BIM技術在重慶國際馬戲城項目施工中的應用研究

趙本坤，魏奇科，梁昌祝

（1重慶市建設技術發展中心，重慶400014；2中冶建工集團有限公司，重慶400080；3重慶鼎信建設監理有限公司，重慶400014）

BIM技術在重慶國際馬戲城項目施工中的應用研究

趙本坤1，魏奇科2，梁昌祝3

（1重慶市建設技術發展中心，重慶400014；2中冶建工集團有限公司，重慶400080；3重慶鼎信建設監理有限公司，重慶400014）

基金論文：該論文為重慶市科技攻關計劃項目——建筑工程工業自動化建造技術研究與示范（項目編號：cstc2012ggB30001）項目論文之一。

針對重慶國際馬戲城項目建筑造型復雜、施工難點多、工期緊等特點，通過采用BIM技術建立馬戲城建筑信息化模型，根據BIM模型進行可視化交底、施工質量檢查、工程量統計、施工進度模擬、施工專項方案、機電管線排布及鋼結構制作安裝等技術應用，馬戲城工程項目通過BIM技術的應用明顯提高了工效，縮短了工期，節省了工程成本。

BIM；施工；項目管理；應用研究

0　引言

1973年石油危機爆發，對歐美建筑業提高建設效率和行業效益提出了嚴峻考驗，基于此，1975年Eastman教授在其研究課題中提出了BIM理念。目前美國已經制定了一系列相關BIM標準和指南，多數工程項目也已開始應用BIM技術，并推動BIM研究與應用均走在世界前列；韓國在BIM技術應用上也相對領先，制定了BIM應用技術標準，為建設、設計和施工單位應用BIM技術提供技術依據。我國于2012年正式啟動BIM應用技術標準制定工作，廣東省提出到2016年底政府投資且面積超過2萬m2的大型公共建筑項目和綠色建筑評價項目的設計與施工應當采用BIM技術，上海中心、上海迪士尼、廣州東塔、深圳T3航站樓等工程項目成功應用BIM技術，廣大建設、設計和施工單位都已對BIM技術進行實施與探索。本文就BIM技術在重慶國際馬戲城項目施工應用進行了系統分析研究［1-3］。

1　項目概況

重慶國際馬戲城項目位于重慶市南岸區彈子石組團，北臨南濱路、面對長江。馬戲城項目主表演館建筑面積為21847 m2，建筑高度49.78m，座位數1489座，其結構形式為鋼筋混凝土框架結構，建筑形態通過兩組空間曲線生成兩片相互包裹的曲面，圍合出馬戲劇場的主要空間。其內側曲面圓潤、飽滿，外側曲面舒展平緩，自然延伸為屋面飄帶，造型中兩條扭動流轉的曲線契合了重慶山環水繞的城市景觀與自然肌理，隱喻連綿起伏的群山與曲轉流長的長江，以其獨特外觀效果成就了建筑自身的標志性（圖1）。

圖1　馬戲城工程效果圖

圖2　馬戲城弧形梁、柱結構

2　項目施工難點

2.1造型獨特，施工困難

該項目融匯重慶山水靈動特色，建筑結構造型獨特，內部空間異常復雜，弧形梁、柱、墻交錯穿插（見圖2），與傳統住宅建筑及體育場館有較大差別，僅在理解圖紙和技術交底等方面就面臨巨大挑戰，如何在較短時間內編制完成施工方案并保證工程項目施工質量就顯得更加困難。

2.2工程量計算復雜

該項目存在大量弧形構件，尤其是弧形墻為不規則的雙曲面弧形結構，其結構配筋異常復雜。若采用傳統方法計算混凝土和鋼筋用量將是一件極為繁瑣、復雜、耗時的工作，而其計算的準確程度將直接影響到材料招標采購和供應，從而影響到整個工程項目的施工進度計劃。

圖3　馬戲城主表演館三維BIM模型

圖4　現場施工質量檢查

3　BIM技術在項目施工過程中的應用實踐

3.1可視化交底和施工質量檢查

由于該項目內部空間復雜，需要翻閱大量圖紙、花費大量時間理解設計意圖，對項目各方主體單位進行技術交底以及對施工工人能力水平和施工現場監督管理都提出了嚴峻挑戰。基于BIM模型（見圖3），可以方便察看工程不同標高、不同剖面的平面和三維模型，掌握結構構件的空間關系，充分領會設計人員的表達意圖，提高各方相互協調實施的效率，節省時間。針對該項目施工操作及質量監管，可以將設計資料上傳到手機或iPad等移動終端，現場通過移動終端對BIM模型和施工圖紙進行查看（見圖4），即可在施工現場直接對混凝土結構的尺寸位置、鋼筋的類型、數量、位置以及設備管線的空間交錯關系和標高等進行檢查，使施工檢查快捷化和方便化。

