BIM技術在鋼筋工程中的應用創新與實踐

張俏 韓正懇

自以中國建筑為代表的建筑企業引入并推廣BIM技術以來。BIM技術在建筑、基礎設施建設、工程技術、施工管理、標準化體系建設、創新研發應用等業務板塊得到廣泛應用。本文分析了BIM技術在建筑領域應用特點與在建設工程項目過程中的具體作用，以此對技術的未來做出清晰認識，基于此研究該技術在鋼筋工程施工中的突破與創新應用，實踐證明該方法能適用于實際工程施工當中，且具備一定的經濟效益。

鋼筋工程;BIM技術;創新;實踐

伴隨城市發展，BIM技術逐漸受到工程、建筑界的廣泛認可，其應用與實用價值已經得到業內廣泛認可，其相關技術也逐漸應用到建筑工程的各個階段，特別針對鋼筋的工程量計算和控制等方面，BIM技術的運用發揮著里程碑式的作用。它對鋼筋工程量精確計算、對施工進度及節點精確控制，在鋼筋工程造價領域有著非常重要的指導意義。

BIM技術，全稱為建筑信息模型，通過先進的互聯網計算機技術，將一個建筑工程項目內的所有信息進行集合，輸入各個相關的信息及數據，從而形成一個具有功能化的幾何模型，在這個模型中，可以通過3D或者4D形式展現整個建筑工程的施工周期、進度、技術需求、建設全過程、運營管理等內容，便于更為直觀明了的理解整個建筑周期的全部信息。關于BIM技術的運用，最早起源于1970年。后來經過幾十年的發展，它開始被人們所熟知與關注，隨著我國愈發重視BIM技術，相關政策的扶持推廣力度加大，人力和財力大量投入，促進了BIM技術的蓬勃發展，其技術成果被廣泛運用到建筑工程中，使建筑工程建設效率和建設質量水平得到提升。因此，BIM技術后期的發展潛力非常大。對于建筑工程而言是不可或缺的重要先進技術之一。

BIM技術是將2D、3D、4D等技術融合的科技產物，它是將建造推進過程中的信息流、時間節點、造價等諸多因素相結合后，經過系統匯總分析后誕生的產物，它能系統且全面的集成出建設工程項目的實時動態，并以多維的視角在各個建設方及相關工作人員前展示項目。通過以可視化形式展示建筑的設計理念與方案動態，使三方（業主、施工、監理）均能通過設計方案快捷直觀的理解項目。而建設方及工作人員只有詳細了解建設項目，才能避免施工過程中的突發事項。例如設計的變更、索賠等。舉例來說：BIM系統中特有的“碰撞檢查”環節，專門用來敲定設計方案施工的可行性。整體來看，此系統是將所有的項目參與者，集中到統一的信息平臺上，通過對數據流的集中監測，實行對目標項目進行統一的管理，最終讓高效溝通、協同辦公、信息數據共享都得以實現，對項目的順利推進起到關鍵作用。

在設計階段以3D圖形展示項目，通過展示，實現策劃、運營、維護的整條線貫穿、達到共享傳遞的效果。相關工作人員能快速明確建筑信息并做出應對措施，在提高企業的產能、控制成本、縮短施工工期方面，均起著決定性作用。應用該技術對項目建模后，即可形成項目的專屬數據庫，從項目的設計階段起，通過直觀的視覺體驗，項目的各參與方都能對其情況清晰明了，避免各方對于項目的理解偏差。

首先項目的推進需要各方的協調和配合，業主、設計、施工都至關重要，BIM模型的數據庫不但能涵蓋項目每階段對數據的需求，還能確保參與項目的各方在每個階段、不同專業領域中的協調配合。數據模型從設計、施工執行、運營維護三個階段全程高效傳遞，讓項目參與方的數據能夠統一且有效協同，而且能為項目的維護與管理提供便利條件。BIM技術為項目的全局協同工作提供了平臺，有利于提高工作的效率和產品的質量，對建設過程精準調控，最終節約成本和資源。這也是建設項目持續優化及一體化管理的基礎。

