砌體工程綜合排布中的BIM應用

戴 路 武 超 周曉帆 余 洋 劉彥君

中建三局集團有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

在土建施工中，砌體工程是最常見的施工內容之一，砌體工程作為結構工程和機電安裝工程、裝飾裝修工程的銜接點，在施工過程中需要充分考慮多專業的穿插和配合。

由于傳統二維設計的信息是分散的，在通常情況下，土建、機電、裝飾等各專業分包僅考慮到本專業的施工內容，施工過程中往往會出現因專業不協調導致的錯漏和返工，這對總包方的綜合協調管理水平是一個很大的考驗。目前水平較高的項目管理人員能夠通過CAD等二維平面工具對砌體結構進行綜合排布，但該方法工作量大、效率低、易出錯，對人員素質要求非常高，而利用BIM技術的多專業協同以及可視化功能，大大提高了砌體結構綜合排布的效率和準確度。

本文主要闡述了武漢大學大學生體育活動中心項目利用BIM技術進行砌體工程綜合排布的實施過程和方法總結。

1 工程概況

1.1 工程概況

武漢大學大學生體育活動中心項目總建筑面積為37 200 m2，建筑物總長度215 m，總寬度117 m，地下1層為地下車庫與設備用房，地上3層（局部夾層4層）為場館及看臺、座位等，建筑高度（含鋼結構頂）為29.14 m，建筑物由比賽館、訓練館及其配套設施組成（圖1）。

圖1 武漢大學大學生體育活動中心效果圖

1.2 砌體工程概況

本工程墻體主要采用蒸壓砂加氣混凝土精確砌塊，專用建筑黏結劑，專業內墻薄抹灰砂漿。本工程砌體施工與機電管線安裝施工同時進行，如何準確地進行管線洞口、線槽的預留預埋是本工程砌體施工的控制重點。

2 砌體工程主要BIM應用點

本工程砌體施工BIM應用主要采用的軟件有Revit、Navisworks、廣聯達BIM 5D、Auto CAD，通過創建各個專業的BIM模型，進行綜合協調，確定構造柱、圈梁、洞口、過梁、線槽等構件的精確定位，并對砌塊進行排布，確定非標準磚的詳細尺寸，形成砌體綜合排布圖以及砌塊材料需用量表，以此來指導現場砌體施工[1-3]。

3 BIM應用實施流程

3.1 圖紙審核

由于設計圖紙是分專業繪制的，傳統的審圖很難將多個專業的圖紙信息統籌起來綜合考慮。利用BIM技術，通過創建各個專業的BIM模型并整合，利用Revit軟件創建出每個區域的局部三維視圖，即可對砌體工程的設計進行全面的審查，提前發現圖紙中的錯漏問題，并與設計協商解決，避免對施工造成影響。

通過創建BIM模型檢查發現原設計門所在位置與斜梁有沖突，提出設計修改建議后，對門的位置進行了調整（圖2）。

圖2 門位置調整

3.2 砌體結構綜合排布

3.2.1 洞口預留

在砌體結構深化前，應對機電管線進行綜合排布，然后將排布完成的機電模型與砌體模型進行整合，確定預留洞口位置，并在砌體模型中生成預留洞口。本工程利用Revit軟件進行砌體預留洞口模型的創建，通過插件設置好相關參數，能夠快速生成所有的預留洞口（圖3），提高了工作效率。

圖3 生成預留洞口

3.2.2 布置混凝土構筑物

按照規范和設計要求，進行構造柱、圈梁、過梁等混凝土構筑物的布置和優化。本工程利用Revit插件確定構造柱、圈梁、過梁的設置規則，快速生成所有構造柱、圈梁及過梁，生成完成后需對生成結果進行合理性檢查，并在符合設計和規范的前提下，充分考慮施工的便利性和經濟性，對生成的結果做進一步的優化。將自動生成的門上過梁與圈梁合并設置，便于施工，節省成本（圖4）。

