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摘要:結合具體工程實例，簡述了bim技術在屋面工程策劃中的應用，從缸磚花型設計、女兒墻造型設計等方面，闡述了BIM技術在屋面設計中的應用，并就BIM技術在屋面實施過程中的把控重點進行了詳細說明，指出將BIM技術與屋面工程相結合，提高了屋面工程策劃的協調性，提高了項目的施工質量，降低了屋面工程的施工成本。
關鍵詞:BIM技術;屋面工程;屋面設計
0引言
BIM技術作為新一代建筑施工技術，通過可視化、協調性、模擬性、優化性等優點，正在加快項目生產，使其更簡單、便捷、智能?；贐IM技術的項目協同管理平臺天然的符合總承包模式的應用，通過方案模型、施工圖模型、施工深化模型，附帶各環節的業務信息，將傳統業務習慣集中到協同平臺進行模式化處理，可大大改善現有建筑業工程總承包的建造水平與管理效率［1－3］。
1項目簡介
渭南市中心西片區?多功能館項目是渭南市委市政府確定的重點民生項目，該項目將打造成為集共享性、識別性、地域性、生態性為一體的城市多功能綜合體建筑坐標。工程設計風格是將關中傳統建筑的方、院，聚落與華山層層疊疊之形態相融合。具有現代建筑的時尚氣息，設計新穎獨特。主要包括檔案館、圖書館、科技館、青少年宮及婦幼活動中心等四個場館。
2BIM技術在屋面工程策劃中的應用
1)利用項目初期建立的BIM模型，模擬屋面工程施工過程。主要任務是利用BIM平臺進行施工模擬，為后期協同策劃等提供便利。
2)依據BIM模擬情況，確定各工序施工質量把控重點，例如找坡層最高點標高、各保護層厚度、缸磚排布等。
3)根據現場主體結構復測結果，對模型進行動態調整。
4)模型調整完成后，進行方案討論，并出具相應部位施工圖、剖面圖、工程量等便于現場施工。在屋面工程的施工中，傳統的施工方法是在主體結構施工完成后，對主體結構施工進行現場校核，根據現場實際尺寸對主體結構進行打磨修補，然后進行測量放線、保溫層、保護層、防水、屋面磚等工序施工。相對于BIM技術而言，傳統屋面施工工藝施工周期普遍較長，往往在各項工序的質量控制、施工策劃上占用較長的時間，影響項目施工進度。利用BIM技術可以提前將屋面各工序進行施工模擬、提前策劃，并且可以協同多專業進行碰撞檢查，再利用現場復測尺寸進行動態調整，出具解決方案。在施工過程中對施工質量進行實時跟蹤，可以減少部分工序的時間，加快施工進度。
3BIM技術在屋面設計中的應用
本案例項目包含科技館、圖書館、檔案館和青少年及婦幼兒童活動中心，各場館設計理念參考中國古代建筑設計風格，造型簡單且突出場館特色。
3.1缸磚花型設計
屋面缸磚排版尺寸應考慮扣除墻面裝飾層厚度，保證整磚排布，在屋面混凝土柱、設備基礎、出屋面排煙(風)管道等處周邊按照整磚排布原則，并與屋面磚對縫。分格縫兩側、墻柱、女兒墻欄板、設備基礎及排煙(風)道等凸出物根部周圍采用藍色(100mm)飾面磚鑲邊，磚縫寬為8mm～11mm。女兒墻底部缸磚鋪設高度為地面完成面最高處向上300mm。天溝寬度為俯視投影6塊磚為寬度，溝底采用白色整磚排布，天溝兩側長度方向采用同規格藍色飾面磚排布(圖1為屋面缸磚設計圖)。屋面缸磚排版完成后，根據排布效果套用設計方案中的花型設計，并根據排布效果進行調整。屋面圖案設計方案結合了地方、民族與建筑用途的多種文化元素，并針對不同場館，設計不用寓意的花型圖案，既達到了美觀的效果，又體現了設計的多樣性。如圖1所示為項目檔案館屋面飾面磚花型設計圖，檔案館采用“井”字型欞花圖案，該形狀是對應天空中被古人稱為“二十八星宿”中南方第一宿名“井宿”的星座。人們選用“井”字型圖案作為門窗格心欞花，是將建筑與“井宿”對應的表示。同時南方井宿是水的象征，寓意辟火，所以被人們選用在建筑的門窗上做裝飾圖案。