BIM技術應用中建立項目的建筑形式、整體結構、機電配置等模型，各專業的碰撞檢測與施工模擬均可利用模型進行，施工前即可針對細項構件與整體布置進行碰撞檢測并分析，通過對施工過程及構件的動態模擬，提前探知出設計中存在的問題，持續優化方案，調整資源結構配置，盡可能減少施工中的設計變更。動態模擬整個施工的過程，便于我們對項目的推進進程的實時把控，實現對于全盤推進的精確控制，系統能自動將計劃的進度與實際的進度進行匹配，幫助發現執行中的問題并快速修正，確保項目順利執行。

為了讓建筑師擁有更加高效的設計效率，從設計階段起，即運用BIM技術，建立包含項目所有信息特點的虛擬模型。利用BIM的可視化功能，完整的展示整個項目與其設計思路。對于團隊說，設計人員充分溝通交圈、設計團隊的高效協同，都能有效避免設計人員間的認知不匹配，從而統一對項目的理解。對BIM的“碰撞檢測”結果進行分析，可持續對設計中的建筑、結構與構件、水電暖等模塊進行優化，拔升項目的設計高度。

傳統建設項目的施工中，若遇到工程方設計不合理，或需要對設計進行變更時，基本從最開始的設計階段，進行設計的變更，再由施工方對變更后的設計重新施工，如此便會為施工及管理帶來極大的不便，造成工程推進緩慢、費用增加，資源浪費等問題。而基于BIM系統，是以采用BIM模型呈現項目的全部數據信息，通過建模、演化直觀進行施工管理，提前就能確認施工方案的可執行性，也能及時修正施工過程中可能存在的問題，將BIM模型與現場同位結合，達成模型與現場進度、材料、設備、安全、質量、場地、布置的結合管理，讓施工過程不斷優化。

BIM模型是集成信息的優質工具，建設工程項目的全部數據信息都由它來完成。而且BIM系統的計算軟件發展迅猛，得益于信息與BIM模型的聯動，將邏輯和數據關系再次清晰化，極大的提升了造價管理的效率，也能高效完成關于量的計算、設計的變更、施工的調整等工作。利用BIM系統分析造價，使工程造價管理來到新時代。

BIM技術起源于美國，伴隨BIM技術的興起，相關的標準、規范都日趨優化，廣泛在其國內的大型建設工程項目中開始運營。同時德、日、英等國也相繼認可并采用了該技術。伴隨著各國對BIM技術的廣泛應用，讓該技術的行業分享與擴散上升到了國家牽頭推行階段，引發行業技術革新。但我國較晚引入此技術，且早期的企管水平與模式不足以支撐其推廣和運用。時代在進步，隨著政府逐漸重視，行業持續發展，如今BIM的深度研究和推廣已經有了明顯進展，相關技術規范和標準也越加完善。目前，一線建筑企業與施工企業為首，在北、上、廣等地區的大型重點項目中，BIM系統已經成為了不可替代的工具。

鋼筋的工程量在計算過程中會面臨不同要求，比如：建筑抗裂級、結構施工圖、鋼筋平面布置信息、鋼筋排布規則等。綜上，造價人員以先繪簡圖確認形狀構件，再比尺寸確定各點位上的鋼筋長度與數量，后根據總長度求得質量，并統一重量單位，過程非常繁瑣，對現今大多數從業人員的知識、技能等方面設置了不小的門檻。但如果有BIM技術做支撐，就能輕易的解決如上的問題，因為即便從業人員沒有較為全面的專業知識，也能在軟件中輸入數據，通過軟件以“抄圖”、“導圖”的方式進行整理，從而完美實現對構件鋼筋工程量的計算，極大地提高了工程造價人員的工作效率。

鋼筋的計算過程，不管是量的計算，或是審核的實操都有可能出現問題，因為不同個體對各材料的認知存在一定差異，對布置和形狀構件理解也會有一定差異。在各方匯集問題并且溝通解決的過程中，不同的描述方式或表達在理解上也有一定偏差，如此說來是“不統一”造成過高溝通成本，延緩了項目推進。而BIM系統對鋼筋工程量的計算，是以軟件的3D圖像展示整盤，統一展示了其立體形態，直觀展現各鋼筋的形態、型號、紋理，更能做到360°全方位查看，如此便能讓各方人員統一理解鋼筋結構之間存在的空間關系、角度、綁、扎、搭、接、和焊點，強化了工作人員的理解，以此極大提升了計算鋼筋工程量的效率。

