BIM技術在鄭州市民活動中心項目的施工應用

顧衛東

【摘要】本文通過對鄭州市民活動中心項目的施工重難點分析以及基于BIM技術的應用對策，采取BIM技術模型與施工組織設計交底相結合，機電模型與土建結構施工相結合為施工現場提供了真實可靠的數據，取得了實際良好效果，其他同類或類似的大型公共建筑施工提供借鑒和指導。

【關鍵詞】BIM技術；難點分析；應用對策；實際效果

【中圖分類號】TU94

【文獻標識碼】A

1、工程概況

鄭州市民活動中心項目第二標段工程的建設位置位于鄭州市民公共文化服務區東側，臨湖路以西、雪松路以東、傳媒南路以南、文博大道以北區域。本工程共劃分為4個分區，分別為A1區、A2區、A3區、A4區，包括群藝館、雜技館、青少年發展中心、婦女兒童中心、市民健康中心及附屬工程等?？偨ㄖ娣e134983平方米，地上面積65295平方米（其中雜技館7243平方米，群藝館19262平方米，婦幼中心14342平方米，青少年活動中心14681平方米），地下面積，分二層，建筑面積69688平方米。整個工程基礎采用灌注樁+獨立基礎，結構除屋蓋部分為鋼結構外，其余均為鋼筋混凝土框架結構，其中雜技館為“蛋”形形狀，橢圓、弧形結構組合。

2、施工的重難點分析

2.1橢圓、弧形軸線多，基礎、柱、梁和墻定位難，軸線定位是質量控制的重點（如圖1所示）

布網前首先對業主提供的測繪成果復測，對比數據，在測量規范的誤差范圍內作平面起算依據，然后根據地形特點和基坑形狀，一級導線布設施工測量控制網。先沿基坑四角新建K1～K4四個控制點，在長邊方向即東西向加密2個點，在短邊即南北向各加1點，控制點各相鄰邊相互通視，便于能夠長期保存，如圖2所示。然后根據設計提供的圖紙各基礎及基坑內各軸線的相對坐標，統一換算成絕對坐標，使用臨近的控制點作為測站點。相鄰的控制點則作為定向點進行測量。

2.2橢圓、弧形墻、梁、超高柱子多，施工難度大，是質量控制的重點

本工程在A1區雜技館入口大廳上空，2-09軸～2-02軸/2-A軸～2-G軸軸線范圍單層柱子較高，層高為11.46m（即從-0.15m～+11.31m，柱子高為11.46m），其中柱截面為由1 200mm。由于柱子高度大，若一次澆筑成型，則對鋼筋、模板的安裝和混凝土的澆筑造成一定的難度，且難以保證施工質量。本工程中的雜技館、群藝館等演出場所較為特殊，有較多弧形現澆混凝土墻體，弧形混凝土墻體施工難度較大，質量控制是重點，如圖3所示。混凝土弧形墻平面位置詳見。

2.3高大模板支撐區域多，安全控制是重點

本工程為公共類建筑，有多處大空間結構，支撐體系均超過高大模板體系的規定。本工程高大模板支撐體系最高范圍在A2區群藝館側臺上空：軸線范圍為1-3軸～A1軸/1-R軸～1-T軸，樓層標高為-0.1m～+26.8m，H：26.9m，局部-6.0m～+26.8，H=32.8m。區域尺寸約18m×12m，如圖4所示。其它區域高度則為18m、15m和11m等。

由此可見，本工程的高大模板支撐體系的區域比較多，施工過程中的安全保證是重點。

2.4機電綜合管線多，密集，深化設計是重點

本工程機電系統包括給排水系統、暖通空調系統及電氣、智能化等專業，各專業較為復雜、管線密集、施工難度大。尤其涉及前期的土建結構施工，管線的預留預埋必須提前到位，尺寸、標高的定位相當重要，故而，提前進行深化設計是重中之重。

3、基于BIM技術的應用對策

3.1 BIM技術的應用首要第一步就是繪制軸網的底圖

對于大型公共建筑，橢圓、弧形軸網的測量定位難度很大，應用BIM技術指導施工非常的必要，特別是校對各構件的連接尺寸、標高、結構的預留預埋以及機電管線的綜合布置在本工程顯得尤為重要。故而，BIM技術的應用首要第一步就是繪制軸網的底圖。如果僅根據設計院提供的圖紙電子版直接鏈接至REVIT中進行選取軸網，那么在實際應用中就會出現一定的偏差，因為建筑、結構以及管道等專業設計圖往往存在較多差異，同時相對大型建筑結構的設計圖紙，基本上在CAD中將整個建筑分區域制作成BLOCK出圖，整個軸網以分區整合的形式鏈接REVIT中，誤差將會很大。就本工程而言，所含四個區獨立設計，單獨出圖，電子版圖紙亦然，且四個區均存在不同半徑形成的相互連接而成的弧形軸網，就電子版CAD圖紙，其弧形軸網與建筑單獨軸網仍然存在差異，如將四個區整合一起，雖然進行驗測，但誤差還是存在，個別軸線的構件相對尺寸和位置甚至達到50mm，所以依照BIM技術的尺寸不可修改性，就非常有必要進行軸網底圖的CAD繪制以及各個柱、墻體的獨立繪制，在繪制過程中可以及早發現和解決存在的問題，為后續形成最終的實體效果創造必要條件。然后再根據現場實際場地的標高、條件進行后續結構的繪制工作，這樣才能保證與施工的實際結合，從而解決實際問題。