3.2女兒墻造型設計
項目女兒墻與幕墻存在相接位置，幕墻在女兒墻壓頂收口時，采用BIM技術進行排版。排版遵循與幕墻、外墻等分格對應，無法對應時，應在頂面進行過渡調整。在壓頂內側底面應設滴水線，且在壓頂上部設置向外坡度。女兒墻內側飾面(范圍:壓頂滴水至不銹鋼泛水高度內)選用真石漆(顏色后續統一定)飾面，內側飾面花紋圖案根據各場館特色進行區別設計。圖案設計原則應與屋面分格縫對應，在分格倉內，自墻中線向兩側分格布設裝飾圖案，裝飾圖案應對稱、居中、協調。裝飾圖案在基層涂飾圖案底色，用美紋紙粘貼覆蓋好后，面層噴涂真石漆。如圖2中為項目圖書館女兒墻圖案設計，圖中設計圖案為“方錦”是由四個直角套在一個四方形的四角后形成的一組大小四方形重疊的圖案。它與方勝的區別是，套方錦是以四方形套四方形，方勝是菱形套菱形。套方錦樣式的窗欞圖案有四方形、十字、八角等，寓意正直、吉祥，代表形正心正。
3.3其他設計
1)明排氣孔(見圖3)。屋面磚排版完成后，在分格縫內設置排氣管。排氣管生根于找平層上，埋設管壁周邊應打孔確保排氣順暢，位置位于分隔縫中心，高度一致，打膠平滑，寬窄一致。采用BIM技術進行排布，對比屋面缸磚分布位置，調整排氣孔出口位置。在找平層施工時，將管道位置精準找出并安裝管道，管道安裝完成后再進行下一道工序，可以避免二次開槽導致的位置不精準，減少破壞和返工。
2)屋面落水孔(見圖4)。落水孔安裝前依照屋面磚排布圖，調整落水孔位置使落水孔位于天溝內部，并與屋面磚縫居中對稱、對縫。
3)水簸箕(見圖5)。利用BIM技術對水簸箕進行動態設計，對石材進行預拼并編號，按順序拼裝云石膠固定，側板應與背板及底板邊緣平齊，水簸箕應與墻面結合嚴密，與水落口中心線居中，并居墻面分格中心，水簸箕面層距排水口高度為250mm。水簸箕底部石材宜內高外低，水簸箕與墻面及屋面交接處應打膠封閉，膠縫寬度15mm。
4)分隔縫(見圖6)。周邊女兒墻、柱、設備基礎、排煙(風)道等凸出物周圍應留設分格縫(距離突出物邊250mm)，大屋面分隔間距2.8m(根據情況調整)，縫寬2cm，灌縫材料為黑色耐候密封膠。
5)柱墩設計。屋面設計有十字交叉花架梁，交叉處為方形混凝土柱支撐。屋面設計過程中，將柱子柱底部采用圓弧形柱墩包覆。屋面缸磚排布設計，以柱子中心線為分割線，柱墩向四周各距10mm。周邊飾面磚按照整磚排布(圖7為柱墩剖面設計圖，圖8為柱墩周圍飾面磚排布效果圖)。
3.4設備基礎深化
在屋面工程深化設計中，避免不了飾面磚與屋面設備基礎的碰撞問題。傳統施工過程中，屋面設備基礎的定位只考慮到管道綜合排布出屋面后的位置，并不會與飾面磚排布相結合，這種情況往往會造成飾面磚的排布難度加大，而且設備基礎的施工與屋面工程結構施工同步。因此，BIM技術在進行屋面磚排布時，應將設備基礎的位置考慮進去，包括設備基礎上的抗震設施，對設備基礎精準定位、優化排版，使屋面設備基礎與屋面磚排列有序、整齊順直，附件及工藝配管安裝方向、坐標一致，高度統一。管綜深化完成后，出具管綜深化基礎定位放線施工圖。
3.5材料吊裝分析
