BIM技术在钢筋工程中的应用创新与实践

张俏 韩正恳

自以中国建筑为代表的建筑企业引入并推广BIM技术以来。BIM技术在建筑、基础设施建设、工程技术、施工管理、标准化体系建设、创新研发应用等业务板块得到广泛应用。本文分析了BIM技术在建筑领域应用特点与在建设工程项目过程中的具体作用，以此对技术的未来做出清晰认识，基于此研究该技术在钢筋工程施工中的突破与创新应用，实践证明该方法能适用于实际工程施工当中，且具备一定的经济效益。

钢筋工程;BIM技术;创新;实践

伴隨城市发展，BIM技术逐渐受到工程、建筑界的广泛认可，其应用与实用价值已经得到业内广泛认可，其相关技术也逐渐应用到建筑工程的各个阶段，特别针对钢筋的工程量计算和控制等方面，BIM技术的运用发挥着里程碑式的作用。它对钢筋工程量精确计算、对施工进度及节点精确控制，在钢筋工程造价领域有着非常重要的指导意义。

BIM技术，全称为建筑信息模型，通过先进的互联网计算机技术，将一个建筑工程项目内的所有信息进行集合，输入各个相关的信息及数据，从而形成一个具有功能化的几何模型，在这个模型中，可以通过3D或者4D形式展现整个建筑工程的施工周期、进度、技术需求、建设全过程、运营管理等内容，便于更为直观明了的理解整个建筑周期的全部信息。关于BIM技术的运用，最早起源于1970年。后来经过几十年的发展，它开始被人们所熟知与关注，随着我国愈发重视BIM技术，相关政策的扶持推广力度加大，人力和财力大量投入，促进了BIM技术的蓬勃发展，其技术成果被广泛运用到建筑工程中，使建筑工程建设效率和建设质量水平得到提升。因此，BIM技术后期的发展潜力非常大。对于建筑工程而言是不可或缺的重要先进技术之一。

BIM技术是将2D、3D、4D等技术融合的科技产物，它是将建造推进过程中的信息流、时间节点、造价等诸多因素相结合后，经过系统汇总分析后诞生的产物，它能系统且全面的集成出建设工程项目的实时动态，并以多维的视角在各个建设方及相关工作人员前展示项目。通过以可视化形式展示建筑的设计理念与方案动态，使三方（业主、施工、监理）均能通过设计方案快捷直观的理解项目。而建设方及工作人员只有详细了解建设项目，才能避免施工过程中的突发事项。例如设计的变更、索赔等。举例来说：BIM系统中特有的“碰撞检查”环节，专门用来敲定设计方案施工的可行性。整体来看，此系统是将所有的项目参与者，集中到统一的信息平台上，通过对数据流的集中监测，实行对目标项目进行统一的管理，最终让高效沟通、协同办公、信息数据共享都得以实现，对项目的顺利推进起到关键作用。

在设计阶段以3D图形展示项目，通过展示，实现策划、运营、维护的整条线贯穿、达到共享传递的效果。相关工作人员能快速明确建筑信息并做出应对措施，在提高企业的产能、控制成本、缩短施工工期方面，均起着决定性作用。应用该技术对项目建模后，即可形成项目的专属数据库，从项目的设计阶段起，通过直观的视觉体验，项目的各参与方都能对其情况清晰明了，避免各方对于项目的理解偏差。

首先项目的推进需要各方的协调和配合，业主、设计、施工都至关重要，BIM模型的数据库不但能涵盖项目每阶段对数据的需求，还能确保参与项目的各方在每个阶段、不同专业领域中的协调配合。数据模型从设计、施工执行、运营维护三个阶段全程高效传递，让项目参与方的数据能够统一且有效协同，而且能为项目的维护与管理提供便利条件。BIM技术为项目的全局协同工作提供了平台，有利于提高工作的效率和产品的质量，对建设过程精准调控，最终节约成本和资源。这也是建设项目持续优化及一体化管理的基础。

BIM技术应用中建立项目的建筑形式、整体结构、机电配置等模型，各专业的碰撞检测与施工模拟均可利用模型进行，施工前即可针对细项构件与整体布置进行碰撞检测并分析，通过对施工过程及构件的动态模拟，提前探知出设计中存在的问题，持续优化方案，调整资源结构配置，尽可能减少施工中的设计变更。动态模拟整个施工的过程，便于我们对项目的推进进程的实时把控，实现对于全盘推进的精确控制，系统能自动将计划的进度与实际的进度进行匹配，帮助发现执行中的问题并快速修正，确保项目顺利执行。

为了让建筑师拥有更加高效的设计效率，从设计阶段起，即运用BIM技术，建立包含项目所有信息特点的虚拟模型。利用BIM的可视化功能，完整的展示整个项目与其设计思路。对于团队说，设计人员充分沟通交圈、设计团队的高效协同，都能有效避免设计人员间的认知不匹配，从而统一对项目的理解。对BIM的“碰撞检测”结果进行分析，可持续对设计中的建筑、结构与构件、水电暖等模块进行优化，拔升项目的设计高度。

