基于BIM 的屋面广场砖整砖排布技术研究与应用

沈爱爱

（广西安全工程职业技术学院 建筑与测绘安全系，南宁 530100）

伴随建设单位对工程使用功能的要求，屋面设计单位和建设单位有效合作，对屋面工程中的装饰砖的施工品质要求也在不断提高，既要满足工程的功能、质量，又要保证屋面工程的整体美观和布局合理，同时，对施工单位来说，还要确保工程的成本和进度。传统的屋面工程施工，施工单位往往遵照设计图纸以及建设单位的使用功能要求组织施工，缺少对屋面广场砖施工的整体组织策划。因此，在施工过程中，为了满足建设单位要求，经常发生变更和返工，造成了材料、人工、成本和工期等资源的大量浪费。

利用BIM 技术在屋面广场砖施工之前，根据屋顶层建筑专业设计图纸，建立三维模型，对屋面广场砖进行综合优化、深化，做到屋面分块均匀合理，坡度准确，排水系统流畅，整体协调，美观大方。提前解决图纸中和施工过程中将会出现的问题，制定和对比优化方案，根据最终优化方案再进行组织施工策划。同时能够有效地减少人工、材料、成本和工期的浪费，具有较大的推广价值。

1 工程概况

本工程位于广西壮族自治区某市，总用地面积为136 393.43 m2，总建筑面积为约20.80 万m2，其中住院楼A 栋总建筑面积为15 015.80 m2，外立面线条多且复杂，各构件定位要求高。屋面楼梯间、消防管、空调外机设备基础，细部、边角部位处理难度大，美观度要求高（图1）。屋面广场砖的施工不仅影响到工程施工整体进度，也是工程质量一个重要控制点，特别是能直接表现外观质量，影响优质工程创建。

图1 住院楼A 栋鸟瞰图

本工程项目定位为集医疗、科研、预防、教学、科研和急诊救治为一体的综合性医院，将打造成为区域医疗中心、健康管理中心。

本项目工程质量管理目标是争创“鲁班奖”，要求在屋面广场砖施工阶段采用BIM 技术，提高施工策划水平，增强施工过程管控能力，提高屋面施工深化设计质量和效率，提升住院楼A 栋屋面广场砖施工时的精细化管理水平，并以BIM 信息化模型精确指导工人现场施工的方式提供施工效率和质量保证，实现屋面广场砖与整体项目的同步交付，为建设单位后期运营管理维护服务提供帮助。

2 方案设计

本工程屋面广场砖分隔线为蓝色，内部填充米色砖，水沟为灰色，规格为150 mm×150 mm×10 mm。运用BIM 技术，对其采用Revit 软件进行建模排砖深化设计，提出了BIM 模拟排砖最佳施工方案：屋面整体布局合理，地砖平整、排布整齐、砖缝均匀、线条顺直，排水坡度明显、整体协调一致，屋面排气孔、落水口、排气管道及设备基础等成排成线、集中布置。

2.1 深化设计阶段

在设计阶段，通过BIM 技术的应用，提升屋面广场砖设计质量，为工程达到总目标打下坚实而重要的基础。按照模型生成的广场砖整砖加工图进行加工并编号，单元块砖运至施工现场后直接按照对应编号进行施工。

2.2 施工阶段

在施工阶段，利用BIM 技术可以进行屋面广场砖施工方案模拟、进度控制、成本控制、设计变更管理、施工过程中资料记录存档，施工单位运用BIM 技术提高屋面广场砖施工深化设计质量和效率，辅助施工单位的各项施工管理目标的达成。

