BIM技術在直線加速器室設計中的應用研究

郭銀麗

(湖北工業大學 工程技術學院，湖北 武漢 410000)

1 BIM技術應用現狀

早在1975年BIM技術就被國外提出，而國內對BIM的認知和應用相對較晚。為了使BIM技術在我國的建筑行業充分發揮作用，促進建筑行業的發展，我國有關部門在“十一五”科技支撐計劃、“十二五”信息發展計劃中都提出：要推進BIM技術與建筑行業的融合和使用。在國家政策的支持下，BIM技術受到了政府部門、企業等的高度重視。

近些年來，BIM技術在建筑行業的應用越來越受到人們的重視，部分地區已強制要求在大型建筑項目的實施過程中必須使用BIM技術，這對BIM技術在我國建筑行業的推廣起到了極大的推動作用，提高了相關設計單位、建設單位、施工單位等企業對于BIM技術的重視。現階段，我國BIM技術仍處于蓬勃發展過程當中，相信隨著BIM技術的不斷延伸、推廣及發展，未來BIM技術將為我國建筑行業的發展提供強有力的支持。

2 BIM技術應用案例概況分析

2.1 工程概況

本案例項目位于華中地區某市臨空經濟區，規劃建設國家公共衛生臨床物資儲備調運基地和專科醫院、感染中心、科研培訓中心及高端醫療。項目占地面積為93 827 m2，總建筑面積為24.23萬 m2。其中位于地下室的直線加速器室是本項目的BIM深化重點之一。

2.2 本項目中直線加速器室的重難點分析

醫用電子加速器是一種超高壓放療設備，它能產生醫學上較常用的X射線等高能電子束。相比于X射線機、放療機等醫療設備，具有能量高、半影區小、副作用小等優點。近年來，由于我國經濟的高速發展，直線加速器室在醫院得到了廣泛的應用。但該治療室有著很高的防輻射要求，頂板和墻體厚度有時需要超過1.5 m。通過對本項目中的直線加速器室進行分析，得出其在施工過程中的重難點為以下幾點：

(1) 加速器室機電管線系統多，且醫療設施安裝要求較高，凈高控制嚴，綜合優化管線排布難度較大。

(2) 加速器室支模架方案要求高，架體施工難度大，可能對混凝土澆筑的質量產生較大影響。

(3) 加速器室墻及樓板厚度大，對結構施工及安裝預埋要求高，質量控制難度大。

(4) 加速器室品質要求高，對土建、機電、精裝等多專業間協調施工指導難度大。

3 BIM技術在直線加速器室的應用

由于直線加速器室具有高放射性，主要用于腫瘤的治療，該部位墻板及樓板厚度均超過1 m，且加速器室的混凝土需一次澆筑到位，對鋼筋、混凝土以及安裝預埋施工質量要求極高。為確保加速器室施工一次成優，項目部在施工前期提前介入，利用BIM技術，在以下四個方面對加速器室進行專項深化，利用BIM模型進行施工預演，提前解決施工過程中可能出現的問題。

3.1 可視化協同，確定方案

傳統審圖通過CAD疊圖，或者是由有經驗的工程師審閱各專業施工圖，然后進行綜合對比，提出圖紙問題，這樣對審圖人員的專業水平要求高，審圖效率低，并且很難在審圖過程中發現全部問題。

利用BIM技術，將CAD平面二維圖紙轉換為可視化三維模型形式，技術人員在建模過程中就可以進行模型檢查，模型建完后通過模型整合，在虛擬的三維建筑模型中，更容易發現問題。

BIM模型創建完成后，將建筑、結構、機電等專業模型導入可視化和仿真(Navisworks)模型，模型整合按層按專業導入，形成碰撞檢查綜合模型，進行碰撞檢查分析，對模型化整為零，進行專項檢查，發現設計碰撞問題并保存碰撞視點、生成碰撞檢查報告，及時反饋給設計單位，并利用問題追蹤表，對問題狀態進行追蹤及記錄，確保問題能夠閉環。

3.2 直線加速器室的模架深化

由于加速器存在較強的防輻射功能要求，其混凝土部分不允許出現結構裂縫等。要達到合格的混凝土施工效果，模板的支護和其加固措施是施工過程中的重中之重。

因模架系統復雜、架管密集、搭設難度大，如果搭設過程疏于監督管理，一旦搭設成型將無法進行整改。因此在模架搭設前需要做方案預控，要求在筏板施工基礎上，應按照支撐平面圖測出立桿位置的縱橫坐標，并在坐標交會處搭設立桿。然后搭設周圍立桿、掃地桿、水平桿及其他立桿，然后確定水平桿的步距。剪力撐在搭設前，需要考慮橫桿和立桿的連接，防止節點重疊沒法連接的現象出現。全部模板支撐在搭設完成后，應在各方聯合驗收合格之后，才能進入后續的施工。

