BIM技术在砌体工程施工中的应用研究

张许林

德持建设集团有限公司

1 引言

长期以来，砌体工程施工期间使用传统CAD 绘制排砖图纸相对困难，排墙时间也相对较长，技术工作人员没有充足时间开展CAD 排砖工。特别是砌体砌筑的时候，施工作业人员对整砖随意切割，浪费情况严重。通过对BIM 技术的应用能够实现自动排砖的目标，且材料使用量以及砌块加工尺寸、数量更加精确，尽可能避免二次搬运，减少实际损耗，不断提高施工经济效益。由此可见，深入研究并分析BIM 技术在砌体工程施工中的具体应用十分有必要。

2 砌体工程概况

上海嘉定新城A06-02 地块商业项目总建筑面积为23540m2，建筑高度是24.6m，地上四层，局部地下一层，以框架结构为主要结构类型，其中四层影院单层层高10m。此工程项目是公司BIM应用试点示范工程，需对BIM技术进行合理运用，砌体工程是此工程项目的重要组成，在合理运用BIM 技术的基础上，即可确保砌体施工的精细化。

3 BIM技术应用于砌体工程施工中的必要性阐释

砌体工程施工期间引入BIM 技术，能够明显改善项目建设效果，为优化施工质量奠定坚实基础。

3.1 传统模式二次结构砌体缺陷明显

首先，使用传统砌体砌筑工艺对于施工作业人员提出了较高要求，若对此施工工艺不了解，选择刀切砖的方法很容易影响砌体工程的质量，且浪费现象严重，无法满足绿色施工要求[1]。

其次，传统CAD砌体方案在排布方面相对困难，主要由总工程师负责完成，时间消耗较长。

再次，传统的技术交底主要包括工程项目施工方案与CAD排布立面图纸，很难对设计意图形成深入了解，对于设计图纸中的错漏也无法及时发现。

最后，施工场地相对狭窄，材料堆放困难。长期以来，总包会结合分包制定的材料计划单采购，分包为不影响施工进度，会在第一阶段材料计划单中增加工程量，进而在施工现场内堆放大量砌体砖块，增加了二次倒运的费用支出，且运输材料期间也会出现损耗。

3.2 砌体工程设计得以深化

第一，通过对BIM 软件的应用能够针对二次结构墙体进行方案排布，使得施工作业人员直观地了解墙体效果，并且领悟图纸的设计意图，对于施工作业人员的要求也并不高。另外，非标准砌块事先在加工厂已经完成加工可直接用于砌筑，不仅节省时间也节省人力，材料浪费情况明显缓解[2]。

第二，在BIM软件运用的基础上合理排布砌体方案，较之于传统形式，方案准备阶段的时间显著缩减。

第三，借助BIM 技术的可视化功能能够对施工图纸描述模糊的问题予以解决，便于查漏补缺。

第四，结合砌体排布的方案制作材料明细表，可实现分区域对砌块的需求量进行统计，且保证标准砌块的定点与定量投放。而对于非标准砌块，需在加工厂进行集中加工以后投放，进而缩减二次搬运的费用支出。

4 BIM技术在砌体工程施工中的应用实践

在砌体工程项目开展过程中，将BIM技术应用于其中，能够使工程施工质量明显改善。为此，以下将通过本商业项目，重点探究BIM 技术在砌体工程施工中的具体应用，以证实该技术的推广应用价值。

4.1 BIM技术应用原因

在该商业工程中，砌体主要使用的是蒸压加气混凝土砌块，实际的砌筑量较大，且砌筑的形式多样，需要在墙体预留大量洞孔，标高与尺寸较多，若使用传统施工方法很难适应现场管理条件，精细化水平不高，使得随意切割原材料的概率提高，浪费与损耗情况较多[3]。而通过对BIM模型的使用，即可对不同部位砌块的使用量准确计算并排布，采用限额采购原材料的方式，可实现点对点地运输砌块，进而避免砌块浪费，减少建筑垃圾的产生量。

4.2 深化设计流程分析

此工程是BIM技术应用的试点示范项目，所以机电、结构以及建筑等BIM模型需设计单位提供。而设计单位所提供的BIM模型仅具备墙体整体的模型，而并不具备砌体砖、构造柱、过梁、灰缝以及圈梁等详细位置。为此，需在设计单位提供BIM 模型的同时，参考国家标准规范，针对此模型加以补充与完善，使得BIM 模型得以优化，为砌体施工建设提供必要指导。在设计流程深化方面，应由各专业做出自主调整，以完成深化工作。在各系统内部完成碰撞检测以后合模并再次检测，对机电管线的留洞与墙体的开洞位置加以确定，构建二次结构与气体墙模型族文件[4]。随后，合理优化排砖，尽可能降低材料的损耗量，智能绘制排砖图纸，并统计分析材料使用量，结合实际需求生成不同节点平面剖图。

