Application of BIM Technology in Optimizing Reinforcement Engineering
王耀耀 WANG Yao-yao；韩中伟 HAN Zhong-wei；李宝江 LI Bao-jiang；
张骥 ZHANG Ji；孙凯 SUN Kai
（中国建筑第八工程局有限公司东北分公司，大连 116021）
（China Construction Eighth Engineering Bureau Co.，Ltd. Northeast Branch，Dalian 116021，China）
摘要：随着BIM技术的发展完善，将BIM技术应用于建筑工程全生命周期已经得到了众多学者的探讨与研究。但是很多模块仅仅是停留在理论阶段，需要进行进一步应用于实践。钢筋是钢筋混凝土结构的骨架成分，对于建筑结构至关重要，但是目前施工过程中钢筋工程存在错误率高，材料浪费、工期延误、成本效益低等问题。将BIM技术应用于钢筋工程可以有效的解决钢筋工程中的难题，达到优化设计、精益施工、提高效益等效果。
Abstract: With the development and perfection of BIM technology, the application of BIM technology to the whole life cycle of construction engineering has been discussed and studied by many scholars. But many modules only stay in the theoretical stage and need to be further applied to practice. Steel bar is the skeleton component of reinforced concrete structure, which is very important for building structure. However, there are many problems in the process of construction, such as high error rate, material waste, delay in construction period, low cost and so on. The application of BIM technology to reinforcement engineering can effectively solve the problems in reinforcing steel engineering, and achieve the effect of optimization design, lean construction and improvement of efficiency.
关键词：BIM技术；钢筋工程；3D模型；钢筋构件；可视化交底
Key words: BIM technology；reinforcement engineering；3D model；steel bar member；visual basis
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）01-0128-04
0 引言
近年来，随着BIM技术在建筑工程中的不断应用，在技术不断完善、功能不断更新的同时也给建筑业带来了前所未有的变革。通过数字信息仿真技术模拟施工对象的真实信息，依靠其可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点[1]，有效的保障了设计深化水平、工程管理质量、工期节约管控、人员安全保障和工程资金效益。
本文首先对BIM技术在钢筋工程中的各方面应用进行分析，然后结合BIM技术在盛京金融广场项目钢筋工程中的应用，探讨钢筋工程施工中运用BIM技术的具体方法和所发挥的积极作用。
1 项目简介
沈阳“722”工程由业务楼、裙房及警卫用房等部分组成。工程总建筑面积46095m2。业务楼地上15层，总高度73.0m，警卫用房地上两层。业务楼为框架-抗震墙结构。项目目标争创鲁班奖，对各分部分项质量要求严格。
2 钢筋工程难点
传统的钢筋工程施工是在二维CAD图纸的基础上，通过对CAD图纸进行逐级解读，然后进行现场交底施工。该施工方法过程繁琐，容易出错，尤其当工程量比较大或者工程比较复杂的情况下对于施工人员的挑战非常大，往往会对工期、工程质量以及资金投入造成较大影响。BIM技术将3D模型与工程进度、资金相结合，形成的BIM5D技术，可以有效解决传统钢筋工程中设计不合理、施工质量差、工程进度慢、资金投入不合理等问题。
3 BIM技术优化钢筋工程特点
3.1 BIM技术深化结构模型，钢筋排布更加合理、材料节省优势明显
利用BIM建模软件Revit建立结构模型，以结构模型为载体根据设计图纸对钢筋排布进行深化设计，深化设计内容包括：钢筋构件排布位置、数量、绑扎方式等。根据深化设计结果，在Revit中建立与钢筋构件相对应的族，从而完成钢筋排布模型，将模型导入Navisworks中进行碰撞检查，使得钢筋排布更加合理，减少施工错误率以及后期施工中的设计变更。
通过BIM技术的可视化对工程模型进行模拟分析，验证设计的合理性，并且及时找出设计中以及后期施工中可能遇到的问题进行预先处理，也可以利用BIM技术结合钢筋工程安排计划进行预演以提高复杂钢筋工程的可造性。利用外部软件结合Revit明细表，得到不同钢筋构件形式、不同型号、不同长度的钢筋数量，制作物资采购表，提前与钢筋厂家联系进行备料，精细化物资管理，避免现场出现用料不足或者用料过剩，达到促进管理、节加快工期、节约资金的效果。
3.2 BIM技术可视化模拟，促进高质量交底与施工
