BIM技术在郑州市民活动中心项目的施工应用

顾卫东

【摘要】本文通过对郑州市民活动中心项目的施工重难点分析以及基于BIM技术的应用对策，采取BIM技术模型与施工组织设计交底相结合，机电模型与土建结构施工相结合为施工现场提供了真实可靠的数据，取得了实际良好效果，其他同类或类似的大型公共建筑施工提供借鉴和指导。

【关键词】BIM技术；难点分析；应用对策；实际效果

【中图分类号】TU94

【文献标识码】A

1、工程概况

郑州市民活动中心项目第二标段工程的建设位置位于郑州市民公共文化服务区东侧，临湖路以西、雪松路以东、传媒南路以南、文博大道以北区域。本工程共划分为4个分区，分别为A1区、A2区、A3区、A4区，包括群艺馆、杂技馆、青少年发展中心、妇女儿童中心、市民健康中心及附属工程等。总建筑面积134983平方米，地上面积65295平方米（其中杂技馆7243平方米，群艺馆19262平方米，妇幼中心14342平方米，青少年活动中心14681平方米），地下面积，分二层，建筑面积69688平方米。整个工程基础采用灌注桩+独立基础，结构除屋盖部分为钢结构外，其余均为钢筋混凝土框架结构，其中杂技馆为“蛋”形形状，椭圆、弧形结构组合。

2、施工的重难点分析

2.1椭圆、弧形轴线多，基础、柱、梁和墙定位难，轴线定位是质量控制的重点（如图1所示）

布网前首先对业主提供的测绘成果复测，对比数据，在测量规范的误差范围内作平面起算依据，然后根据地形特点和基坑形状，一级导线布设施工测量控制网。先沿基坑四角新建K1～K4四个控制点，在长边方向即东西向加密2个点，在短边即南北向各加1点，控制点各相邻边相互通视，便于能够长期保存，如图2所示。然后根据设计提供的图纸各基础及基坑内各轴线的相对坐标，统一换算成绝对坐标，使用临近的控制点作为测站点。相邻的控制点则作为定向点进行测量。

2.2椭圆、弧形墙、梁、超高柱子多，施工难度大，是质量控制的重点

本工程在A1区杂技馆入口大厅上空，2-09轴～2-02轴/2-A轴～2-G轴轴线范围单层柱子较高，层高为11.46m（即从-0.15m～+11.31m，柱子高为11.46m），其中柱截面为由1 200mm。由于柱子高度大，若一次浇筑成型，则对钢筋、模板的安装和混凝土的浇筑造成一定的难度，且难以保证施工质量。本工程中的杂技馆、群艺馆等演出场所较为特殊，有较多弧形现浇混凝土墙体，弧形混凝土墙体施工难度较大，质量控制是重点，如图3所示。混凝土弧形墙平面位置详见。

2.3高大模板支撑区域多，安全控制是重点

本工程为公共类建筑，有多处大空间结构，支撑体系均超过高大模板体系的规定。本工程高大模板支撑体系最高范围在A2区群艺馆侧台上空：轴线范围为1-3轴～A1轴/1-R轴～1-T轴，楼层标高为-0.1m～+26.8m，H：26.9m，局部-6.0m～+26.8，H=32.8m。区域尺寸约18m×12m，如图4所示。其它区域高度则为18m、15m和11m等。

由此可见，本工程的高大模板支撑体系的区域比较多，施工过程中的安全保证是重点。

2.4机电综合管线多，密集，深化设计是重点

本工程机电系统包括给排水系统、暖通空调系统及电气、智能化等专业，各专业较为复杂、管线密集、施工难度大。尤其涉及前期的土建结构施工，管线的预留预埋必须提前到位，尺寸、标高的定位相当重要，故而，提前进行深化设计是重中之重。

3、基于BIM技术的应用对策

3.1 BIM技术的应用首要第一步就是绘制轴网的底图

对于大型公共建筑，椭圆、弧形轴网的测量定位难度很大，应用BIM技术指导施工非常的必要，特别是校对各构件的连接尺寸、标高、结构的预留预埋以及机电管线的综合布置在本工程显得尤为重要。故而，BIM技术的应用首要第一步就是绘制轴网的底图。如果仅根据设计院提供的图纸电子版直接链接至REVIT中进行选取轴网，那么在实际应用中就会出现一定的偏差，因为建筑、结构以及管道等专业设计图往往存在较多差异，同时相对大型建筑结构的设计图纸，基本上在CAD中将整个建筑分区域制作成BLOCK出图，整个轴网以分区整合的形式链接REVIT中，誤差将会很大。就本工程而言，所含四个区独立设计，单独出图，电子版图纸亦然，且四个区均存在不同半径形成的相互连接而成的弧形轴网，就电子版CAD图纸，其弧形轴网与建筑单独轴网仍然存在差异，如将四个区整合一起，虽然进行验测，但误差还是存在，个别轴线的构件相对尺寸和位置甚至达到50mm，所以依照BIM技术的尺寸不可修改性，就非常有必要进行轴网底图的CAD绘制以及各个柱、墙体的独立绘制，在绘制过程中可以及早发现和解决存在的问题，为后续形成最终的实体效果创造必要条件。然后再根据现场实际场地的标高、条件进行后续结构的绘制工作，这样才能保证与施工的实际结合，从而解决实际问题。