2.3 竣工交付阶段

在竣工阶段，施工单位应用BIM 技术提高竣工验收的效率，将屋面广场砖信息集成于竣工模型中，以完整备案和便于运维。

2.4 基于BIM 的屋面广场砖排布工作流程

基于BIM 的屋面广场砖排布工作流程如图2所示。

图2 工作流程图

3 关键技术

3.1 整体思路

采用CAD 二维排砖与BIM 三维排砖结合，应用Revit 族功能中基于面的公制常规模型建立铺装面砖参数化模型；在工程Revit 模型中进行屋面砖排布。通过逆向设置坡度，保证屋面大面平整；坡向、坡度准确；排水系统畅通；砖缝大小、宽窄、深浅、均匀一致，色泽明显，勾缝光滑，无空鼓。在形状不规则区域，优化广场砖排版，减少施工损耗。采用BIM 技术进行三维交底指导施工，提供施工质量。屋面广场砖分割砖CAD节点图如图3 所示。

图3 屋面广场砖分割砖CAD 节点图

3.2 技术方案

本工程住院楼A 栋屋面广场砖贴砖具有以下难点：①屋面形状不规则，整体为长方形，建筑物四周为倒圆角，且屋面有楼梯间、出屋面通风井、消防横管基础、排气管根部、空调室外机设备基础及屋面排水沟等构筑物；②本工程屋面面积大，技术标准高，施工工艺难度大，广场砖铺贴施工过程中质量较难把控；③水沟、空调室外机设备基础等细部位处理难度大，项目争创“鲁班奖”，美观度要求高。

鉴于上述施工工艺重点、难点分析，住院楼A 栋的屋面广场砖如果采用传统施工方式，随意性大，施工前未进行技术性整体优化设计，易造成返工；未进行精确排砖，导致瓷砖损耗量大，最终难以达到整体美观的效果要求。

如果利用BIM 进行三维铺砖排布，不仅便于技术交底，还可以标准化排布方案指导施工，大大提高施工质量；减少材料损耗，降低成本；提升铺装观感；限额领料，减少二次搬运。

所以，结合以上各项要素研究，本工程在屋面广场排砖上采用传统的CAD 二维排砖与BIM 三维排砖相结合方式，将BIM 技术应用到本工程住院楼A 栋的屋面排砖中。屋面广场砖分割砖CAD排版图如图4 所示。

3.3 技术准备

了解相关规范和建设单位所提供的施工建筑与机电设备等图纸及建设单位相关要求，如屋面广场砖的品种、规格尺寸、等级、质量要求以及整体排版方式。

3.4 建立建筑模型

根据施工图，用Revit 软件创建屋面建筑结构三维BIM 模型。

3.5 创建广场砖族

实际施工过程中，需要布置砖的尺寸大小往往为不同的规格，为了保证减少损耗，排砖时需尽可能整砖布置，排砖不同的需要被反复利用，而Revit 自带排砖族库文件不能满足本工程的排砖要求，人工排砖工序多，时间周期长，故可将其建为一个族，设置排砖参数，比如砖的规格、砖缝宽度、排布方式等。导入到屋面工程项目模型中反复运用，此外不同项目可以通过更改排砖族的参数，将生成不同类型的排砖方式可以应用到同类工程项目中，其方法简单，操作性强。

根据施工图及相关文件根据广场砖的规格尺寸要求，通过创建公制常规模型类型的族方式创建广场砖族。最后将其导入一个基础线的常规模型中进行排砖，根据屋面形状样式按照排列方式进行BIM 三维排砖，排砖过程中在细部应尽量避免出现小于半砖规格的砖，通过Revit 软件中编辑类型调整相关参数即可得到对应的三维排砖效果。

3.6 排砖布置

根据已建好的建筑结构模型，将排砖族导入项目模型中，选择起铺点位置进行多次优化，再根据屋面进行拉伸布置，在对应的属性编辑器中，根据实际情况进行修改编辑，同时在建立砖族时，可以建立砖数目参数，后期可以快速提取屋面广场砖数量。

本工程屋面广场砖砖缝宽度为10 mm，屋面铺设地砖板块的平整度、坡度、排气孔符合要求，纵横缝顺直均匀，嵌缝合格无杂质。

在三维排砖时中虽然使用了BIM 进行排砖，但是也有无法处理的部位（屋面框架柱、墙根交接处倒角处与排气管根部、空调室外机设备基础处），需根据现场实际情况，进行分析优化调整。