3.2模型快速工程量統計

基于該項目BIM模型信息數據，可以方便統計不同區域、不同標高區間所需各種標號混凝土的工程量，縮短施工預算編制時間，方便制定材料采購計劃和勞務用工計劃，同時可以作為分包結算依據，增強施工成本計劃性和可控性。該項目中存在大量弧形結構且鋼筋配筋復雜，基于BIM軟件直接建立鋼筋三維模型，編制鋼筋加工明細表，明細表中明確了鋼筋的類型、直徑、長度、弧度、彎起角度、數量、加工操作說明等。鋼筋加工人員可以將鋼筋加工明細表中的相關數據直接錄入數控彎箍機等機械設備，提高鋼筋加工自動化和專業化水平，有利于進一步推進鋼筋加工配送產業發展。

3.3施工場地布置和進度模擬

通過建立三維施工場地模型（見圖5），可以更加直觀地掌握生產區、生活區、辦公區、鋼筋加工區、道路和施工塔吊的空間布置關系，發現施工空間沖突等問題，方便不同施工機械進出。將該項目BIM模型導入到進度模擬軟件中，結合施工組織總設計網絡調整圖，將模型不同部分賦予相應時間維度（見圖6），就可以全局把控整個項目實施過程，非常直觀地察看不同節點實施進展，便于在相應時間節點提前完成施工準備工作。

圖5　施工場地三維布置圖

圖6　主表演館二層座椅看臺施工進度模擬

3.4施工專項方案

3.4.1反弧墻模板支撐搭設

該項目主表演館觀眾座椅后設置反弧墻，總長度為112.37m，高14.5m，墻立面弧形最長26.86m，部分墻為雙層弧形墻組合成的風道；墻與墻之間空間寬度為900mm。反弧墻是三維立體形狀，整體空間高大，對模板的定位以及成型要求高；反弧墻在同一剖面內每層的弧度不一致，但在同一標高內的墻體弧度基本一致，導致同剖面模板反復利用率低。通過運用BIM技術搭建反弧墻模板支撐系統（見圖7），精準模擬模板系統、墊木支架、弧形鋼支架、腳手架的搭設工序，輔助模板進行試驗預拼裝，確保反弧墻三維空間定位準確，且對加工預拼裝的鋼梁準確把控鋼梁的弧度。

圖7　反弧墻模板搭設支撐系統

3.4.2牛腿鋼筋節點穿插模擬

該項目工程頂部牛腿節點鋼筋復雜密集，鋼筋如何穿插是土建施工部分中的難點。通過借助BIM技術可視化和可模擬化來深化鋼筋復雜節點的施工工序、相互位置關系（見圖8），減少施工鋼筋碰撞，高效化地解決施工中鋼筋穿插。

圖8　牛腿節點鋼筋穿插

3.5管線綜合布置

該項目為特殊性場館，對空間凈高和空間的舒適度要求較高，由于設計單位沒有作管線綜合布置，若要在施工過程中充分考慮各專業相互協調，將會存在大量變更，導致延誤工期，故施工前對機電管線進行綜合排布顯得尤為重要。該項目通過運用BIM技術將給排水管、消防、橋架、通風等管線模型設置成不同顏色加以區分，根據各個專業技術要求、空間位置、施工可操作性等對管線進行綜合排布（見圖9），不僅能夠直觀、精準地展示管線布置，解決施工中管線碰撞問題，更能通過進行空間漫游體驗空間效果；通過預留施工洞口，還可以避免后期管道穿墻開洞，節省材料和人工，提高施工效率［4-5］。

圖9　BIM管線綜合排布

3.6鋼結構制作安裝

該項目通過BIM技術建立了主表演館屋面桁架、舞臺機械、馬道、吊桿模型，多專業協同作業，檢查設計遺漏與錯誤，減少施工出現碰撞與錯位等，同時還建立了主表演館飄帶幕墻鋼結構模型，進行深化設計，放樣、數控加工、校核。

4　經驗和教訓

該項目通過運用BIM技術明顯提高了施工效率，降低了工程造價，減少了設計變更，但在實際應用中也出現不少問題，需有相應的解決措施。

4.1選擇合適的勞務隊伍

盡管運用BIM技術可以給工程項目提供技術支撐，但是在現場施工應用過程中，應將BIM技術成果形成簡明易懂的材料，選擇合適的施工隊伍并與其技術人員進行充分技術溝通。例如：即使運用BIM技術作了管線綜合排布，但是施工隊伍未按照BIM管線排布報告要求預留洞口、未進行管線的空間排布，仍按照傳統二維圖紙進行施工，或者已經發生了設計變更但沒有及時通知BIM工作者，這都會嚴重影響BIM技術應用效果。