3.2 BIM技术模型的虚拟演示，可以直观地展示实际效果

对于椭圆、弧形墙、梁等结构构件，BIM技术的虚拟演示，可以直观地展示实际效果，为现场实际施工人员提供感性认识，特别是一些复杂的，在二维平面中很难显示的部位，BIM技术就显得难能可贵。利用BIM技术所形成的模型、图片、动画模拟辅助现场进行技术交底，指导施工作业队伍施工，让现场实际操作人员在大脑中形成立体概念，下料时具有可操作性。如本工程中的复杂区域杂技馆结构以及舞台看台结构等，如图5、图6所示。

3.3 BIM技术应用模型展示可直观判断危险源，可提前做准备

对于公共建筑大空间区域，如图7所示。BIM技术在绘制过程中，直接展示最后的实体效果，展示给现场技术、施工人员。对于技术人员，专家论证方案的准备，支撑系统材料的选择等，会更进一步准备，理解方面会更充分；对于施工管理人员会在安排工作中突出重点，会更提前考虑材料、机械等使用；对质检人员会和施工现场施工情况对比，直观快速发现问题；对于安全监督管理人员，通过建立BIM三维模型可以提前对施工面的危险源进行判断，提前准备施工过程的防护设施，同时对施工操作人员进行安全交底，确保施工现场安全。因此BIM技术应用模型展示是非常有效率，有直观概念。

3.4机电管线综合布线，提前深化设计非常必要

对于大型公共建筑而言，机电管线综合布线，提前深化设计非常必要，特别是在土建结构施工过程中，管线的预留预埋工作相当重要，利用BIM技术，根据规范、设计等要求，按照管线的排距、标高提前将各专业的管线绘制，可以提前发现问题，尤其是管线碰撞问题、结构件预留洞口、套管标高问题，从而提前解决，为后续管道的顺利安装以及美观创造条件。另外，涉及密集管线集中某一结构墙体时，可以提前与设计沟通留设较大洞口，如图8所示。

4、取得的实际效果

4.1 BIM模型与施工组织设计交底相结合

土建BIM模型（如图9）和机电管线模型（如图10）的建立，对总体施工组织设计的交底起到非常直观的作用，效果非常明显。全体管理人员通过模型的展示和动画模拟，感性地认识整个工程的最终实体，通过施工组织交底，每个人都对整个工程的施工部署的安排有了必要的认识，而且清楚地了解了工程全貌，立体概念加上二维平面图纸的理解更加全面。同时，之前对机电专业不熟知有了重新认识，大致清楚了机电管线在整个工程的布置，这对土建专业毕业的学生而言有了直观的感性認识，这种效果的取得非常珍贵。

4.2机电管线模型与土建施工相结合

机电管线综合模型的提前建立，对结构施工来说非常重要，特别是管线密集集中穿过某剪力墙，其设计的洞口尺寸不明确，只是在结构总说明中非常模糊地表示≥300～800mm洞口如何加固，而没有在具体地施工图中明确表示洞口的尺寸和标高。本机电模型真正地解决了这个问题，直接明确洞口位置、尺寸和标高，为土建正确放置模板盒提供了真实数据。如本工程的中的消防泵房两处剪力墙管线穿过图10，真实展现了洞口位置、尺寸和标高情况。

5、结束语：

1）因本工程设计图纸不是很齐全，且前期没有建筑轮廓定位图纸，造成模型的建立是基于拼凑的整体轴网为底图所绘制，过程中的陆续变更，某些轴网相对尺寸的变化，从而影响模型的正确指导。故而，建议从取得图纸就先进行CAD轴网和柱子、墙体的绘制，这样无论怎样变更，都能及时修正，为后续真实展示效果和得到确切实物量创造必要的条件。

2）建议BIM设计人员在绘制过程中应经常去施工现场，了解施工全过程，且根据实际情况绘制BIM模型，如现场砖胎模、柱基坑与集水坑相交放线等，不但可以真实反映现场情况，而且还能具体解决存在的实际问题。

3）建议BIM设计人员绘制时就发现的问题及时记录，形成问题清单，而不是在模型中标出问题构件，最后在汇总问题，同时及时反馈给项目技术人员，共同解决问题。

4）建议BIM设计人员通过实际进度分阶段反映现场施工实际情况，提供每周甚至每月的实物量，给项目提供确切真实的数据。

5）通过BIM模型以及动画模拟，定期不定期开展技术交流会，为现场施工人员提供真实的立体体验。