砌体工程综合排布中的BIM应用

戴 路 武 超 周晓帆 余 洋 刘彦君

中建三局集团有限公司工程总承包公司 湖北 武汉 430064

在土建施工中，砌体工程是最常见的施工内容之一，砌体工程作为结构工程和机电安装工程、装饰装修工程的衔接点，在施工过程中需要充分考虑多专业的穿插和配合。

由于传统二维设计的信息是分散的，在通常情况下，土建、机电、装饰等各专业分包仅考虑到本专业的施工内容，施工过程中往往会出现因专业不协调导致的错漏和返工，这对总包方的综合协调管理水平是一个很大的考验。目前水平较高的项目管理人员能够通过CAD等二维平面工具对砌体结构进行综合排布，但该方法工作量大、效率低、易出错，对人员素质要求非常高，而利用BIM技术的多专业协同以及可视化功能，大大提高了砌体结构综合排布的效率和准确度。

本文主要阐述了武汉大学大学生体育活动中心项目利用BIM技术进行砌体工程综合排布的实施过程和方法总结。

1 工程概况

1.1 工程概况

武汉大学大学生体育活动中心项目总建筑面积为37 200 m2，建筑物总长度215 m，总宽度117 m，地下1层为地下车库与设备用房，地上3层（局部夹层4层）为场馆及看台、座位等，建筑高度（含钢结构顶）为29.14 m，建筑物由比赛馆、训练馆及其配套设施组成（图1）。

图1 武汉大学大学生体育活动中心效果图

1.2 砌体工程概况

本工程墙体主要采用蒸压砂加气混凝土精确砌块，专用建筑黏结剂，专业内墙薄抹灰砂浆。本工程砌体施工与机电管线安装施工同时进行，如何准确地进行管线洞口、线槽的预留预埋是本工程砌体施工的控制重点。

2 砌体工程主要BIM应用点

本工程砌体施工BIM应用主要采用的软件有Revit、Navisworks、广联达BIM 5D、Auto CAD，通过创建各个专业的BIM模型，进行综合协调，确定构造柱、圈梁、洞口、过梁、线槽等构件的精确定位，并对砌块进行排布，确定非标准砖的详细尺寸，形成砌体综合排布图以及砌块材料需用量表，以此来指导现场砌体施工[1-3]。

3 BIM应用实施流程

3.1 图纸审核

由于设计图纸是分专业绘制的，传统的审图很难将多个专业的图纸信息统筹起来综合考虑。利用BIM技术，通过创建各个专业的BIM模型并整合，利用Revit软件创建出每个区域的局部三维视图，即可对砌体工程的设计进行全面的审查，提前发现图纸中的错漏问题，并与设计协商解决，避免对施工造成影响。

通过创建BIM模型检查发现原设计门所在位置与斜梁有冲突，提出设计修改建议后，对门的位置进行了调整（图2）。

图2 门位置调整

3.2 砌体结构综合排布

3.2.1 洞口预留

在砌体结构深化前，应对机电管线进行综合排布，然后将排布完成的机电模型与砌体模型进行整合，确定预留洞口位置，并在砌体模型中生成预留洞口。本工程利用Revit软件进行砌体预留洞口模型的创建，通过插件设置好相关参数，能够快速生成所有的预留洞口（图3），提高了工作效率。

图3 生成预留洞口

3.2.2 布置混凝土构筑物

按照规范和设计要求，进行构造柱、圈梁、过梁等混凝土构筑物的布置和优化。本工程利用Revit插件确定构造柱、圈梁、过梁的设置规则，快速生成所有构造柱、圈梁及过梁，生成完成后需对生成结果进行合理性检查，并在符合设计和规范的前提下，充分考虑施工的便利性和经济性，对生成的结果做进一步的优化。将自动生成的门上过梁与圈梁合并设置，便于施工，节省成本（图4）。

图4 圈梁及过梁优化

3.2.3 砌体排砖

利用广联达BIM 5D软件进行砌块排布，对标准砌块型号、灰缝、搭接长度等参数进行设置，通过软件自动生成砌体排布图（图5），并能够实时计算出各类尺寸砌块的需用数量。

图5 砌体排布

通过BIM 5D软件进行线槽布置和开关预留洞布置，并对与管线开洞位置或构造柱位置有冲突的地方进行优化调整，兼顾使用功能和施工便利。

由于软件功能的限制，并不能确保每一面墙的排布均合理，因此，通过软件导出CAD图后，我们对少数不合理的排布进行优化调整，最后出具能够指导现场实施的施工图纸[4-6]。

3.3 砌体结构施工

3.3.1 技术交底

利用BIM模型可视化的特点，对管理人员和作业人员进行交底，详细说明施工顺序、专业配合、控制要点等内容（图6）。图6中显示了某一区域砌体结构综合排布的三维模型，从图中可直观地看出构造柱、圈梁、过梁、洞口、线槽的布置情况。

3.3.2 限额领料

根据砌体综合排布结果，提前计算好每一面墙的砌块需用量，管理人员根据需用量严格控制作业队伍的领料数量，标准砌块应进行定点投放，非标准砌块应在加工场地集中加工后运至作业处，从而减少二次搬运。

图6 某区域砌体结构综合排布

3.3.3 砌块加工

根据砌体综合排布图所示的非标准砌块尺寸对砌块进行加工，采用专用加气块切割机对砌块进行切割，确保二次加工成型质量。加工完成后在砌块上标明编号，便于识别，并根据编号搬运至对应的砌筑位置。

3.3.4 管线暗埋

本工程砌体墙为蒸压砂加气混凝土精确砌块，采用薄抹灰，为确保施工质量，防止抹灰层开裂，所有需在墙上开槽的管线均采用暗埋的形式进行施工。通过BIM模型提前对线槽位置进行定位，确定线槽详细位置，机电安装队伍根据线槽定位，提前将管线安装完成，随后进行墙体的砌筑，在机电管线的位置进行内开槽，所有墙内管线均布置在墙体内（图7），这种方式既提升了砌体的外观质量，又规避了后期薄抹灰开裂的风险。

图7 墙内暗埋管线

3.3.5 砌筑施工

砌筑施工同传统作业方式，本文重点描述BIM技术的应用，因此砌筑施工过程不在此进行详细叙述。

4 BIM应用实施效果评价

1）利用BIM技术对砌体结构进行综合排布，提前确定管线洞口和线槽位置，避免了二次开洞、开槽，节约了成本。本工程目前已完成全部砌体开洞开槽的定位工作，矩形洞口共计1 236个，线槽共计6 083处，若二次开洞费用按100元/个，二次开槽费用按20元/处计算，则可节省费用约245 000元。

2）通过对非标准砌块的长度配置，最大程度地减少砌块废料，节约了砌块用量。通过对本工程样板区的砌块用量统计，按照传统的计算方法，需用砌块数量为1 439块，实际砌筑所用的砌块数量为1 381块，若600mm×200mm×300mm标准砌块价格按15元/块计算，则样板区砌块用量节省的费用为870元。根据本工程总体砌体体积估算，利用BIM技术对砌块排布进行优化可节省砌块材料费约90 000元。

3）通过BIM软件提前统计每一面墙的砌块需用量，确保砌块的精准投放，减少了二次搬运。

5 结语

本文通过对武汉大学大学生体育活动中心砌体工程的BIM应用进行整理分析，验证了基于BIM技术的砌体结构综合排布能够提高砌体工程的一次成活率，减少了二次开洞和返工的发生，提高了施工效率，提升了施工质量，节省了施工成本。