传统建设项目的施工中，若遇到工程方设计不合理，或需要对设计进行变更时，基本从最开始的设计阶段，进行设计的变更，再由施工方对变更后的设计重新施工，如此便会为施工及管理带来极大的不便，造成工程推进缓慢、费用增加，资源浪费等问题。而基于BIM系统，是以采用BIM模型呈现项目的全部数据信息，通过建模、演化直观进行施工管理，提前就能确认施工方案的可执行性，也能及时修正施工过程中可能存在的问题，将BIM模型与现场同位结合，达成模型与现场进度、材料、设备、安全、质量、场地、布置的结合管理，让施工过程不断优化。

BIM模型是集成信息的优质工具，建设工程项目的全部数据信息都由它来完成。而且BIM系统的计算软件发展迅猛，得益于信息与BIM模型的联动，将逻辑和数据关系再次清晰化，极大的提升了造价管理的效率，也能高效完成关于量的计算、设计的变更、施工的调整等工作。利用BIM系统分析造价，使工程造价管理来到新时代。

BIM技术起源于美国，伴随BIM技术的兴起，相关的标准、规范都日趋优化，广泛在其国内的大型建设工程项目中开始运营。同时德、日、英等国也相继认可并采用了该技术。伴随着各国对BIM技术的广泛应用，让该技术的行业分享与扩散上升到了国家牵头推行阶段，引发行业技术革新。但我国较晚引入此技术，且早期的企管水平与模式不足以支撑其推广和运用。时代在进步，随着政府逐渐重视，行业持续发展，如今BIM的深度研究和推广已经有了明显进展，相关技术规范和标准也越加完善。目前，一线建筑企业与施工企业为首，在北、上、广等地区的大型重点项目中，BIM系统已经成为了不可替代的工具。

钢筋的工程量在计算过程中会面临不同要求，比如：建筑抗裂级、结构施工图、钢筋平面布置信息、钢筋排布规则等。综上，造价人员以先绘简图确认形状构件，再比尺寸确定各点位上的钢筋长度与数量，后根据总长度求得质量，并统一重量单位，过程非常繁琐，对现今大多数从业人员的知识、技能等方面设置了不小的门槛。但如果有BIM技术做支撑，就能轻易的解决如上的问题，因为即便从业人员没有较为全面的专业知识，也能在软件中输入数据，通过软件以“抄图”、“导图”的方式进行整理，从而完美实现对构件钢筋工程量的计算，极大地提高了工程造价人员的工作效率。

钢筋的计算过程，不管是量的计算，或是审核的实操都有可能出现问题，因为不同个体对各材料的认知存在一定差异，对布置和形状构件理解也会有一定差异。在各方汇集问题并且沟通解决的过程中，不同的描述方式或表达在理解上也有一定偏差，如此说来是“不统一”造成过高沟通成本，延缓了项目推进。而BIM系统对钢筋工程量的计算，是以软件的3D图像展示整盘，统一展示了其立体形态，直观展现各钢筋的形态、型号、纹理，更能做到360°全方位查看，如此便能让各方人员统一理解钢筋结构之间存在的空间关系、角度、绑、扎、搭、接、和焊点，强化了工作人员的理解，以此极大提升了计算钢筋工程量的效率。

为了确保建筑物结构的安全、稳定、耐久，在构件整体钢筋排布、锚固，搭接时必须强制合规。但是在建设的施工过程中，可能无法避免发生变更的情况，既然设计发生变更，就必须重新设计，首先是对钢筋工程量计算做出调整，而排布规则、定尺长度、锚固长度均会成為影响变更调整的重大因素，变更也可能会使需要调整的钢筋工程超出本层整体构建所用的钢筋工程量，那么便会影响到其他层的既定工程。所以我们若还是以传统的工程量计算方式来应对现今的变更和实施，就会对工作人员产生额外工作负担，也给工程的持续推进，带来的一定的难度和挑战。因为在有BIM系统技术支持的今天，通过使用系统内部已经设计好的算法和内置的计算规则，在发生变更或调整时，仅需以变更后新的图纸作为样本，对于整体的构件模型进行重设即可，此时系统将会自动识别信息，并自动据调整后的设计进行重新计算调整，而且此调整是以整个建筑项目为基准进行的，同步也会调整变更后影响到的其它楼层，更兼顾了构建的锚固形式变化，所以此变更调整功能的便捷性不言而喻。

对于参建项目的各方来说，在建设工程项目的各个阶段中，建设项目钢筋工程量的计算，大多是以各自不同的方式来进行汇总查看的。以传统钢筋工程量计算，对于钢筋工程量的汇总并不容易，而且在汇总的过程当中也可能会出现错误。现在我们基于BIM系统技术提供的钢筋工程量来做计算，便可从容的解决各个类型的钢筋工程量汇总问题。因为在BIM技术的钢筋工程量计算过程中，内置算法提供了多种钢筋的工程量的报表，在汇总计算钢筋工程量后，可非常便捷的随时查看钢筋的工程量，这样充分满足了建设项目中各方以及不同阶段的钢筋计算需求。并且BIM系统模型能够汇总各类构件钢筋的信息，可以通过Excel等方式随时随地导出完整的钢筋工程量计算信息，而导出的信息及数据即便是在现场不具备BIM系统的情况下，也能方便到相关工作人员使其随时可以查看。以BIM系统管理钢筋工程量的计算数据信息，可大幅提升工程造价人员的工作效率。