為了確保建筑物結構的安全、穩定、耐久，在構件整體鋼筋排布、錨固，搭接時必須強制合規。但是在建設的施工過程中，可能無法避免發生變更的情況，既然設計發生變更，就必須重新設計，首先是對鋼筋工程量計算做出調整，而排布規則、定尺長度、錨固長度均會成為影響變更調整的重大因素，變更也可能會使需要調整的鋼筋工程超出本層整體構建所用的鋼筋工程量，那么便會影響到其他層的既定工程。所以我們若還是以傳統的工程量計算方式來應對現今的變更和實施，就會對工作人員產生額外工作負擔，也給工程的持續推進，帶來的一定的難度和挑戰。因為在有BIM系統技術支持的今天，通過使用系統內部已經設計好的算法和內置的計算規則，在發生變更或調整時，僅需以變更后新的圖紙作為樣本，對于整體的構件模型進行重設即可，此時系統將會自動識別信息，并自動據調整后的設計進行重新計算調整，而且此調整是以整個建筑項目為基準進行的，同步也會調整變更后影響到的其它樓層，更兼顧了構建的錨固形式變化，所以此變更調整功能的便捷性不言而喻。

對于參建項目的各方來說，在建設工程項目的各個階段中，建設項目鋼筋工程量的計算，大多是以各自不同的方式來進行匯總查看的。以傳統鋼筋工程量計算，對于鋼筋工程量的匯總并不容易，而且在匯總的過程當中也可能會出現錯誤。現在我們基于BIM系統技術提供的鋼筋工程量來做計算，便可從容的解決各個類型的鋼筋工程量匯總問題。因為在BIM技術的鋼筋工程量計算過程中，內置算法提供了多種鋼筋的工程量的報表，在匯總計算鋼筋工程量后，可非常便捷的隨時查看鋼筋的工程量，這樣充分滿足了建設項目中各方以及不同階段的鋼筋計算需求。并且BIM系統模型能夠匯總各類構件鋼筋的信息，可以通過Excel等方式隨時隨地導出完整的鋼筋工程量計算信息，而導出的信息及數據即便是在現場不具備BIM系統的情況下，也能方便到相關工作人員使其隨時可以查看。以BIM系統管理鋼筋工程量的計算數據信息，可大幅提升工程造價人員的工作效率。

首先，在BIM云信息管理平臺中上傳施工圖紙，由翻樣人員通過翻樣軟件建立起裝配式鋼筋模型，并且生成初始的翻樣料單。此時再讓從業經驗豐富的專人根據此裝配式鋼筋的模型和初始的料單對目標鋼筋進行拆分、深化。再讓他們將拆分并深化后的模型以及更新后的翻樣料單上傳至平臺。平臺系統會根據導入的裝配式鋼筋翻樣料單生成出裝配式鋼筋的加工料單，且會自動將加工料單錄入到自動化設備中進行下料加工處理。加工好的鋼筋半成品會運送至裝配式鋼筋加工區域，系統將通過數控設備將鋼筋籠和鋼筋焊接網等產品進行加工，最終由信息管理平臺對裝配式鋼筋產品的存放、運輸與安裝進行統一的管理。

箍筋、鋼筋網、鋼筋籠、鋼筋桁架、鋼筋連接等是目前較為常見的工程領域運用較多的商用鋼筋。而剪力墻可以拆分成為和柱類似的邊緣構件和墻體。因此，他們均可以通過鋼筋籠和鋼筋網來進行劃分。所需使用的鋼筋加工設備包括：焊接機、折彎機、桁架焊接機等。基于以上的機械加工設備，對鋼筋采用集中加工后配送的模式，參照鋼筋拆分和深化思路，將鋼筋加工設備充分優化，以高效可靠的電阻焊機械焊點代替手工綁扎，達到質效齊升的效果。