3.7 基于BIM 的屋面广场整砖铺砖施工

本工程住院楼A 栋屋面工程广场砖施工流程为：基层处理→抹灰找平→弹控制线→铺贴地砖→拨缝、勾缝→养护。

根据已排版好的广场砖BIM 模型进行屋面分仓缝设置、弹整体到局部的控制线，弹线由建筑物中间向两端进行。间隔1 000 mm 距离弹一道控制线，并将控制线引至楼梯间外墙或屋面框架柱底部。

在分格内沿纵横方向上的分仓缝先设砖一行，形成控制带，最后在控制带内铺设中间位置地砖。铺设时，按照控制弹线的线位及墙根水平线先铺几列纵砖，找好位置及标高，由外墙向中心、在区格内由里往外，逐排、逐列退着铺贴，且不踩踏已铺好的地砖，使用“高精砌体”施工工艺，通过预排版+精心施工，全面提高施工质量。基于BIM 的屋面广场砖排布整体效果如图5 所示。

图5 基于BIM 的屋面广场砖排布整体效果图

4 质量保证措施

4.1 技术交底

广场砖排版深化完成后，导出三维漫游效果BIM模型，采用720 云软件打开以漫游形式结合模型向建施工队伍进行三维模拟技术交底，对屋面整体大面排版、分仓缝位置、特殊部位节点处理方式等的广场砖排版要求进行逐级交底。不仅让工人直观了解交底意图，贴砖工人也能很快理解施工方案，在模型中，增加索引展示屋面铺砖细部节点做法，结合优化的方案，将这些节点更好地展示出来，使交底内容更加直观、形象，也让工人对这些位置的施工工艺更加了解，可以更好地用于指导现场施工。

BIM 技术在屋面工程的施工管理上不断优化并深度应用，可以大大提高屋面广场砖的施工效率，强化广场砖对于其他专业的深化设计协调性，通过施工过程的质量控制、优化施工方案进一步提高施工品质，确保本工程住院楼A 栋荣获“鲁班奖”工程。

4.2 质量监控体系

借助广联达开发的BIM 5D 平台软件创建实时共享的质量监控管理体系，项目质检员将广场砖施工过程中发现的质量问题实时上传至BIM 5D 平台，并同步标记在BIM 模型中，对质量问题实现全过程跟踪，督促劳务队组及时整改。

4.3 施工过程质量控制

广场砖施工过程中，项目管理人员根据模型进行施工过程中的质量控制，严格把关分仓缝位置、砖缝大小、宽窄、深浅、均匀一致，坡度准确等，基于BIM 模型数据进行实测实量、尺寸核准等，确保屋面排砖BIM应用落地，提高工程质量。

4.4 广场砖模型交付

广场砖交付模型必须通过相关单位的模型审核，审核通过后交付使用。模型交付前对施工队伍进行三维施工模拟技术交底。交付的模型必须包含专业信息，可对施工全程的信息进行反查。

5 结束语

综上所述，传统二维排砖不能直观地展现出预期效果，通过BIM 技术使这一缺陷得以弥补。而且，广场砖三维模拟排砖形象逼真，直接反映出整体铺装效果、细部做法和工序，给建设单位在样品选样时提供了强有力的参考。在进行模拟排砖时，可以对砖的数量进行精确统计，并且精确到各分仓缝区域内需要的广场砖数量及大小，以便铺装工人提前做好裁砖工作，防止因现场切割不当而导致广场砖的材料损耗，也大大提高了现场铺装施工效率。因此，将BIM 技术运用于装饰饰面砖工程中进行模拟排砖，是一个可行并值得推崇的方法。

本工程依托BIM 技术深度应用给项目创优管理提供了扎实的理论指导，除屋面广场砖进行创优深化工作外BIM 团队在项目前期场地布置策划、主体施工方案优化、地下室综合管线、室外管网等相关应用工作上提供了多项落地成果，在提升项目科学化、精细化管理水平提供了极大帮助。

本文对BIM 技术在屋面广场砖创优管理中的应用工作进行系统性总结，供企业内部同类工程的创优工作参考与借鉴。