基于BIM信息化技術(shù)的施工場(chǎng)地布置與優(yōu)化

□文/張 志

【摘 要】：如今，施工場(chǎng)地普遍較小,，弧形結(jié)構(gòu),、圓形結(jié)構(gòu)等不規(guī)則的結(jié)構(gòu)工程越來越多，傳統(tǒng)依靠CAD二維圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的大臨,、道路,、塔吊等布置的方法不僅效率低且由于受到場(chǎng)地大小及現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)主體異形等特點(diǎn)，往往造成場(chǎng)地布置不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的需要,。因此文章結(jié)合BIM技術(shù),，運(yùn)用Revit建模軟件及Navisworks漫游軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的道路、臨建,、塔吊等構(gòu)件進(jìn)行了合理的布置,，通過漫游模擬提前將現(xiàn)場(chǎng)布置的問題反應(yīng)出來并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地優(yōu)化布置的目的,。

【關(guān)鍵詞】：場(chǎng)地,；布置；BIM,；Revit,；優(yōu)化

施工場(chǎng)地的布置與優(yōu)化是項(xiàng)目施工的基礎(chǔ)和前提，合理有效的場(chǎng)地布置方案在提高辦公效率,、方便起居生活,、提高場(chǎng)地利用率、減少臨建使用數(shù)量,、減少二次搬運(yùn),、提高材料堆放和加工空間、方便交通運(yùn)輸,、避免塔吊打架,、加快施工進(jìn)度、降低生產(chǎn)成本等方面有著重要的意義。傳統(tǒng)施工場(chǎng)地布置往往都是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)CAD平面圖并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),，進(jìn)行的大致布置,。因?yàn)镃AD圖紙是平面二維圖，沒有具體的模型信息,，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人往往是憑經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行的場(chǎng)地布置,，因此很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地布置中存在的問題,，更沒有能對(duì)場(chǎng)地布置方案進(jìn)行合理優(yōu)化的可靠依據(jù),。

施工現(xiàn)場(chǎng)包含土方開挖、基礎(chǔ)施工,、主體施工,、二次結(jié)構(gòu)以及到最后的裝飾裝修工程等施工過程，針對(duì)不同的施工階段,，現(xiàn)場(chǎng)的施工道路,、材料堆放、機(jī)械設(shè)備需求量等在場(chǎng)地布置時(shí)也需要及時(shí)變化[1],。因此傳統(tǒng)的場(chǎng)地布置方案,，在不同施工階段就更不能適應(yīng)施工的需求，最終導(dǎo)致得對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)地布置方案進(jìn)行重新布置,。這樣再次布置必然需要重新規(guī)劃,、投入更多的人力、物力進(jìn)行搬運(yùn)和拆除工作,，因此不僅造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失,，同時(shí)也大大降低了施工工期。所以依靠傳統(tǒng)二維CAD圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平面布置的方法和思路,，在一定程度上已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今施工的需求,。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，建筑業(yè)基于建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與工程項(xiàng)目管理己逐步進(jìn)入建設(shè)工程項(xiàng)目全生命周期的管理與應(yīng)用階段,，而BIM技術(shù)則提供了建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ),。建筑信息模型(BIM)是以建筑信息集成為理念的建設(shè)行業(yè)新的技術(shù)方法[2]，其主要特點(diǎn)是建造具有項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)的建筑模型并運(yùn)用這些信息數(shù)據(jù)支持項(xiàng)目決策,、項(xiàng)目設(shè)計(jì),、項(xiàng)目施工等。因此本文首先將CAD平面施工圖紙導(dǎo)入到Revit軟件中,，運(yùn)用Revit軟件對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)筑物按照1∶1的比例進(jìn)行建模,，隨后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地大小并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工手冊(cè)的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)臨建,、道路,、材料加工區(qū)、塔吊等進(jìn)行場(chǎng)地布置。最后運(yùn)用Navisworks軟件對(duì)整個(gè)場(chǎng)地生成漫游動(dòng)畫,，從而發(fā)現(xiàn)臨建布置的位置,、道路的寬度，轉(zhuǎn)彎處的彎度,、材料加工區(qū)時(shí)候在塔臂覆蓋范圍之內(nèi),、塔吊連墻件的設(shè)置、塔臂是否存在打架等現(xiàn)象,。

1 工程概況

山西省農(nóng)產(chǎn)品國際交易中心一期項(xiàng)目用地近似梯形,，建設(shè)內(nèi)容包括農(nóng)產(chǎn)品展示中心、結(jié)算中心,、創(chuàng)業(yè)中心,。

農(nóng)產(chǎn)品展示中心為多層公共建筑，共2層,，總建筑面積48 004.42 m2,，占地面積24 912.93 m2，地上1層為服務(wù)用房和架空層,，地上2層為展廳層和展廳服務(wù)用房,。小展廳建筑高度15.63 m，主展廳建筑高度23.97 m,，周邊建筑高度10.5 m,，主體采用框架結(jié)構(gòu)體系，屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),。