柱、梁鋼筋籠等構件的剛性較高，在生產過程和運輸過程中，大多處于靜止平放狀態，考慮到運輸車輛的長度問題及容量問題，在鋼筋籠的設計階段，就應確定其長度的設計是否合理。考慮到堆疊的問題，焊接網可以堆疊后運輸，但是大多剪力墻的鋼筋的構件部分造型不規整，堆疊運輸難度高且運輸效率也較為低下，所以采取先拆分后堆疊運輸的方式，先將剪力墻鋼筋進行拆分，處理成邊緣構件和鋼筋焊接網片，再集中進行堆疊運輸，至現場后裝配，以提高整體效率。另外考慮到吊裝時對鋼筋籠垂直度要求較高的柱鋼筋籠，建議在柱鋼筋籠吊裝的過程中，配置一名管理人員負責把控吊裝的實施，由他發出吊裝與調整的信號，再由工人隨指揮信號對鋼筋籠進行安裝，以確保施工的安全與準確性。

開發BIM云ERP管理軟件，用于裝配式鋼筋的深化設計、材料堆放、以及加工運輸過程中信息和數據的管理。平臺功能模塊分為三大類：BIM模型管理、生產計劃管理、過程監控管理。具體功能解析：

（1）BIM模型管理：先將施工圖上傳至BIM模型管理功能模塊，再由翻樣人員使用翻樣軟件對圖紙作建模處理，使用系統生成出裝配式鋼筋模型和初始翻樣料單。再由專業性較強的工作人員對模型做拆分與深化，將處理深化過后的模型連同修改后的料單匯總，回傳到BIM模型管理模塊。最終通過對修改過后的料單進行解析，獲取鋼筋的信息，生成可被識別（自動加工設備）的新鋼筋加工料單。此時系統會自動生成唯一的可掃描身份編碼，其他工作人員可通過掃描獲取鋼筋模型的信息，包含：配筋信息、加工進度、運輸狀態和澆筑情況。（2）生產計劃管理：以平臺獲得的訂單、鋼筋加工料單、工廠加工能力為基準，合理配置裝配式鋼筋的下料與生產過程。在生產過程中實時監測工廠所能承載的工程進度，如此便能對鋼筋加工的次序以及產品的供應量進行合理組配，優化產能。（3）過程監控管理：建立實時數據信息系統并實時更新，對生產區鋼筋原材的進場量、種類、規格、數量進行監控，實時將數據上傳至系統，監控還包含了車輛運輸材料的進度，以施工現場管理人員做出的反饋為出發點，實時調整運輸頻率與頻次，并由專業人士負責品控并實時進行指導。

綜上所述，BIM技術在建筑業中已經獲得較大發展，建筑業是國內的經濟支柱，在經濟又好又快發展中，面對逐漸龐大的項目規模、更復雜的項目結構、更難控制的項目造價管理，都成了業內的難點。尤其針對目前大型項目中鋼筋工程量的計算，傳統的算法較難掌握這已嚴重困擾工程造價人員，因此難以適應時代需求。而BIM以其質變的數據承載性和獨特的構件模擬等技術，極大便利了鋼筋工程量的計算，且大幅降低了工程變更帶來的額外負擔。因此，學習掌握BIM技術，是未來鋼筋工程量計算領域中，從業人員必備的技能之一。

[1] 劉占省，趙明，徐瑞龍.BIM技術在我國的研發及工程應用[J].建筑技術，2013（10）：893-897.

[2] 張建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的應用[J].施工技術，2012（16）：10-17.

[3] 韓學才.BIM在工程造價管理中的應用分析[J].施工技術，2014（18）：97-99.

[4] 余芳強，曹強，高尚，等.基于BIM的鋼筋深化設計與智能加工技術研究[J].上海建設科技，2017（1）：32-35.

ZHANG Qiao， HAN Zhengken

Since the introduction and promotion of BIM Technology by construction enterprises represented by CSCEC. BIM technology is widely used in business sectors such as construction， infrastructure construction， engineering technology， construction management， standardization system construction， and innovative R & D applications. This paper analyzes the application characteristics of BIM Technology in the field of construction and its specific role in the process of construction projects， so as to make a clear understanding of the future of technology， based on this study， the breakthrough and innovative application of this technology in the construction of steel works， the practice proves that this method can be applied to the actual construction of projects， and has certain economic benefits.

reinforcement engineering; BIM Technology; innovation; practice