在屋面施工過程中，由于此時塔吊已經拆卸，屋面材料的吊裝則采用大型吊車進行。在吊車的使用過程中，因屋面的材料種類多、工程量大，因此吊車需要長時間占用施工通道。于是項目針對大型吊裝設備的使用進行了吊裝模擬分析，在大型吊裝設備使用過程中，要保證既能覆蓋屋面施工的大部分位置，又能不影響項目其他工序施工。在模擬施工過程中，需要精準的將項目各施工道路，道路與樓體的位置關系進行把控。利用無人機GIS正射技術和GPS設備將項目臨建模型進行精準調整，再利用BIM施工模擬技術，將大型吊裝設備位置進行模擬排布，合理規劃吊裝位置。
3.6成果輸出
將屋面各工序深化模型，進行技術交底討論，經各參建方確認后，通過Ｒevit軟件出具二維剖面圖、平面圖，三維剖面圖效果圖，包括屋面分隔縫與軸線、女兒墻關系，排磚圖花型深化設計圖、設備基礎定位圖以及各復雜節點的平面圖、剖面圖、三維立體圖等，并在圖紙上精確標注定位關系、構件材質、尺寸信息及施工工藝做法信息等，確保圖紙可用于指導現場施工，再將各深化圖紙等交由業主方、監理方、設計院進行審核確認，經確認后將圖紙批量打印，下發給參見各方并對重要節點進行詳細的施工交底。
4BIM技術在屋面實施過程中的把控重點
4.1施工動畫與三維交底
結合屋面工程來分析，因為細部構造相對煩瑣，再加上相對于以往的二維圖紙來講，由于其缺乏一定的直觀性，所以當進行施工交底時，往往會有著一定的不足之處。為了能有效避免出現返工的情況，項目把屋面的三維格式文件導出，充分利用多種軟件相結合，針對于屋面不同構成部分開展相應的后期處理，再加入視點以及動畫之后，可以產生相應的施工模擬過程。借助有關的軟件，并且有效融入可視化管理思維，在此基礎上有助于各方主體交流。利用導出的動畫，同時通過生成二維碼，放在施工現場也能夠快速的指導工作者具體施工?？梢暬夹g交底可以通過多種方法進行，例如:工藝流程動畫、模型交底、效果圖等。但進行可視化技術交底時，應將圖紙與三維模型相結合，將各個施工流程、工藝穿插、材質等進行詳細說明。
4.2工程量提取
在屋面工程施工前，需要計算屋面工程相關材料的工程量。利用BIM技術可以快速的進行工程量統計，并參考相關設計標準和施工員的施工經驗，可以使工程量的統計更為準確。項目實施工程量清單計價，基于已經構建的BIM模型，結合有關的計算規則，并且通過對有關軟件的使用，也可用來對屋面工程量進行相應的計算。通過多種方式，可以使工程量的提取更為準確，降低成本(見表1)。
4.3進度控制
在屋面工程施工前，可以將屋面施工進度計劃導進Navisworks軟件里面，把計劃和模型進行關聯，生成動態的施工組織，能夠充分彰顯施工與竣工狀況，可以為制定科學合理的決策，提供強有力的依據，在屋面工程管理方面能夠起到關鍵的作用。并且可以合理的根據影響因素，對進度計劃進行動態調整。
4.4質量把控
BIM工作人員在施工過程中，對各個步驟進行質量把控，參與各步驟施工及質量驗收，可以實時對模型、工程質量及質量要求提出整改意見。根據現場實際情況，對模型進行動態調整，并將動態調整時間、原因等記錄下來，為以后模型的創作提供參考意見，提高模型的創作質量。根據調整后的模型，出具關鍵部位節點圖、施工圖可以提高現場工人的施工質量，減少不必要的返工，達到降本增效。
4.5參數化信息
在制作BIM模型時，應進行參數化建模，將構件的尺寸信息、位置信息、項目信息、成本信息等添加至模型信息內，方便后期導出數據時進行統計。項目建成后，在整體效益分析前，對項目的所有實施環節和各類信息進行總結歸類時，詳細的參數化信息模型和綜合項目管理平臺的應用，可以更有利于采集數據，也更有利于對項目建設中涉及的各種費用和成本進行詳細的分析和梳理，以幫助參與建設的企業更好地把握建設項目的經濟效益，為新項目的綜合管理、成本控制等總結成功經驗，也打下了良好的基礎。