4.2工程量統計和進度模擬的調控

在制定采購計劃、用工計劃時還需要考慮實際施工中的損耗和工人的效率等問題，需要具有豐富施工現場經驗的人員才能提前作出合理的安排，方便統一招標采購，降低工程成本和風險。施工進度模擬可以初步對施工過程全局進行掌控，但實際施工中不可避免面臨設計變更、惡劣天氣、材料短缺、機械設備故障等問題影響整體工程進度，這就需要針對施工進度計劃進行調整與把控。

4.3需要加強對BIM人才的培養

現階段BIM技術人才缺乏，相關崗位人員年齡及業務水平差異大。在BIM技術應用過程中，普遍存在相關人員擅長項目管理但不擅長BIM技術應用或擅長BIM技術應用但缺乏施工現場管理經驗，將項目管理和BIM技術應用聯系起來才能更好地發揮BIM在施工應用中的價值，起到為工程建設增值的作用。

4.4族庫的創建

隨著建筑結構、機電設備和裝飾材料發展，BIM軟件自帶的族庫難以日益滿足模型搭建的要求，而這類族庫的創建對模型搭建者是一個挑戰，若材料設備供應商能夠提供相應BIM模型，這將會顯著提高材料設備應用價值，實現施工單位和供應商的雙贏。

5　結語

重慶國際馬戲城項目全程應用BIM技術，使項目在技術交底、工程量統計、成本控制、進度控制、施工專項方案及機電管線排布等方面的工作效率和工程質量均有了顯著提高，特別是在項目現場管理中，管理人員可以全程掌控項目實施過程，充分發揮了BIM技術為工程建設增值的作用。

［1］彭武.上海中心大廈的數字化設計與施工［J］.時代建筑，2012（5）：82-89.

［2］馬瀧.深圳國際機場T3航站樓的參數化設計實踐［J］.建筑技藝，2011（增刊1）：62-67.

［3］汪永勝，肖杰，葉代英，等.BIM系統在廣州東塔鋼結構施工中的應用［A］//中國鋼結構協會房屋建筑鋼結構分會2013年學術年會論文集［C］.杭州：中國鋼結構協會房屋建筑鋼結構分會，2013：4.

［4］裴以軍，彭友元，陳愛東，等.BIM技術在武漢某項目機電設計中的研究及應用［J］.施工技術，2011，40（21）：94-96，99.

［5］張建平.BIM技術的研究與應用［J］.施工技術，2011，40（1）：15-18.

責任編輯：孫蘇，李紅

施工經驗

圓形框架柱螺旋狀箍筋簡易加工綁扎法

在現代建筑中，圓形框架柱越來越多地得到應用，其設計中往往有螺旋狀箍筋，還有的為HRB400級鋼筋。如某工程圓形框架柱直徑為1200mm，設計有方形箍筋、拉結箍筋和螺旋狀箍筋，間距100mm，其螺旋狀箍筋現場加工綁扎方法如下。

1現場螺旋狀箍筋加工設備制作

采用直徑14～18mm的鋼筋廢料頭加工成直徑為1000mm，高度為100mm的圓形盤，然后把圓形盤卡在鋼筋彎曲機上，用方木楔子固定牢靠，并在鋼筋加工平臺邊距離圓盤200mm處豎向固定普通鋼管1個。

2圓形框架柱螺旋箍筋加工制作

將9m長的鋼筋材料放在鋼筋加工平臺，鋼筋的一端彎曲卡在圓盤上下的肋間，啟動鋼筋彎曲機旋轉，鋼筋就沿著圓盤纏繞在圓盤上，鋼筋的另一端則由豎向鋼管阻擋并滑動，共同作用形成圓弧形狀。纏繞到端頭的時候，停止鋼筋彎曲機旋轉，松動，將鋼筋端頭用扎絲臨時捆綁，形成了螺旋狀箍筋，直徑在1300mm左右。

將加工成型的圓形螺旋狀箍筋運送到作業面，先進行圓形框架柱方形箍筋和拉結箍筋的定位綁扎形成骨架，再將圓形螺旋狀箍筋從柱頂穿套下去，解開鋼筋端頭臨時綁扎，隨后一人順螺旋狀箍筋牽引定位，另一人纏繞綁扎絲，螺旋狀箍筋之間搭接綁扎，圓形框架柱綁扎成型。（摘自：《建筑工人》）

App lication Study of BIM Technology in Construction Projectof Chongqing International CircusCity

For the features of comp lex architecturalmodeling，difficulties-concentrated construction and short construction schedule in Chongqing International circus city project，building informationmodeling for the project isestablished w ith BIM technology.The BIM model isused in visual communication，construction quality check，quantities statistics，construction progress simulation，special construction plan，mechanical and electrical pipeline arrangement，steel structure establishmentand installation，and other technological applications，w ithwork efficiency obviously improved and construction and duration and cost reduced.

building informationmodeling（BIM）；construction；projectmanagement；application study

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.019

TU 712+.1

A

1671-9107（2016）08-0019-04

2016-03-15

趙本坤（1982-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建設工程綠色施工管理和既有建筑節能管理工作。