文｜中鐵北京工程局集團北京有限公司 秦超紅

0.引言

砌體結(jié)構(gòu)是工程項目的重要組成部分，施工內(nèi)容主要包括砌筑墻體、構(gòu)造柱、門框柱、系梁、過梁等[1]，運用傳統(tǒng)的施工方式與現(xiàn)場管理條件難以實現(xiàn)精細化，導(dǎo)致施工現(xiàn)場對原材料切割的隨意性較大，材料浪費、損耗嚴重[2]，工程項目砌體結(jié)構(gòu)施工在成本、質(zhì)量、進度上面臨很大的壓力，在安全文明施工、綠色環(huán)保方面問題也較為突出。因此，砌體工程傳統(tǒng)管理方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求，采用以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)的信息化施工管理模式迫在眉睫。

1.工程概況

容西片區(qū)A 單元安置房及配套設(shè)施項目A2 標段位于雄安容西片區(qū)西部,西至安大線北延線，東至段沙大街，北至豪丹路，南至津保路，S333 省道為東西向橫穿施工現(xiàn)場。本工程總建筑面積約51.6 萬m2，其中地上建筑面積34.00 萬m2，地下建筑面積17.60 萬m2。主要工程包括：35 棟住宅樓、1 所初中、1 所幼兒園、1 所小學(xué)、1個鄰里中心、1 個社區(qū)中心40 棟單體以及地下車庫。該項目二次結(jié)構(gòu)砌筑量5.2 萬m3，地上結(jié)構(gòu)采用A3.5B05 蒸壓加氣混凝土砌塊，使用DM5.0-HR 干拌砂漿進行砌筑。由于該工程體量大，工期緊，主體結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、裝修施工同步流水作業(yè)，施工質(zhì)量、數(shù)字化要求高，為此項目采用BIM技術(shù)進行砌體工程施工管理，本文以小學(xué)為例就BIM 技術(shù)在砌體工程施工管理中的應(yīng)用進行詳細介紹。

2.砌體工程傳統(tǒng)管理方式

砌體工程施工前，技術(shù)人員需要根據(jù)規(guī)范要求在CAD 圖紙上進行構(gòu)造柱逐一布置，系梁及過梁則需在技術(shù)交底中逐一列明標高。工程量計算多采用技術(shù)員手算，計算過程復(fù)雜，比如豎向砂漿體積=墻長/磚長度×墻高×墻寬×豎向灰縫厚度、水平向砂漿體積=墻高/磚高度×墻長×墻寬×水平灰縫厚度、砌筑量=墻體總體積-混凝土構(gòu)件體積-砂漿體積，或者由技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗值得出砂漿量和砌筑量（1m3砌筑量=1/（(砌塊長度+豎向灰縫寬）×（砌塊高度+水平灰縫寬）×砌塊寬度））。傳統(tǒng)管理方式使得現(xiàn)場技術(shù)人員工作量大，無法提供精確地砌體排磚圖，工程量計算精度低，技術(shù)交底主要以文字內(nèi)容體現(xiàn)，工人理解較為困難。

3.基于BIM 技術(shù)的砌體工程施工管理

3.1 構(gòu)造柱、系梁、過梁等混凝土構(gòu)件布置

根據(jù)小學(xué)建筑結(jié)構(gòu)施工圖紙，利用Revit 軟件建立小學(xué)整體BIM 模型[3]，小學(xué)二層BIM 模型如圖1 所示，結(jié)合品茗HiBIM 土建深化軟件，對小學(xué)構(gòu)造柱、水平系梁、過梁按照規(guī)范及設(shè)計要求進行合理布置。構(gòu)造柱類型選擇上下斜槎構(gòu)造柱，構(gòu)造柱斷面為200×墻寬,馬牙槎伸入墻體60mm，高度為250mm，先退后進，底槎高度按照底砌高度確定，根據(jù)規(guī)范要求的位置及間距進行構(gòu)造柱批量布置。按雄安規(guī)定在墻體半高處設(shè)置水平系梁，梁高240mm，門洞上方設(shè)置現(xiàn)澆過梁，梁高180mm，門洞口抱框柱按照規(guī)范要求進行布置。小學(xué)二層某面墻構(gòu)造柱、系梁、過梁等混凝土構(gòu)件布置效果如圖2 所示。

圖1 小學(xué)二層BIM 模型

圖2 構(gòu)造柱、系梁、過梁等混凝土構(gòu)件布置效果圖

3.2 砌體排磚布置

構(gòu)造柱、系梁、過梁、抱框柱等混凝土構(gòu)件布置完成后，利用品茗HiBIM 土建深化軟件中的砌體排磚、調(diào)整磚長、換磚等功能進行砌筑墻體排磚。墻體采用蒸壓加氣混凝土砌塊，全順方式組砌，砌塊尺寸為600mm×200mm×240 mm，水平灰縫和豎向灰縫厚度取 10mm，灰縫上下錯位1/2 砌塊長，底槎為三層實心磚，砌塊墻頂端與梁或樓板底頂緊，墻頂空隙部位根據(jù)空隙大小采用混凝土實心磚斜砌、砌塊平砌和干硬性砌筑砂漿捻實三種方式進行處理。小學(xué)二層某面墻砌體排磚效果如圖3 所示。