如何編制合理的高支模方案是本案例工程的一大難點，為驗證并完善高支模系統方案，BIM團隊在加速器深化設計模型基礎上，完成了直線加速器室施工措施模型(圖1)，將高支模方案在模型中進行三維展示，并對架體的搭設過程及細節進行可視化模擬，對方案不合理的部分進行優化調整。同時，根據調整后的BIM模型，輸出高支模深化圖紙，指導現場架體搭設。

圖1 直線加速器室模架模型

3.3 直線加速器室的鋼筋深化

鋼筋分項工程是土建工程的重要組成部分，傳統的鋼筋翻樣和加工工作量繁重且復雜，很容易造成鋼筋浪費，而廣泛使用的構件法，原本是為預算和造價開發使用的，用于鋼筋翻樣時，經常與現場實際施工脫離，難以用來指導現場施工。

本項目由于直線加速器室區域結構復雜，鋼筋直徑大、間距較小，施工難度較大，同時穿越加速器墻體的管線均需預留套管，其中風管及橋架套管洞口尺寸較大，對洞口鋼筋補強要求較高。傳統的鋼筋翻樣無法完全顧及洞口處的補強措施，會造成現場大量的野蠻施工、返工等現象，對鋼筋的施工質量埋下嚴重的隱患，同時會對現場施工進度造成負面影響。

為提升現場鋼筋施工質量及施工進度，本項目BIM團隊利用BIM模型進行鋼筋翻樣。根據國家規范、建筑標準、系列圖集等，并在鋼筋技術人員的指導下，在結構模型的基礎上，利用相關鋼筋BIM翻模軟件，集中精力快速創建完成直線加速器區域的初步鋼筋模型。在初步鋼筋模型的基礎上，對復雜節點的鋼筋排布，組織分包隊伍與監理、設計等多次會議協商討論，尋找合理優化方案對鋼筋進行深化，并指導鋼筋下料，對復雜區域及套管洞口等區域進行節點鋼筋深化(圖2)，輸出可視化成果對施工班組進行技術交底。

圖2 鋼筋深化模型

3.4 BIM應用結果分析

本項目BIM模型創建完成后，形成問題追蹤表(表1)，并累計提出問題40條(表2)。通過與設計溝通，所提出的問題均在施工前得以解決，避免了可能對現場進度造成的影響。

表1 問題追蹤表

表2 圖紙問題統計表

4 結 論

(1) 通過對直線加速器室的模架系統進行模擬及深化，驗證并完善了模架方案，解決了現場施工難題。

(2) 通過對鋼筋進行BIM翻樣及深化，有效地降低了鋼筋的浪費及損耗，同時輸出大量三維可視化成果，直觀地對現場人員進行施工指導，加快了現場施工進度，同時提高了施工質量。

(3) 通過對加速器區域的機電模型深化，提前對機電管線空間進行優化，并綜合考慮現場施工便利性等因素，避免了管線之間的碰撞。

通過使用BIM技術，使直線加速器室在施工過程中提前規避了圖紙錯漏碰缺可能導致的現場停工、返工等問題，降低了項目成本并節約了工期。

5 結束語

在建筑施工時，成本作為首要問題之一，理想狀況是在盡可能減少成本的前提下保證施工質量，成本的管理也是建筑工程管理中的重點工作。BIM技術在控制成本方面的應用，主要是通過對圖紙的深化，以及利用可視化成果進行施工指導，規避大量可能出現的停工、返工等問題，同時加快現場施工進度，減少固定成本的投入。

本文重點分析了案例項目直線加速器室的管線設計中的BIM應用情況，從中可以看出BIM技術對建設工程項目施工過程管理的重要作用。隨著我國BIM技術的不斷發展，并開始從建筑行業向自動化、科技化的方向前進，進而為建筑工程參與各方提供安全、質量、進度及成本控制等各方面的有力支撐。科學合理地使用BIM技術，在更好地滿足建筑市場的新要求的同時，能夠給建筑行業創造更多的經濟效益和社會效益，提升建筑行業的創新性，利于建筑行業的穩定及可持續性發展。