BIM技术在重庆国际马戏城项目施工中的应用研究

赵本坤，魏奇科，梁昌祝

（1重庆市建设技术发展中心，重庆400014；2中冶建工集团有限公司，重庆400080；3重庆鼎信建设监理有限公司，重庆400014）

BIM技术在重庆国际马戏城项目施工中的应用研究

赵本坤1，魏奇科2，梁昌祝3

（1重庆市建设技术发展中心，重庆400014；2中冶建工集团有限公司，重庆400080；3重庆鼎信建设监理有限公司，重庆400014）

基金论文：该论文为重庆市科技攻关计划项目——建筑工程工业自动化建造技术研究与示范（项目编号：cstc2012ggB30001）项目论文之一。

针对重庆国际马戏城项目建筑造型复杂、施工难点多、工期紧等特点，通过采用BIM技术建立马戏城建筑信息化模型，根据BIM模型进行可视化交底、施工质量检查、工程量统计、施工进度模拟、施工专项方案、机电管线排布及钢结构制作安装等技术应用，马戏城工程项目通过BIM技术的应用明显提高了工效，缩短了工期，节省了工程成本。

BIM；施工；项目管理；应用研究

0　引言

1973年石油危机爆发，对欧美建筑业提高建设效率和行业效益提出了严峻考验，基于此，1975年Eastman教授在其研究课题中提出了BIM理念。目前美国已经制定了一系列相关BIM标准和指南，多数工程项目也已开始应用BIM技术，并推动BIM研究与应用均走在世界前列；韩国在BIM技术应用上也相对领先，制定了BIM应用技术标准，为建设、设计和施工单位应用BIM技术提供技术依据。我国于2012年正式启动BIM应用技术标准制定工作，广东省提出到2016年底政府投资且面积超过2万m2的大型公共建筑项目和绿色建筑评价项目的设计与施工应当采用BIM技术，上海中心、上海迪士尼、广州东塔、深圳T3航站楼等工程项目成功应用BIM技术，广大建设、设计和施工单位都已对BIM技术进行实施与探索。本文就BIM技术在重庆国际马戏城项目施工应用进行了系统分析研究［1-3］。

1　项目概况

重庆国际马戏城项目位于重庆市南岸区弹子石组团，北临南滨路、面对长江。马戏城项目主表演馆建筑面积为21847 m2，建筑高度49.78m，座位数1489座，其结构形式为钢筋混凝土框架结构，建筑形态通过两组空间曲线生成两片相互包裹的曲面，围合出马戏剧场的主要空间。其内侧曲面圆润、饱满，外侧曲面舒展平缓，自然延伸为屋面飘带，造型中两条扭动流转的曲线契合了重庆山环水绕的城市景观与自然肌理，隐喻连绵起伏的群山与曲转流长的长江，以其独特外观效果成就了建筑自身的标志性（图1）。

图1　马戏城工程效果图

图2　马戏城弧形梁、柱结构

2　项目施工难点

2.1造型独特，施工困难

该项目融汇重庆山水灵动特色，建筑结构造型独特，内部空间异常复杂，弧形梁、柱、墙交错穿插（见图2），与传统住宅建筑及体育场馆有较大差别，仅在理解图纸和技术交底等方面就面临巨大挑战，如何在较短时间内编制完成施工方案并保证工程项目施工质量就显得更加困难。

2.2工程量计算复杂

该项目存在大量弧形构件，尤其是弧形墙为不规则的双曲面弧形结构，其结构配筋异常复杂。若采用传统方法计算混凝土和钢筋用量将是一件极为繁琐、复杂、耗时的工作，而其计算的准确程度将直接影响到材料招标采购和供应，从而影响到整个工程项目的施工进度计划。

图3　马戏城主表演馆三维BIM模型

图4　现场施工质量检查

3　BIM技术在项目施工过程中的应用实践

3.1可视化交底和施工质量检查

由于该项目内部空间复杂，需要翻阅大量图纸、花费大量时间理解设计意图，对项目各方主体单位进行技术交底以及对施工工人能力水平和施工现场监督管理都提出了严峻挑战。基于BIM模型（见图3），可以方便察看工程不同标高、不同剖面的平面和三维模型，掌握结构构件的空间关系，充分领会设计人员的表达意图，提高各方相互协调实施的效率，节省时间。针对该项目施工操作及质量监管，可以将设计资料上传到手机或iPad等移动终端，现场通过移动终端对BIM模型和施工图纸进行查看（见图4），即可在施工现场直接对混凝土结构的尺寸位置、钢筋的类型、数量、位置以及设备管线的空间交错关系和标高等进行检查，使施工检查快捷化和方便化。

