BIM技术在刚性屋面深化设计中的应用

许彬，曹钰，高景楠，胡蒙蒙

（陕西建工第五建设集团有限公司）

1 引言

BIM 是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便被工程各参与方使用。它运行并支持整个项目的生命周期，可改善管理分析和决策的技术与方法，具有可视化、协调性、模拟性等优势和特点[1]。这种全新的建筑全生命周期方案，有效地解决了建设行业的诸多不足，改变了当前的工程建设模式，推动了整个建设行业从传统粗放、低效的建造模式向以全面数字化、信息化为特征的新型建设模式转变[2]。基于此，本文以某社区幼儿园的上人屋面与斜屋面工程为例，探析BIM 技术在刚性屋面深化设计中的应用。

2 案例工程概况[3]

某社区幼儿园的上人屋面构造为：单组份聚氨酯防水涂料1.5mm 厚，遇墙上翻建筑面上250mm；自粘无胎聚合物沥青防水卷材1.5mm 厚，遇墙上翻建筑面上250mm；XPS保温层90mm厚；油毡隔离层一道；C20 细石混凝土保护层内配4@200×200 钢筋刚性保护层40mm厚。

3 BIM在屋面工程深化设计中的应用

刚性屋面设计图纸深化，主要涉及上人屋面上的落水线坡度深化、刚性屋面的排气管深化与分格缝深化；通过revit 软件建立BIM 模型，输出设计深化图纸，指导现场施工[4]。

3.1 屋面实测实量

待幼儿园主体结构施工完成后，进行屋面实测实量，测量重点有：①使用钢尺沿屋面内轮廓线一圈测量，并记录数据；②使用卷尺/钢尺定位落水口位置，并记录数据；③使用钢尺测量过道与上人屋面的宽度，核验数据准确性并记录[5]。测量数据见图1。

图1 屋面实测实量数据（/mm）

3.2 BIM模型搭建

在已完成的幼儿园主体结构模型上，使用已核验完成的实测实量数据，深化修正屋面结构模型，为后续导出的施工图纸规范性，在revit项目中，将屋面平面图另行复制出3 个平面视图，四个视图分别命名“屋面扇形起坡图”、“屋面方阵起坡图”、“排气管分布图”、“分格缝布置图”。同理，三维视图也按上述进行复制、重命名为独立的4个视图。

通过“过滤器”分别设置屋顶、楼板、管道、建筑墙构件的可见性等属性，最终输出深化图纸的线型清晰明了。表1为建模前对构件选择的优势分析。

表1 BIM建模构件选择

3.3 屋面起坡深化

因深化需要，确定两种找坡方案：扇形找坡、矩阵型找坡，形成方案对比，择优用于现场施工。依据项目经验，参照下列公式：

式（1）中：b为延坡的长度，mm；a为最薄处厚度[6]，mm；明确扇形落水线的坡度为1%即可，e为屋面坡度，矩形落水线的坡度为1.2%即可。

同时，因为上人屋顶为不规则形状，根据施工经验必须遵循三个基本原则确定分水岭：①所有区域找坡层的最高点，必须以屋脊分水线的高度为基准点；②不同坡宽的各区域的坡度必须要一致；③先定坡宽长，再定坡宽短[7]。

3.3.1 扇形起坡图

按照落水口位置，以扇形分割线为基准确定分水岭的位置，一般以两个落水口圆心连线的中垂线为分水岭。再以水流坡向最优距离，确定出落水线位置，具体如图2所示。

图2 屋面扇形起坡图（/mm）

3.3.2 方阵起坡图

屋面落水口矩阵型落水线：先以以两个落水口圆心连线的中垂线为分水岭，再以落水口为“圆心”进行“四等份”切割，交落水线于分水岭上，即可确定落水线的大致布置。落水线的优化应当遵循：①以两个落水口的落水线最长或最短距离的一半定位处最高处落水线的位置；②遇墙整体避让落水线位置。具体如图3所示。

图3 方阵型屋面起坡图（/mm）

最后，考虑到现场施工的复杂程度与进度要求，确定使用方阵起坡图进行现场施工。

3.3.3 屋面排气管深化

首先，将屋面整体分区，本项目五个斜屋面各自独立为一个分区，上人平屋面大致划分为五个形状规则的区域；随后，以每大约36㎡（6m×6m）范围内一个排气管立管[8]，可估算出每个区域的排气管立管个数，最后再将这些立管均匀分布。排气管深化图如图4 所示。根据BIM 模型出具的施工图纸，可确定排气管的采购数量，有序安排材料进场，并提高了施工速率[9]。

图4 屋面排气管分布图（/mm）

3.3.4 屋面分格缝深化

沿女儿墙内侧处设置宽度为3cm 的“大”分格缝；屋面整体设置长度不大于6m、宽度为2cm 的“中”分格缝；最后，在“中”分格缝的2m～3m范围内设置5mm切割缝。分割缝深化如图5所示。

图5 屋面分格缝布置图（/mm）

3.3.5 现场施工

通过对现场施工的过程监控，施工过程中方阵起坡、分格缝留设基本均按照策划要求进行，一些小细节的瑕疵并不影响整体的观感（见图6）。其中，存在一个缺陷：因保温板切割把控不到位，导致现场排气管敷设未完全按照排气管深化图纸的意图进行，最终未实现排气管与“大”分格缝的合一。目前，针对此次刚性屋面的策划、施工已进行复盘，明确质量把控的方法，在日后深化设计图纸的细度上不断精益求精，辅助现场施工的高品质。

图6 屋面现场施工图

4 结语

通过基于BIM的刚性防水屋面施工的全过程管理，就施工方案优化、施工图纸深化、过程监控可视化3个方面进行总结[10]。

1）施工方案优化

结合BIM模型及相关设计规范，通过方案比选，选择最合适的深化方案并进行现场施工，可加快施工进度、提高施工质量。

2）施工图纸深化

在BIM 模型基础上，结合规范要求与公司过往施工经验，深化设计起坡、排气管、分格缝的施工图纸，做到“策划先行、样板引路、一次成优”。

3）过程监控可视化

通过大疆无人机进行屋面施工的过程监控，直观有效确保施工进度、把握施工质量，并为后续的工作总结留存影像资料，方便经验交流与分享。