BIM技术在砌体工程预留洞口深化设计中的应用方法

2021-03-19赵明程蒲靖贾跃龙马朝姚宝

四川建筑 2021年6期

赵明程蒲靖贾跃龙马朝姚宝

为了使大型公共建筑施工任务中二次结构工程预留洞口可以一次预留准确，避免开洞修补，能够在保证施工质量的前提下，加快进度，节约成本，减少浪费，通过BIM技术对原设计图纸进行二次深化设计，分析和总结了深化设计的应用方法和成果。应用结果表明，BIM技术能够有效解决预留洞口常见的错误和遗漏等质量问题，减少二次洞口的返工，具有良好的经济发展效益和社会环境效益。文章以实际施工为例总结应用经验，分析从建模到竣工各阶段的要点和方法，并制定相应的技术措施，确保施工质量。所取得的数据和经验对同行业的建设具有很好的参考价值。

BIM技术; 机电设备管线; 二次结构; 砌体; 预留洞口; 节约成本

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[定稿日期]2021-05-27

[作者简介]赵明程（1990～），男，本科，工程师，主要从事建筑施工管理工作。

砌体工程是工程项目施工中的重要分部工程，施工过程中各专业之间的穿插配合必须提前规划，做到协调统一，但是在实际施工中各专业往往只考虑本专业的需求和施工便利，不能做到协调统一。而且在砌体施工过程中参考的各专业施工图纸比较零散，分别有构造柱定位图、机电管线留洞图及过梁深化图等图纸，会耗费很多时间看图与核对图纸，导致工效降低，而且还会出现现场返工和拆改的情况。本文以渭南市中心西片区多功能馆项目砌体施工为依托，研究BIM技术在砌体工程预留洞口深化设计中的应用，以此来提高现场砌体工程的施工效率和预留洞口准确率，减少返工。

1 工程概况

本工程位于渭南市政务服务中心西侧，是渭南市重点民生工程和标志性工程，一类高层公共建筑。地上由中型科技馆、乙级档案馆、中型图书馆，青少年宫及妇幼活动中心（大型），集中办公等多种功能构成。地下由部分业务用房、会议中心、餐厅及厨房、动力中心及汽车库组成。各级领导及社会各界人士高度重视，对工程建设质量与进度要求极高。工程质量目标是确保陕西省“长安杯”，争取“鲁班奖”，文明施工目标是陕西省安全文明标准化工地，科技创新目标是陕西省创新技术应用示范工程和渭南市BIM技术应用示范工程（图1）。

砌体工程概况：与土直接接触的地下墙体采用MU15非黏土实心砖用M7.5水泥砂浆砌筑，不与土直接接触的墙体采用Mb5.0砌筑砂浆的A5.0蒸压加气混凝土砌块砌筑;地面楼梯间、卫生间、井道采用承重多孔砖加水泥砂浆M7.5砌筑，其余填充墙采用A5.0蒸压加气混凝土砌块加Mb5.0砌筑砂浆砌筑。

2 砌体工程施工与机电安装的冲突

本项目为市重点民生项目，工期比较紧张，砌体工程施工要与机电管线的安装施工穿插进行，依照以往施工经验教训，土建队伍与安装队伍在施工过程中必然会出现矛盾冲突的地方，而且本项目机电安装施工队伍不止一个，预期会有多家单位互不相让和互相扯皮的局面。特别是很多位置机电管线施工之前二次结构施工必须已经完成，然后风管、桥架等大管线需要穿墙等问题出现，就需要对这部分墙体进行拆除，再进行大管线的安装，这样就会影响已经砌筑完成墙体的安全性和整体性，砌体工程的质量也就得不到保证。而且，钻孔、洞口的后期修补以及拆除的墙体将产生更多的建筑垃圾，不满足绿色文明施工的要求，还会导致工期的延长和施工成本的增加[1]。所以本项目在砌体工程开始前组织项目技术人员对项目砌体工程进行预留洞口的深化设计，并进行流程方法总结，形成成果文件。

3 实施步骤

（1）熟悉各专业设计图纸。

（2）首先制定统一的模型建立原则、命名规则及数据交换格式，然后建立BIM模型，其中建筑结构模型建议使用Autodesk Revit软件建模，机电模型建议采用基于Autodesk Revit的MagicCAD软件建模。

（3）利用Navisworks软件对建筑专业、结构专业和机电专业的模型碰撞进行检查，根据管道综合调整原则对碰撞位置的管道进行优化调整。

（4）在砌体框架内，在BIM应用平台上，依次进行墙体构建模型深化、排砖模型深化，和拉墙钢筋模型深化;在排砖模型深化后依据BIM模型出具墙体位置编号图，墙体排砖图和砌体用量需求表[2]。

（5）复核模型的完整性、准确性，制作施工工艺的三维动画给管理人员、砌筑人员和加工人员进行交底;导出深化的图表给砌筑人员和加工人员交底;运用轻量化模型给管理人员交底。

（6）管理人员、砌筑人员和加工人员严格按照施工工艺的三维动画交底、深化图表交底、模型交底集中进行砌筑施工和监督检查。

4 方法总结

4.1 模型建立的要点

主要说明了建立机电模型的要点，对建模结构模型和建筑模型的要点没有详细说明。在绘制机电模型前，各专业管道和桥架所用的材料和连接方式必须与现场施工相一致。

（1）给排水专业中包括的系统比较多，不同材质类别的管道均有涉及，建模过程中不仅要详细参照设计说明，而且要结合施工单位使用的工艺流程，避免模型与现场有误差，导致材料明细表不准确，不能进行准确地材料控制管理[3]。