3.2模型快速工程量统计

基于该项目BIM模型信息数据，可以方便统计不同区域、不同标高区间所需各种标号混凝土的工程量，缩短施工预算编制时间，方便制定材料采购计划和劳务用工计划，同时可以作为分包结算依据，增强施工成本计划性和可控性。该项目中存在大量弧形结构且钢筋配筋复杂，基于BIM软件直接建立钢筋三维模型，编制钢筋加工明细表，明细表中明确了钢筋的类型、直径、长度、弧度、弯起角度、数量、加工操作说明等。钢筋加工人员可以将钢筋加工明细表中的相关数据直接录入数控弯箍机等机械设备，提高钢筋加工自动化和专业化水平，有利于进一步推进钢筋加工配送产业发展。

3.3施工场地布置和进度模拟

通过建立三维施工场地模型（见图5），可以更加直观地掌握生产区、生活区、办公区、钢筋加工区、道路和施工塔吊的空间布置关系，发现施工空间冲突等问题，方便不同施工机械进出。将该项目BIM模型导入到进度模拟软件中，结合施工组织总设计网络调整图，将模型不同部分赋予相应时间维度（见图6），就可以全局把控整个项目实施过程，非常直观地察看不同节点实施进展，便于在相应时间节点提前完成施工准备工作。

图5　施工场地三维布置图

图6　主表演馆二层座椅看台施工进度模拟

3.4施工专项方案

3.4.1反弧墙模板支撑搭设

该项目主表演馆观众座椅后设置反弧墙，总长度为112.37m，高14.5m，墙立面弧形最长26.86m，部分墙为双层弧形墙组合成的风道；墙与墙之间空间宽度为900mm。反弧墙是三维立体形状，整体空间高大，对模板的定位以及成型要求高；反弧墙在同一剖面内每层的弧度不一致，但在同一标高内的墙体弧度基本一致，导致同剖面模板反复利用率低。通过运用BIM技术搭建反弧墙模板支撑系统（见图7），精准模拟模板系统、垫木支架、弧形钢支架、脚手架的搭设工序，辅助模板进行试验预拼装，确保反弧墙三维空间定位准确，且对加工预拼装的钢梁准确把控钢梁的弧度。

图7　反弧墙模板搭设支撑系统

3.4.2牛腿钢筋节点穿插模拟

该项目工程顶部牛腿节点钢筋复杂密集，钢筋如何穿插是土建施工部分中的难点。通过借助BIM技术可视化和可模拟化来深化钢筋复杂节点的施工工序、相互位置关系（见图8），减少施工钢筋碰撞，高效化地解决施工中钢筋穿插。

图8　牛腿节点钢筋穿插

3.5管线综合布置

该项目为特殊性场馆，对空间净高和空间的舒适度要求较高，由于设计单位没有作管线综合布置，若要在施工过程中充分考虑各专业相互协调，将会存在大量变更，导致延误工期，故施工前对机电管线进行综合排布显得尤为重要。该项目通过运用BIM技术将给排水管、消防、桥架、通风等管线模型设置成不同颜色加以区分，根据各个专业技术要求、空间位置、施工可操作性等对管线进行综合排布（见图9），不仅能够直观、精准地展示管线布置，解决施工中管线碰撞问题，更能通过进行空间漫游体验空间效果；通过预留施工洞口，还可以避免后期管道穿墙开洞，节省材料和人工，提高施工效率［4-5］。

图9　BIM管线综合排布

3.6钢结构制作安装

该项目通过BIM技术建立了主表演馆屋面桁架、舞台机械、马道、吊杆模型，多专业协同作业，检查设计遗漏与错误，减少施工出现碰撞与错位等，同时还建立了主表演馆飘带幕墙钢结构模型，进行深化设计，放样、数控加工、校核。

4　经验和教训

该项目通过运用BIM技术明显提高了施工效率，降低了工程造价，减少了设计变更，但在实际应用中也出现不少问题，需有相应的解决措施。

4.1选择合适的劳务队伍

尽管运用BIM技术可以给工程项目提供技术支撑，但是在现场施工应用过程中，应将BIM技术成果形成简明易懂的材料，选择合适的施工队伍并与其技术人员进行充分技术沟通。例如：即使运用BIM技术作了管线综合排布，但是施工队伍未按照BIM管线排布报告要求预留洞口、未进行管线的空间排布，仍按照传统二维图纸进行施工，或者已经发生了设计变更但没有及时通知BIM工作者，这都会严重影响BIM技术应用效果。

4.2工程量统计和进度模拟的调控

在制定采购计划、用工计划时还需要考虑实际施工中的损耗和工人的效率等问题，需要具有丰富施工现场经验的人员才能提前作出合理的安排，方便统一招标采购，降低工程成本和风险。施工进度模拟可以初步对施工过程全局进行掌控，但实际施工中不可避免面临设计变更、恶劣天气、材料短缺、机械设备故障等问题影响整体工程进度，这就需要针对施工进度计划进行调整与把控。