圖4 圈梁及過梁優化

3.2.3 砌體排磚

利用廣聯達BIM 5D軟件進行砌塊排布，對標準砌塊型號、灰縫、搭接長度等參數進行設置，通過軟件自動生成砌體排布圖（圖5），并能夠實時計算出各類尺寸砌塊的需用數量。

圖5 砌體排布

通過BIM 5D軟件進行線槽布置和開關預留洞布置，并對與管線開洞位置或構造柱位置有沖突的地方進行優化調整，兼顧使用功能和施工便利。

由于軟件功能的限制，并不能確保每一面墻的排布均合理，因此，通過軟件導出CAD圖后，我們對少數不合理的排布進行優化調整，最后出具能夠指導現場實施的施工圖紙[4-6]。

3.3 砌體結構施工

3.3.1 技術交底

利用BIM模型可視化的特點，對管理人員和作業人員進行交底，詳細說明施工順序、專業配合、控制要點等內容（圖6）。圖6中顯示了某一區域砌體結構綜合排布的三維模型，從圖中可直觀地看出構造柱、圈梁、過梁、洞口、線槽的布置情況。

3.3.2 限額領料

根據砌體綜合排布結果，提前計算好每一面墻的砌塊需用量，管理人員根據需用量嚴格控制作業隊伍的領料數量，標準砌塊應進行定點投放，非標準砌塊應在加工場地集中加工后運至作業處，從而減少二次搬運。

圖6 某區域砌體結構綜合排布

3.3.3 砌塊加工

根據砌體綜合排布圖所示的非標準砌塊尺寸對砌塊進行加工，采用專用加氣塊切割機對砌塊進行切割，確保二次加工成型質量。加工完成后在砌塊上標明編號，便于識別，并根據編號搬運至對應的砌筑位置。

3.3.4 管線暗埋

本工程砌體墻為蒸壓砂加氣混凝土精確砌塊，采用薄抹灰，為確保施工質量，防止抹灰層開裂，所有需在墻上開槽的管線均采用暗埋的形式進行施工。通過BIM模型提前對線槽位置進行定位，確定線槽詳細位置，機電安裝隊伍根據線槽定位，提前將管線安裝完成，隨后進行墻體的砌筑，在機電管線的位置進行內開槽，所有墻內管線均布置在墻體內（圖7），這種方式既提升了砌體的外觀質量，又規避了后期薄抹灰開裂的風險。

圖7 墻內暗埋管線

3.3.5 砌筑施工

砌筑施工同傳統作業方式，本文重點描述BIM技術的應用，因此砌筑施工過程不在此進行詳細敘述。

4 BIM應用實施效果評價

1）利用BIM技術對砌體結構進行綜合排布，提前確定管線洞口和線槽位置，避免了二次開洞、開槽，節約了成本。本工程目前已完成全部砌體開洞開槽的定位工作，矩形洞口共計1 236個，線槽共計6 083處，若二次開洞費用按100元/個，二次開槽費用按20元/處計算，則可節省費用約245 000元。

2）通過對非標準砌塊的長度配置，最大程度地減少砌塊廢料，節約了砌塊用量。通過對本工程樣板區的砌塊用量統計，按照傳統的計算方法，需用砌塊數量為1 439塊，實際砌筑所用的砌塊數量為1 381塊，若600mm×200mm×300mm標準砌塊價格按15元/塊計算，則樣板區砌塊用量節省的費用為870元。根據本工程總體砌體體積估算，利用BIM技術對砌塊排布進行優化可節省砌塊材料費約90 000元。

3）通過BIM軟件提前統計每一面墻的砌塊需用量，確保砌塊的精準投放，減少了二次搬運。

5 結語

本文通過對武漢大學大學生體育活動中心砌體工程的BIM應用進行整理分析，驗證了基于BIM技術的砌體結構綜合排布能夠提高砌體工程的一次成活率，減少了二次開洞和返工的發生，提高了施工效率，提升了施工質量，節省了施工成本。