4.6經濟效益分析
利用BIM技術的碰撞檢查，提前規避屋面工程施工中可能遇到的問題，降低了出現返工等問題造成的施工進度延誤和成本損失，利用BIM技術和協同管理平臺進行材料、用工分析，提前驗算分析、做到節材節能。預計在前期利用碰撞檢查和圖紙深化工作，做到零失誤、零返工，提前完成工期目標。建立一套虛擬質量樣板文件和施工工藝樣板文件，減少項目樣板區的投入，做到節地、節材。合理優化進度計劃和材料配置，節約成本、提高工期。建立項目協同管理平臺，主要對人、機、物等進行統計分析，積累數據，為后續工程施工提供合理化經驗。
4.7BIM技術應用效果
在傳統屋面工程施工過程中，二維圖紙以及相對于施工方案的技術交底，使得各專業分包理解困難，不能準確的指導施工，導致施工工期滯后，施工進度進展緩慢，不能完全按照項目工期要求進行施工，各穿插工序影響沖突。采用BIM技術模擬施工后，各專業分包之間通過可視化技術交底，可以提前調整各自施工進度、工序安排，也可直觀的分析出施工計劃的不足之處，提出優化整改建議。從而減少各專業分包在穿插施工中的沖突，及工作層面交接處的施工節點問題，保證了項目施工的順利進行。
5結語
結合BIM技術在本項目中的具體應用，解決了項目實際中存在的問題。在屋面工程施工完成后，項目針對BIM技術在屋面工程中的應用開展了專項討論，將采用BIM技術和未采用BIM技術的兩種施工方式進行對比，總結兩種施工工藝的優缺點，并將總結后的文件形成指導施工的BIM屋面工程的專項施工方案，作為以后的屋面工程施工指導文件。將BIM技術與屋面工程相結合，提高了屋面工程策劃的協調性，使得多工種協同策劃變得更簡便、更直觀;提高了項目的施工質量，使得屋面工程更美觀、更實用;減少了項目施工工期，降低了屋面工程的返工率;減少了項目施工成本，降低了屋面工程的施工成本。本項目采用了BIM技術提前策劃，將多種方案進行對比模擬，擇優選取。通過多種施工方案、策劃方案的綜合對比，并與現場實際相結合，提高了屋面工程施工的綜合效益。例如，在飾面磚圖案的策劃方案上，由于采用了前期策劃，使得飾面磚的施工做到了一次成型。相對于傳統方法，需要在飾面磚安裝完成后將造型的飾面磚進行返工更換，不僅減少了施工時間，也減少了不必要的材料浪費和人工費。綜上所述，隨著BIM協同平臺不斷革新，使得BIM技術能更好貼合建筑工程的應用和發展，相對傳統的建筑施工有了重大革新，能更好的將BIM技術應用在建筑工程的全生命周期內。不斷的提升BIM技術在建筑工程中的應用，能更好的控制建設工程的成本和效率，在提高效率的同時帶來了更好的經濟效益和更高效的工作周期。BIM技術在國內雖然處于起步發展階段，但是隨著人們不斷的在應用中總結經驗和大力的推廣，終有一天BIM技術會成為建筑工程不可或缺的一項施工技術，因此，為了推進BIM技術的發展，還需不斷的實踐，不斷的總結，努力向前奮進。
參考文獻:
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［2］陽飛宇，唐川川，王旭暄，等.對基于BIM的剛性防水屋面施工管理研究［J］.建筑實踐，2021(9):4－7.
［3］馮天琪，王璇，楊慧禹.EPC項目BIM應用策劃方法研究［J］.智能建筑的智慧城市，2021(6):94.
作者：張旭 單位：渭南遠大建工集團有限公司