（2）暖通空调主要包括空调水、空气和防排烟系统。不同使用功能、不同使用位置的水管、风管，其连接方式和施工工艺要求不同。模型应满足设计说明的要求，模型应结合现场实际情况绘制。

（3）电气专业根据模型要求建立的等级，分别建立电缆桥架系统、配电箱、灯具、插座开关模型，模型建立深度根据需要自主选择，重点在于强弱电井、水泵房、空调机房、变配电室的深化设计。

4.2 机电管线综合排布原则

管径小的管道让管径大的管道，越大越優先;有压力的管道让无压力的管道;不保温的管道让需要保温的管道;一般性管道让动力性管道;强电、弱电分开设置;电气避让热水及蒸汽管道（图2）。管线综合布置在遵循基本原则的同时，还应考虑施工工艺、工人安装作业空间、后期维护更换空间、美观等因素。

图2表示地下一层降板区域最低点的管综排布原则，同一防火分区内，净空高度在满足设计要求的基础上，保持一致。

4.3 机电管线综合排布注意事项

（1）管综排布目的：减少管道占用空间，增加吊顶高度，提前解决设计碰撞问题，避免机电管线在平面和立面上的交叉和冲突。有序的安排便于工程竣工后的维护管理，优化工程量，综合布置后的工程量一般应小于原图纸设计的工程量[4]。

（2）带停车位的地下室布置应满足车辆通道的净空高要求，车道不小于2.8 m，停车位不小于2.6 m。

（3）管综排布要在一跨区域内均匀分布。2.6 m是极限位置最低净空高度要求，在有条件区域整体排布标高能上调的，必须上调。目的是为减少支吊架重量、增加地面净空高度，减少视觉压抑感。

（4）管综排布时，需考虑各类阀门设备的操作和检修空间。吊顶检修口上方不能有桥架、管道。

（5）桥架一般不做叠层排布，若标高受限区域需叠层排布的，提前沟通并做好措施。桥架标高为梁下50 mm，尽量提升标高，减少翻弯。当桥架布置在同一方向，且横向距离大于2 m时，必须在桥架中间留出不小于300 mm的操作空间;当桥架下方布置有管道的时候必须考虑桥架和管道后期检修的上人通道。

（6）排布管道时，依照综合支吊架考虑，管道间距不应小于100 mm，实在达不到要求需要调整管道间距时，最小不得小于50 mm;如果管道发生冲突，一般进行上翻弯，除非上方存在桥架不得不下翻弯，避免管道存水。

（7）所有管网排布时，需考虑深化的预留孔洞位置可行性，杜绝因深化设计后需重新开洞的现象。

（8）在对管网进行综合碰撞检查时，应考虑综合支吊架引起的碰撞和标高冲突，特别是在吊顶区域，因为在布置管道时，往往忽略了支吊架的空间占用问题。

（9）制冷机房、空调机房、变配电室、消防水泵房等大型机房有大量吊装管道、桥架区域，照明灯具设计若是吸顶的则建议改为线槽灯，考虑最低标高。

4.4 墙体构建模型深化

参照施工规范、施工图纸、施工方案。在门、窗、机电预留洞口增加过梁;楼层较高部位增加圈梁;墙端、交叉处增加构造柱[5]。

（1）当布置的构件和预留洞口发生碰撞时，应优先满足洞口的预留，调整构件位置。

（2）当过梁和圈梁上下位置不大于200 mm时，可以调整圈梁位置至过梁处，替代过梁。

（3）当过梁靠近构造柱时，就不再使用预制过梁。可在构造柱中插入过梁钢筋，采用现浇方式统一施工。

4.5 排砖模型深化

根据相关规范进行精细排砖，设置砌块的材料类型、尺寸、灰缝宽度、错缝长度、导墙高度、斜砖角度信息，一键生成精细排砖图;如果有贯穿接缝，手动调整砌块尺寸。

排砖时，砌块上、下皮的竖缝应错开，相邻砌块的横缝应错开;如需切砖，砖长应大于1/3且不小于200 mm;在施工规范允许的范围内，圈梁高度可稍作调整，以保证整体砖砌体效果。砌体下部用规格为170 mm×115 mm×53 mm的小砖作为导墙，调整墙体砌块尺寸，保证整砖砌筑。导墙砌筑的皮数根据需要设定。

4.6 拉墙筋模型深化

依据深化的砌体排砖图，深化拉墙筋的位置，并对上部斜砖、过梁、构造柱、下部导墙砖进行详细位置尺寸标注[6]。

4.7 碰撞检测

（1）将结构模型与建筑模型相连接，复核标高，运行软件的碰撞检查功能，找出碰撞部位进行最佳切割，保证墙体的整体轮廓，消除墙体与梁柱之间的冲突部位。

（2）将机电模型链接到建筑模型中，在碰撞部位的砌体中开具预留洞口。

（3）将机电模型链接入结构模型，调整碰撞部位的机电管线位置及标高，以确保机电管线不会与横梁和立柱发生冲突。

4.8 出图

优化完成后的二次结构预留洞口BIM模型进行标注、出图平面图和剖面图，由建设方、设计院、监理、总包四方签字确认（图3）。标注时，根据软件功能，可选择列表标注法和原位标注法;推荐采用原位标注法。

4.9 砌筑施工

（1）根據BIM模型导出的墙位置图、墙砖布置图进行定位放线，现场放样第一个皮砌块的轴线、砌体边沿、洞口线。

（2）根据BIM模型导出的墙砖布置图，构件植筋，构造柱、圈梁、拉墙筋位置现场放样，完成墙体植筋和构造柱钢筋帮扎。

（3）根据墙砖砌筑图的编号，找到切好的砌块，进行砌筑。施工过程中，管理人员进行检查，确保砌墙情况与砌砖图一致[7]。