4.3 碰撞检查与预留洞口确定

在砌体工程中，各专业应自主设计优化，开展机电管线的综合排布工作并落实碰撞检查，对专业内部存在的冲突问题加以解决。借助经优化处理的机电模型与建筑模型开展碰撞检查（图1），对砌体墙体所需预留洞口尺寸以及位置加以确定。若采用传统的施工方法，要求施工作业人员根据CAD 建筑图纸中所标注的砌体墙洞口尺寸以及具体位置完成砌筑与留洞作业。而在管道与桥架施工期间，由于不同类型管线发生碰撞，要对高度与位置进行修改，并且拆除部分既有砌筑墙体，进而对砌体墙安全以及质量产生不利影响。在对墙体拆除的过程中会产生垃圾，进而引起施工材料浪费以及环境污染的问题。经BIM 模型的优化处理，可准确地确定留洞位置，对砌体和管道碰撞情况作出检测，以免在安装管线的时候二次开洞对墙体造成破坏。

图1 机电管线专业自行碰撞检查

4.4 构造柱与砌体墙模型的构建

以图纸与规范要求为主要参考依据，对Revit砌体墙族以及构造柱族加以构建。因墙体的厚度存在差异，所以构造柱的截面尺寸很多。而构造柱则根据转角墙体、端部墙体、十字形墙体以及J 字墙体等多种部位，将其细化成不同的构造柱族形式[5]。在合理设置构造柱族和族参数的基础上，经参数调整处理深化构造柱，一定程度上减少了实际工作量。另外，要对标准砌块以及非标准砌块等相关参数加以设置，参考砌体砌筑规范的要求，完成砌体墙族文件的构建，对族参数加以设置，在调整参数的基础上即可完成墙体的布置。

4.5 排砖智能布置

将BIM技术应用于排砖布置过程中，对构造柱、砌块以及过梁参数加以设置，并合理布置所需排砖的墙体，确保砌体排布质量达标。随后，要系统检查完成排布的墙体。通过对三维砌体模型的运用，即可将砌体与构造柱位置的尺寸予以直观展示。

4.6 精细化管理

结合经过优化处理的模型可自动生成材料明细表格，其中包括不同类型材料数量、型号以及长度等相关信息，进而后续施工建设的开展提供必要的材料进场参考。与此同时，通过对BIM 技术的应用，即可分时段、分楼栋、楼层和施工段准确地生成材料明细表。这样一来，现场施工作业人员应结合材料明细表集中切割砌块，不仅能够使切割精准度提高，且切割效率也显著改善，以免施工现场砌块随意切割，尽量减少材料损耗，缓解浪费情况，对既有资源加以充分利用，以实现施工管理的精细化目标[6]。

4.7 三维技术交底与施工图纸导出

开展砌体工程项目施工前，应充分利用BIM 技术三维化地展示施工过程，进而事先了解施工重点与难点，为方案交底工作的开展提供帮助，确保施工质量达标。砌体模型在深化处理后即可导出排砖图纸，施工作业人员根据排砖图纸开展施工作业，以提高施工质量。对于项目部门验收管理工作人员，则应参考排砖图纸验收施工现场的砌体。

5 BIM技术经济效益研究

合理运用BIM 技术能够使企业管理模式得以改善，促进企业集成化与标准化发展，一定程度上增加了生产效益且成本明显缩减，工期也得以缩短。在此砌体项目中，通过对BIM技术的应用会产生良好的经济效益。以下将通过技术、生产以及成本三个角度展开分析。

5.1 技术效益

将BIM技术应用于砌体工程施工中，合理构建三维模型，能够可视化地管理施工技术质量问题。在这种情况下，虚拟三维砌体样板与实体样板相比，实际投入明显减少且后期处理支出也有所降低。砌体排布的过程中引入BIM 技术，有效弥补了CAD二维约束，优化了排砖的直观性与准确性，排砖时间也有所缩短。也就是说，BIM 技术的运用有利于管理工作的精细化落实，可更好地确保施工质量。

5.2 生产效益

在BIM 技术应用的过程中，能够对砌体的需求量进行准确的计算，并且合理化地投放物资材料，以免发生二次搬运，一定程度上优化了工作的质量与效率[7]。在砌体排砖的时候，会事先开展各个专业碰撞检查，进而提前采取优化措施，以免不同专业施工出现冲突，或者是发生二次开洞情况，施工工期明显缩短。

5.3 成本效益

开展砌体工程期间将BIM 技术应用于其中，能够使砌体材料损耗量减少，材料成本也得以节省。这样一来，可准确投放施工材料，以免出现二次搬运的情况，人工成本也明显减少。由此可见，BIM技术的应用有效规避砌体墙体的二次开洞处理，进而避免材料浪费，也使得建筑垃圾清理费用减少，成本支出明显缩减。

6 结束语

综上所述，在砌体工程项目开展的过程中，将BIM技术应用于其中，对传统砌体施工方法加以改变，有效避免了施工材料的浪费情况，一定程度上优化了工程项目的施工质量，施工工期得以缩短，经济效益也随之增加，可更好地促进砌体的精细化施工作业落实。在合理运用BIM 技术的基础上，能够有效控制施工材料的使用量，且材料周转灵活性更强，施工成本投入也随之减少。