參數(shù)的變化而達(dá)到模型尺寸的改變，如圖4所示。

3.4 建立Revit場地模型并導(dǎo)入鋼筋族進(jìn)行拼裝

利用Revit中的場地選項建立場地表面模型，再通過Revit中的“載入族”功能，如圖5所示。將鋼筋族構(gòu)件依次載入并進(jìn)行拼裝，拼裝完成如圖6所示。對于族的命名需有規(guī)律且統(tǒng)一，這樣做可以使之后的模擬處理起來更加快捷方便。

3.5 運(yùn)用Naviswork完成4D施工模擬制作

鋼筋模型建立完成之后，導(dǎo)出為NWC文件格式，再用Naviswork軟件打開，如圖7所示。通過其中的Timeliner處理，將施工過程設(shè)置成以日、周、月為時間單位，按不同的時間間隔對施工進(jìn)度進(jìn)行正序模擬，形象地反映施工計劃和實際進(jìn)度，如圖8所示。隨后通過Animation創(chuàng)建動畫，如圖9所示，將其與Timeliner合并；最后利用presenter渲染功能對場景渲染，導(dǎo)出AVI格式文件即鋼筋工程施工模擬4D動畫。

4 結(jié)語

本文對BIM技術(shù)在鋼筋工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的介紹，利用Revit中的族功能對鋼筋工程模型進(jìn)行創(chuàng)建。研究表明BIM技術(shù)擁有一定的靈活性，將BIM技術(shù)應(yīng)用到鋼筋工程當(dāng)中，大大減小了配筋圖的識別難度，提升施工預(yù)算的精度和施工效率，排除施工風(fēng)險，實現(xiàn)BIM技術(shù)在施工領(lǐng)域的新突破；同時也表明BIM技術(shù)除了能夠?qū)κ┕みM(jìn)行宏觀的把控，而且還能夠應(yīng)用于多種分部分項工程以及其細(xì)化的工序。然而，僅僅掌握BIM技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，對BIM技術(shù)應(yīng)用的前期，是要充分了解現(xiàn)場施工工序以及工藝，將BIM技術(shù)用在刀刃上。同時，將鋼筋作為構(gòu)件獨(dú)立進(jìn)行創(chuàng)建，不但能節(jié)省掉許多鋼筋算量運(yùn)算的時間，更能夠減少建筑成本的支出，但目前此項技術(shù)應(yīng)用在實際工程中還未完全普及，只有進(jìn)行全面推廣和應(yīng)用，才能體現(xiàn)BIM技術(shù)的最大價值。