圖3 砌體排磚效果圖

3.3 生成施工圖紙

基于排磚效果圖，生成每面墻的砌體排磚圖及排磚明細表，并導(dǎo)出CAD 圖紙，如圖4、圖5 及表1 所示。排磚圖中明確標出結(jié)構(gòu)一米線、門窗洞口位置尺寸、砌體磚排布位置尺寸等信息，并配以必要的文字說明。同時將優(yōu)化排磚施工圖生成二維碼，張貼在現(xiàn)場對應(yīng)墻體上，施工時在現(xiàn)場用手機移動端掃描二維碼，即可查看每道墻的排磚圖，指導(dǎo)工人砌筑，也可據(jù)此檢查工人施工準確性。排磚明細表中列出每塊磚的規(guī)格尺寸，據(jù)此可實現(xiàn)砌塊在后臺的集中切割，減少環(huán)境污染，提高工作效率。

圖4 砌體排磚剖面圖

圖5 砌體排磚三維視圖

表1 排磚明細表

3.4 工程量提取

砌體排磚完成后，利用品茗HiBIM 軟件可批量導(dǎo)出每面墻的砌筑量，基于Revit軟件的工程量統(tǒng)計功能可批量提取構(gòu)造柱、水平系梁、過梁等構(gòu)件混凝土用量以及墻體總體積，進而獲得砌筑砂漿用量。小學(xué)二層砌體結(jié)構(gòu)工程基于BIM 技術(shù)計算的砌筑及砂漿用量與技術(shù)員手算所得工程量見表2，由于技術(shù)員在手算過程中未考慮內(nèi)部小型門洞口的扣減及其他細部問題，砌筑工程量一般比實際偏高，混凝土構(gòu)件未考慮窗臺及門垛等，所得工程量則偏低。由此可見，與傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)工程量計算方法相比，該方法計算速度快、結(jié)果精度高，滿足施工過程技術(shù)人員提量需求，使現(xiàn)場材料消耗得到有效把控，避免材料浪費，節(jié)約項目成本。

表2 工程量計算結(jié)果分析表

3.5 混凝土構(gòu)件模板預(yù)加工

在已有砌體結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，利用BIMMAKE 軟件，對構(gòu)造柱、系梁、過梁等混凝土構(gòu)件進行模板配置，如圖6 所示，并生成明細表，匯總模板總量。項目可根據(jù)模板總量進行成本控制，工人可在施工前將大部分模板進行集中批量預(yù)加工，相對于施工過程中模板零散加工，不僅節(jié)約時間，提高效率，還可節(jié)約材料。

圖6 構(gòu)造柱模板配置效果圖

3.6 可視化技術(shù)交底

基于BIM 模型，利用LUMION、BIMFILM等軟件，進行砌體結(jié)構(gòu)工程施工過程模擬，生成砌體工程施工模擬動畫，利用視頻、三維截圖等方式將施工工藝、施工順序進行詳細解讀，如圖7 所示，方便操作人員直觀理解、操作，提高技術(shù)交底質(zhì)量，為現(xiàn)場施工提供可靠的技術(shù)保障[4]。

圖7 砌體工程施工工藝模擬

4.總結(jié)

本文通過對砌體工程傳統(tǒng)管理方式與基于BIM 技術(shù)的新型管理方式的對比分析，可知基于BIM 技術(shù)的砌體工程管理方式不僅可以直觀展示砌體工程的構(gòu)件布置、砌體排磚、模板配置等，還可以精確計算砌體工程各項工程量，且后期工程量提取方便，能夠有效提高技術(shù)人員工作效率，因此該方法也將成為今后砌體工程深化設(shè)計的主要方法之一。

本文基于BIM 模型進行砌筑、砂漿及混凝土工程量統(tǒng)計，減少材料浪費，為成本核算、工程結(jié)算提供數(shù)據(jù)支持；基于導(dǎo)出的砌體排磚圖、模板配置圖，實現(xiàn)砌塊、模板的集中切割，提高施工效率，減少環(huán)境污染；制作可視化技術(shù)交底動畫，使現(xiàn)場工人能夠直觀了解施工過程，掌握施工重點，保證施工質(zhì)量。今后，我們還會將AR 技術(shù)與砌體工程深化設(shè)計相結(jié)合，進一步加強砌體工程現(xiàn)場管理水平，確保BIM模型信息與現(xiàn)場保持一致，為項目后期數(shù)字化運維奠定基礎(chǔ)。

需要指出的是，本文在砌體排磚過程中，由于該樓層管線較少，未考慮管線洞口預(yù)留對砌體排磚的影響，在管線復(fù)雜的地下室進行砌體排磚時應(yīng)提前進行管線洞口預(yù)留，充分考慮管線洞口對排磚效果的影響。