4.3需要加强对BIM人才的培养

现阶段BIM技术人才缺乏，相关岗位人员年龄及业务水平差异大。在BIM技术应用过程中，普遍存在相关人员擅长项目管理但不擅长BIM技术应用或擅长BIM技术应用但缺乏施工现场管理经验，将项目管理和BIM技术应用联系起来才能更好地发挥BIM在施工应用中的价值，起到为工程建设增值的作用。

4.4族库的创建

随着建筑结构、机电设备和装饰材料发展，BIM软件自带的族库难以日益满足模型搭建的要求，而这类族库的创建对模型搭建者是一个挑战，若材料设备供应商能够提供相应BIM模型，这将会显著提高材料设备应用价值，实现施工单位和供应商的双赢。

5　结语

重庆国际马戏城项目全程应用BIM技术，使项目在技术交底、工程量统计、成本控制、进度控制、施工专项方案及机电管线排布等方面的工作效率和工程质量均有了显著提高，特别是在项目现场管理中，管理人员可以全程掌控项目实施过程，充分发挥了BIM技术为工程建设增值的作用。

［1］彭武.上海中心大厦的数字化设计与施工［J］.时代建筑，2012（5）：82-89.

［2］马泷.深圳国际机场T3航站楼的参数化设计实践［J］.建筑技艺，2011（增刊1）：62-67.

［3］汪永胜，肖杰，叶代英，等.BIM系统在广州东塔钢结构施工中的应用［A］//中国钢结构协会房屋建筑钢结构分会2013年学术年会论文集［C］.杭州：中国钢结构协会房屋建筑钢结构分会，2013：4.

［4］裴以军，彭友元，陈爱东，等.BIM技术在武汉某项目机电设计中的研究及应用［J］.施工技术，2011，40（21）：94-96，99.

［5］张建平.BIM技术的研究与应用［J］.施工技术，2011，40（1）：15-18.

责任编辑：孙苏，李红

施工经验

圆形框架柱螺旋状箍筋简易加工绑扎法

在现代建筑中，圆形框架柱越来越多地得到应用，其设计中往往有螺旋状箍筋，还有的为HRB400级钢筋。如某工程圆形框架柱直径为1200mm，设计有方形箍筋、拉结箍筋和螺旋状箍筋，间距100mm，其螺旋状箍筋现场加工绑扎方法如下。

1现场螺旋状箍筋加工设备制作

采用直径14～18mm的钢筋废料头加工成直径为1000mm，高度为100mm的圆形盘，然后把圆形盘卡在钢筋弯曲机上，用方木楔子固定牢靠，并在钢筋加工平台边距离圆盘200mm处竖向固定普通钢管1个。

2圆形框架柱螺旋箍筋加工制作

将9m长的钢筋材料放在钢筋加工平台，钢筋的一端弯曲卡在圆盘上下的肋间，启动钢筋弯曲机旋转，钢筋就沿着圆盘缠绕在圆盘上，钢筋的另一端则由竖向钢管阻挡并滑动，共同作用形成圆弧形状。缠绕到端头的时候，停止钢筋弯曲机旋转，松动，将钢筋端头用扎丝临时捆绑，形成了螺旋状箍筋，直径在1300mm左右。

将加工成型的圆形螺旋状箍筋运送到作业面，先进行圆形框架柱方形箍筋和拉结箍筋的定位绑扎形成骨架，再将圆形螺旋状箍筋从柱顶穿套下去，解开钢筋端头临时绑扎，随后一人顺螺旋状箍筋牵引定位，另一人缠绕绑扎丝，螺旋状箍筋之间搭接绑扎，圆形框架柱绑扎成型。（摘自：《建筑工人》）

App lication Study of BIM Technology in Construction Projectof Chongqing International CircusCity

For the features of comp lex architecturalmodeling，difficulties-concentrated construction and short construction schedule in Chongqing International circus city project，building informationmodeling for the project isestablished w ith BIM technology.The BIM model isused in visual communication，construction quality check，quantities statistics，construction progress simulation，special construction plan，mechanical and electrical pipeline arrangement，steel structure establishmentand installation，and other technological applications，w ithwork efficiency obviously improved and construction and duration and cost reduced.

building informationmodeling（BIM）；construction；projectmanagement；application study

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.019

TU 712+.1

A

1671-9107（2016）08-0019-04

2016-03-15

赵本坤（1982-），男，重庆人，本科，高级工程师，主要从事建设工程绿色施工管理和既有建筑节能管理工作。