3.2 BIM技術模型的虛擬演示，可以直觀地展示實際效果

對于橢圓、弧形墻、梁等結構構件，BIM技術的虛擬演示，可以直觀地展示實際效果，為現場實際施工人員提供感性認識，特別是一些復雜的，在二維平面中很難顯示的部位，BIM技術就顯得難能可貴。利用BIM技術所形成的模型、圖片、動畫模擬輔助現場進行技術交底，指導施工作業隊伍施工，讓現場實際操作人員在大腦中形成立體概念，下料時具有可操作性。如本工程中的復雜區域雜技館結構以及舞臺看臺結構等，如圖5、圖6所示。

3.3 BIM技術應用模型展示可直觀判斷危險源，可提前做準備

對于公共建筑大空間區域，如圖7所示。BIM技術在繪制過程中，直接展示最后的實體效果，展示給現場技術、施工人員。對于技術人員，專家論證方案的準備，支撐系統材料的選擇等，會更進一步準備，理解方面會更充分；對于施工管理人員會在安排工作中突出重點，會更提前考慮材料、機械等使用；對質檢人員會和施工現場施工情況對比，直觀快速發現問題；對于安全監督管理人員，通過建立BIM三維模型可以提前對施工面的危險源進行判斷，提前準備施工過程的防護設施，同時對施工操作人員進行安全交底，確保施工現場安全。因此BIM技術應用模型展示是非常有效率，有直觀概念。

3.4機電管線綜合布線，提前深化設計非常必要

對于大型公共建筑而言，機電管線綜合布線，提前深化設計非常必要，特別是在土建結構施工過程中，管線的預留預埋工作相當重要，利用BIM技術，根據規范、設計等要求，按照管線的排距、標高提前將各專業的管線繪制，可以提前發現問題，尤其是管線碰撞問題、結構件預留洞口、套管標高問題，從而提前解決，為后續管道的順利安裝以及美觀創造條件。另外，涉及密集管線集中某一結構墻體時，可以提前與設計溝通留設較大洞口，如圖8所示。

4、取得的實際效果

4.1 BIM模型與施工組織設計交底相結合

土建BIM模型（如圖9）和機電管線模型（如圖10）的建立，對總體施工組織設計的交底起到非常直觀的作用，效果非常明顯。全體管理人員通過模型的展示和動畫模擬，感性地認識整個工程的最終實體，通過施工組織交底，每個人都對整個工程的施工部署的安排有了必要的認識，而且清楚地了解了工程全貌，立體概念加上二維平面圖紙的理解更加全面。同時，之前對機電專業不熟知有了重新認識，大致清楚了機電管線在整個工程的布置，這對土建專業畢業的學生而言有了直觀的感性認識，這種效果的取得非常珍貴。

4.2機電管線模型與土建施工相結合

機電管線綜合模型的提前建立，對結構施工來說非常重要，特別是管線密集集中穿過某剪力墻，其設計的洞口尺寸不明確，只是在結構總說明中非常模糊地表示≥300～800mm洞口如何加固，而沒有在具體地施工圖中明確表示洞口的尺寸和標高。本機電模型真正地解決了這個問題，直接明確洞口位置、尺寸和標高，為土建正確放置模板盒提供了真實數據。如本工程的中的消防泵房兩處剪力墻管線穿過圖10，真實展現了洞口位置、尺寸和標高情況。

5、結束語：

1）因本工程設計圖紙不是很齊全，且前期沒有建筑輪廓定位圖紙，造成模型的建立是基于拼湊的整體軸網為底圖所繪制，過程中的陸續變更，某些軸網相對尺寸的變化，從而影響模型的正確指導。故而，建議從取得圖紙就先進行CAD軸網和柱子、墻體的繪制，這樣無論怎樣變更，都能及時修正，為后續真實展示效果和得到確切實物量創造必要的條件。

2）建議BIM設計人員在繪制過程中應經常去施工現場，了解施工全過程，且根據實際情況繪制BIM模型，如現場磚胎模、柱基坑與集水坑相交放線等，不但可以真實反映現場情況，而且還能具體解決存在的實際問題。

3）建議BIM設計人員繪制時就發現的問題及時記錄，形成問題清單，而不是在模型中標出問題構件，最后在匯總問題，同時及時反饋給項目技術人員，共同解決問題。

4）建議BIM設計人員通過實際進度分階段反映現場施工實際情況，提供每周甚至每月的實物量，給項目提供確切真實的數據。

5）通過BIM模型以及動畫模擬，定期不定期開展技術交流會，為現場施工人員提供真實的立體體驗。