首先，在BIM云信息管理平台中上传施工图纸，由翻样人员通过翻样软件建立起装配式钢筋模型，并且生成初始的翻样料单。此时再让从业经验丰富的专人根据此装配式钢筋的模型和初始的料单对目标钢筋进行拆分、深化。再让他们将拆分并深化后的模型以及更新后的翻样料单上传至平台。平台系统会根据导入的装配式钢筋翻样料单生成出装配式钢筋的加工料单，且会自动将加工料单录入到自动化设备中进行下料加工处理。加工好的钢筋半成品会运送至装配式钢筋加工区域，系统将通过数控设备将钢筋笼和钢筋焊接网等产品进行加工，最终由信息管理平台对装配式钢筋产品的存放、运输与安装进行统一的管理。

箍筋、钢筋网、钢筋笼、钢筋桁架、钢筋连接等是目前较为常见的工程领域运用较多的商用钢筋。而剪力墙可以拆分成为和柱类似的边缘构件和墙体。因此，他们均可以通过钢筋笼和钢筋网来进行划分。所需使用的钢筋加工设备包括：焊接机、折弯机、桁架焊接机等。基于以上的机械加工设备，对钢筋采用集中加工后配送的模式，参照钢筋拆分和深化思路，将钢筋加工设备充分优化，以高效可靠的电阻焊机械焊点代替手工绑扎，达到质效齐升的效果。

柱、梁钢筋笼等构件的刚性较高，在生产过程和运输过程中，大多处于静止平放状态，考虑到运输车辆的长度问题及容量问题，在钢筋笼的设计阶段，就应确定其长度的设计是否合理。考虑到堆叠的问题，焊接网可以堆叠后运输，但是大多剪力墙的钢筋的构件部分造型不规整，堆叠运输难度高且运输效率也较为低下，所以采取先拆分后堆叠运输的方式，先将剪力墙钢筋进行拆分，处理成边缘构件和钢筋焊接网片，再集中进行堆叠运输，至现场后装配，以提高整体效率。另外考虑到吊装时对钢筋笼垂直度要求较高的柱钢筋笼，建议在柱钢筋笼吊装的过程中，配置一名管理人员负责把控吊装的实施，由他发出吊装与调整的信号，再由工人随指挥信号对钢筋笼进行安装，以确保施工的安全与准确性。

开发BIM云ERP管理软件，用于装配式钢筋的深化设计、材料堆放、以及加工运输过程中信息和数据的管理。平台功能模块分为三大类：BIM模型管理、生产计划管理、过程监控管理。具体功能解析：

（1）BIM模型管理：先将施工图上传至BIM模型管理功能模块，再由翻样人员使用翻样软件对图纸作建模处理，使用系统生成出装配式钢筋模型和初始翻样料单。再由专业性较强的工作人员对模型做拆分与深化，将处理深化过后的模型连同修改后的料单汇总，回传到BIM模型管理模块。最终通过对修改过后的料单进行解析，获取钢筋的信息，生成可被识别（自动加工设备）的新钢筋加工料单。此时系统会自动生成唯一的可扫描身份编码，其他工作人员可通过扫描获取钢筋模型的信息，包含：配筋信息、加工进度、运输狀态和浇筑情况。（2）生产计划管理：以平台获得的订单、钢筋加工料单、工厂加工能力为基准，合理配置装配式钢筋的下料与生产过程。在生产过程中实时监测工厂所能承载的工程进度，如此便能对钢筋加工的次序以及产品的供应量进行合理组配，优化产能。（3）过程监控管理：建立实时数据信息系统并实时更新，对生产区钢筋原材的进场量、种类、规格、数量进行监控，实时将数据上传至系统，监控还包含了车辆运输材料的进度，以施工现场管理人员做出的反馈为出发点，实时调整运输频率与频次，并由专业人士负责品控并实时进行指导。

综上所述，BIM技术在建筑业中已经获得较大发展，建筑业是国内的经济支柱，在经济又好又快发展中，面对逐渐庞大的项目规模、更复杂的项目结构、更难控制的项目造价管理，都成了业内的难点。尤其针对目前大型项目中钢筋工程量的计算，传统的算法较难掌握这已严重困扰工程造价人员，因此难以适应时代需求。而BIM以其质变的数据承载性和独特的构件模拟等技术，极大便利了钢筋工程量的计算，且大幅降低了工程变更带来的额外负担。因此，学习掌握BIM技术，是未来钢筋工程量计算领域中，从业人员必备的技能之一。

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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