将BIM模型导入到Navisworks中，制作漫游动画，组织施工人员进行可视化交底。结合Navisworks中的测量、注释、批注等功能对较复杂及容易出错的部位进行交底。施工人员可以详细了解到不同位置所需钢筋构件形式、数量、钢筋构件排布形式和绑扎方式。施工人员可以更加充分了解设计意图、施工步骤及方法。以结构构件为单位，制作以三维钢筋排布图形式的交底材料，分发到施工人员。交底材料包括：①相应构件处钢筋整体排布模型图；②钢筋之间的连接详图；③纵筋与箍筋的排布详图；④特殊钢筋的排布详图。（表2）
三维交底材料较传统CAD图纸更加形象易懂，施工过程中根据交底材料进行钢筋构件材料的备料、定点吊运、精准化施工，避免施工错误，减少施工步骤，缩短施工时间。
3.3 BIM技术管理模型，促进成本控制和进度控制
利用BIM技术对钢筋工程进行管控，根据Revit中的明细表数据库对模型进行数据整合，快速准确的统计出钢筋工程中所需不同型号的钢筋以及不同构件形式数量，制定物资采购计划和进场安排。将BIM钢筋模型导入Navisworks中制作工程进度动画及资金投入动画，有效保证工程的工期和成本。
BIM技术可以集成化掌控所有参与方的工作计划编制与施工进程开展情况，通过BIM强大的数据联动性实时掌握钢筋工程施工的详细情况，包括：材料需求与配送、施工节点的检查、施工质量验收、成本投入等。保证了工程各个参与方之间的工作联动性，消除了施工过程中资源分配安排之间的矛盾与冲突，大大加快了施工进度，降低施工成本。
3.4 信息数据可重复利用
基于BIM软件Revit所建立的族是依据项目设计图纸要求制作而成，将族以构件形式、型号、长度为单位进行编组。由于工程项目钢筋形式的通用性程度很高，标准化构件占比很大，所以利用BIM建立的族可在其他项目中重复使用。
4 钢筋工程施工
4.1 施工工艺流程
运用BIM技术指导钢筋工程施工工艺流程如图1所示。
4.2 操作要点
4.2.1 BIM模型建立
首先，利用BIM建模软件Revit建立BIM结构模型，并进行深化设计。将模型导入Navisworks中进行碰撞检测，然后将建好的模型分享到BIM数据共享平台进行不同专业、不同参与方之间的交流洽谈。（图2）
其次，根据设计图纸中钢筋构件的详细情况在Revit中根据钢筋规格、长度、构件加工方式建立钢筋构件族模型并设置好模型参数。将各种钢筋族模型导入Revit模型中完成钢筋结构模型的建立。（图3）
最后，将建立好的BIM模型转成NWC格式文件，应用Navisworks软件进行模型的碰撞检查以及模型的深化设计。并利用Navisworks的标记、注释功能将施工中可能出现的问题和施工比较困难的部位进行标记、注释。（图4）
4.2.2 模型明细表统计
基于BIM软件Revit的一键统计功能以及Navisworks的Quantification功能，统计结构模型的钢筋量，以构件形式为单位导出钢筋量统计明细表，制作钢筋物料单，与商务部进行算量对比，统计钢筋备料资金单提交物资部进行钢筋采购。通过BIM软件的智能统计技术，既精确了物资采购计划，又为精益资金管控提供了保障。
4.2.3 可视化交底会议
将建立好的模型转化为NWC格式文件，导入Navisworks软件中，制作漫游动画、施工进度及成本动画、施工交底详细材料图。根据工程施工特点组建优秀的施工团队，组织施工团队人员进行可视化技术交底会议。并将交底材料分发到施工人员手中，使用移动设备可进行实时观看。（图5）
4.2.4 钢筋构件加工制作
根据施工现场具体情况在满足文明施工的前提下合理设置钢筋加工车间。加工车间的设置位置需要考虑到钢筋构件的周转需要，尽量使钢筋运输路线最短。
钢筋加工之前必须对钢筋工人进行专业培训和安全教育。为钢筋工人提供钢筋构件加工明细单和构件详图，严格按照加工明细单进行钢筋的切割和加工。
4.2.5 钢筋材料定点投放
根据REVIT钢筋用量明细，统计结构每部分不同钢筋构件、规格材料用量，进行定量定点投放。
4.2.6 钢筋工程施工
严格按照技术交底内容进行施工，工序不得混乱，每个部位都要在将要施工的部位贴挂相应的钢筋布置图，施工时严格按照钢筋布置图上的排列及绑扎顺序、位置进行施工。
4.2.7 完工检查及场地清理
钢筋施工完成后检查钢筋排布方式与布置图的差别，找出差别原因，检查投放钢筋材料部位剩余钢筋情况，并进行清理。
5 BIM技术优化钢筋排布工程效益
①进度方面。将BIM技术充分应用于钢筋工程的整个过程，管理更加合理，避免多余施工步骤。BIM模型可视化交底，施工人员准确无误的进行施工操作，施工效率高，减少施工错误率，避免不必要的工期延迟。
②质量方面。通过可视化交底，结合钢筋的三维排布图，充分掌握钢筋的绑扎及排布情况，依照交底三维模型材料施工，可以避免钢筋绑扎的错误，达到缩短工期、提高工程质量的目的。
③绿色施工方面。在钢筋工程施工前运用BIM技术优化选择最优方案，根据明细表统计进行物料管理及资金管控，更加合理地进行物料管理，从而节约材料。BIM技术的应用使施工管理更加规范化、精准化，避免材料的浪费，达到物尽其用的效果，更加环保。
6 结语与展望
BIM技术在工程中的应用改善了建筑行业生产效率低下、浪费严重的问题，在钢筋工程中的应用解决施工中质量差、管理混乱、材料浪费、进度缓慢、效益低下的难题。虽然BIM技术已经在钢筋工程中得到了应用，但是建模过程中需建立大量的钢筋构件族，工作量很大。之后的研究可以对BIM软件的功能进行更深入的探讨，研发关于钢筋构件的内部族，减小建模工作量，使得BIM技术更加智能化。随着科学技术的发展，将来AR技术应用于建筑行业，将更大程度上提高建筑行业的生产效率。
参考文献：
[1]王春涛，陈留兵.BIM技术在建筑工程施工中的应用[J].南通职业大学学报，2015，29（02）：81-85.
[2]黄湘富，韦继赫.BIM技术在优化砌体工程中的应用[J].城市住宅，2017，24（08）：66-68.
[3]丁文胜，张彬彬.BIM技术在大型钢结构施工危险源管理中的应用[J].土木工程与管理学报，2017（03）. |
