BIM技術在高大異形柱施工中的應用
——以埃及新首都CBD項目樹形柱施工為例

夏定風

（上海中建海外發展有限公司，上海 200122）

0 引言

埃及新行政首都CBD項目（以下簡稱“CBD項目”）是中埃兩國國家主席見簽項目，也是我國“一帶一路”倡議的重要實施項目之一。CBD項目一期共20個建筑單體，除了最高386m的非洲第一高樓外，還包含辦公、酒店和住宅等建筑。這些樓造型多樣，結構復雜，尤其以樹形柱為代表的異形柱的設置給施工帶來了極大挑戰。

BIM（building information modeling）技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性的特點。目前BIM技術在國內得到大力推廣，發展速度較快，為復雜結構的施工提供了一種全新高效的解決思路。

本文以埃及新行政首都CBD項目樹形柱施工為例，介紹BIM技術在鋼筋方案對比、鋼筋放樣、測量定位、構件預制、結構計算及動畫模擬等方面的出色表現，為其他復雜結構的BIM施工應用提供參考。

1 施工難點——樹形柱

與效果圖中樹形柱的新奇外觀相對應的是現場施工的復雜性，項目有多棟樓座涉及樹形柱施工，雖略有不同，但都極為高大，單柱高度普遍接近18m，直徑達1.4m，具體信息如表1所示。

表1 樹形柱相關信息

2 解決方案——BIM技術

針對施工難點，項目部深入運用了BIM技術，在鋼筋深化設計階段、支撐方案設計階段、現場施工階段都有實際應用，較好地解決了鋼筋碰撞、鋼筋放樣、測量定位的問題，同時完成了相關的整體和細節模型創建、工序模擬動畫等成果。

現將CBD項目BIM技術在樹形柱施工中的應用成果及經驗介紹如下（見圖1）。

圖1 樹形柱三維模型

2.1 鋼筋方案對比

由于國外設計交付的圖紙不能直接用來施工，仍需要施工單位進行深化設計，這就要求施工單位綜合考慮成本、工期、可實施性等方面，尋找最優方案，尤其是鋼筋深化方案影響較大，施工難度也較大。

針對這個問題，項目人員運用Revit建立不同深化設計方案的鋼筋模型，得到各方案的三維模型；然后應用Revit剖面功能切割節點處鋼筋，得到不同方案下節點處剖面圖。通過橫向方案的對比（見圖2），綜合考慮后選擇最合適的鋼筋方案。

圖2 鋼筋方案對比

通常情況下，復雜鋼筋節點處往往因為鋼筋直徑的原因，施工時極難布置。通過深度建模、切實還原圖紙情況，可以提前規避碰撞的問題。同時由于軟件能夠方便快捷地提供不同位置不同角度下的模型剖面圖，因此在方案討論及評定階段有著較高效率。

2.2 鋼筋加工及安裝模擬

由于該樹形柱的設計高度較高，底部彎折鋼筋的折角偏差將會直接導致上部鋼筋產生較大偏移，且鋼筋直徑較粗，達32mm，現場安裝時不易調整，這就對鋼筋加工提出了較高要求。同時，由于該節點處穿插有大量鋼筋，相互間的碰撞問題不容忽視。

為此，項目部通過提前建立該處模型，考慮鋼筋實體間的碰撞，局部調整鋼筋位置，模擬安裝順序，并對現場鋼筋施工人員進行交底，提供鋼筋放樣圖及安裝順序圖，從而達到節約工期、提高精度的目的。

2.3 定位控制及測量

現場鋼筋及鋼模板定位要求較高，因此，在三維模型建立并調整完成后，使用軟件的剖面功能，獲得不同高度下的鋼筋及鋼模板的內外徑曲線，從而設計對應的簡易約束裝置（見圖3），為施工現場提供具體參數，以便于現場安裝。

圖3 定位控制裝置模型

除此之外，現場安裝時需要通過實時測量數據調整上部鋼模安裝位置和角度，但是由于三維坐標獲取難度較大，因此難以操作。為此，利用已建模型，在斜45°豎向剖面上獲取V字形輪廓圖，測量時，將全站儀架設在斜45°V字形外延線上，通過固定視角方向，控制斜柱平面位置和偏角；之后在每節圓柱鋼模最外側標注2個點，測量2個點距底部距離；接著從輪廓圖中放樣該點位置，從而獲得與全站儀架點的水平距離；現場通過2個點的水平距離參數控制單節鋼柱模板的豎向偏角。

2.4 細部模型及構件預制

該樹形柱模板及支撐體系需要單獨設計加工以滿足現場施工要求。經與廠家溝通，已完成的模型精度可以直接用于廠家加工，因而項目部直接提交三維模型而非傳統二維施工圖紙給廠家，大大節約了時間（見圖4）。

圖4 預制構件模型

2.5 工序模擬及可視化交底

首先使用Revit將已建成的模型輸出為.fbx格式文件，導入3ds MAX中，修改調整其材質參數使其符合實際情況；然后應用攝影表功能，使用關鍵幀控制各構配件的出現與移動；同時調整鏡頭的位置及角度，渲染輸出樹形柱施工工序動畫；最后使用Adobe PR調整抖動，加上開頭、結尾、字幕、音樂進行完善，從而形成一個完整的施工模擬動畫（見圖5）。

圖5 工序模擬及可視化視圖

由于樹形柱施工工序較多，且極為繁瑣，在交底時光使用文字表述很難使被交底人理解方案細節。通過使用施工模擬動畫視頻能夠生動形象地展示各工序內容，可以使項目管理、操作人員直觀了解相關工序，達到可視化方案交底的目的。對于復雜結構的工程，該方法作用明顯。

3 結語

高大異形結構的施工與常規施工相比更復雜，難度更高。采用BIM技術不失為一個高效策略，尤其是海外項目多受制于語言、標準、文化、國內人員成本的矛盾，針對項目需要創建BIM模型，利用BIM技術可多方位靈活地觀察模型，設計、施工、廠家、操作人員可在同一個平臺上研究、討論、獲取所需要的信息。通過埃及新首都CBD項目中的施工實踐，分享BIM技術在異形柱的鋼筋方案對比、鋼筋放樣、測量定位、構件預制及動畫模擬等方面的應用，以期為其他類似項目的施工提供思路和參考。