結(jié)算中心,、創(chuàng)業(yè)中心為一類高層公建，結(jié)算中心地上建筑面積31434.18m2,，創(chuàng)業(yè)中心地上建筑面積31 230.0 m2,，裙房1～3層，塔樓4～22層,，結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu),，總高度99.6 m。地下室主要功能為設(shè)備用房,、供區(qū)內(nèi)使用的庫房,，戰(zhàn)時(shí)人防地下室，設(shè)備用房,、地下室車庫設(shè)有自動(dòng)噴淋系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng),，地下室劃分為三個(gè)防火分區(qū)，地下室建筑面積6 860.06 m2,，99個(gè)車位,，自然層數(shù)1層，停車庫層高為3.9、4.35 m,。

2 場(chǎng)地布置優(yōu)化原則

本工程施工應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的各類用地與工程進(jìn)度,、材料周轉(zhuǎn)、進(jìn)場(chǎng)之間的協(xié)調(diào)要求,，因此現(xiàn)場(chǎng)平面布置原則如下[3],。

1）在保證施工順利進(jìn)行的前提下盡量少占施工用地。少占施工用地對(duì)于施工而言減少了場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸工作量和臨時(shí)水電管網(wǎng),，既便于管理又減少了施工成本,。為了減少施工場(chǎng)地，采取了一些技術(shù)措施予以解決,。例如,，合理地計(jì)算各種材料現(xiàn)場(chǎng)的儲(chǔ)備量，以減少倉庫,、堆場(chǎng)面積；對(duì)于可場(chǎng)外加工的構(gòu)件采用場(chǎng)外加工方式等,。

2）在保證工程順利進(jìn)行的前提下盡量減少臨時(shí)設(shè)施的用量,。對(duì)必須配置的臨時(shí)設(shè)施，應(yīng)盡量選擇對(duì)大面積施工影響小的區(qū)域,，布置時(shí)不要影響正常施工,。臨時(shí)水電系統(tǒng)的選擇應(yīng)使管網(wǎng)線路的長度為最短等。

3）最大限度縮短在場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)輸距離,，特別是盡可能減少場(chǎng)內(nèi)二次搬運(yùn),。為縮短運(yùn)距，各種材料必須按計(jì)劃分期分批地進(jìn)場(chǎng),，以充分利用場(chǎng)地,。合理安排生產(chǎn)流程，施工機(jī)械的位置及材料,、半成品等的堆場(chǎng)應(yīng)盡量布置在使用地點(diǎn)附近,。合理選擇運(yùn)輸方式和鋪設(shè)工地的運(yùn)輸?shù)缆罚员ＷC各種材料和其他資源的運(yùn)距及轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)為最少,。在同等條件下,，應(yīng)優(yōu)先減少樓面上的水平運(yùn)輸工作。

4）要符合勞動(dòng)保護(hù),、技術(shù)安全和消防的要求,。為保證施工的順利進(jìn)行，要求場(chǎng)內(nèi)道路暢通,，機(jī)械設(shè)備所用的管線等不得妨礙場(chǎng)內(nèi)交通,。易燃設(shè)施（如木工材料、油漆材料倉庫等）和有礙人體健康的設(shè)施應(yīng)滿足消防要求并布置在空曠和下風(fēng)處。施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置必須保證上述基本原則外,，還必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況,，考慮施工總平面圖的要求和所采用的施工方法、施工進(jìn)度,，設(shè)計(jì)多種方案從中擇優(yōu),。進(jìn)行比較時(shí)，一般應(yīng)考慮施工用地面積,、場(chǎng)地利用系數(shù),、場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸量、臨時(shí)設(shè)施面積,、臨時(shí)設(shè)施成本,、各種管線用量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

5）場(chǎng)內(nèi)外交通組織,。將擬使用的臨時(shí)通道作出詳細(xì)設(shè)計(jì)與說明,，提交業(yè)主、監(jiān)理工程師批準(zhǔn),，同時(shí)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況,，搭設(shè)臨時(shí)設(shè)施并設(shè)置標(biāo)志、護(hù)攔,、警告裝置以及其他工程安全設(shè)施,。

3 項(xiàng)目BIM信息化實(shí)施流程

在場(chǎng)地布置過程中與BIM團(tuán)隊(duì)合作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)CAD平面圖,，首先利用Revit軟件將現(xiàn)場(chǎng)的主體結(jié)構(gòu),、建筑模型建立完畢[3]。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的大小,，先后對(duì)臨建,、道路、加工棚,、塔吊等進(jìn)行布置,。最后用Navisworks漫游軟件對(duì)整個(gè)場(chǎng)地布置進(jìn)行漫游模擬并生成分析報(bào)告，將場(chǎng)地布置有問題的地方及時(shí)調(diào)整,，直到整個(gè)場(chǎng)地布置滿足現(xiàn)場(chǎng)要求,，見圖1。

圖1 BIM信息化實(shí)施流程

4 基于BIM信息化場(chǎng)地布置優(yōu)化

工程場(chǎng)地狹小,，因此在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地布置之前,，就現(xiàn)場(chǎng)工程體量的大小、勞務(wù)作業(yè)人員數(shù)量,、材料加工棚數(shù)量和位置,、大臨數(shù)量和位置,、道路位置和寬度、塔吊布置數(shù)量進(jìn)行了詳細(xì)技術(shù)交底,。最終先后完成了主體建筑,、結(jié)構(gòu)、臨建,、道路塔吊等BIM模型的建模,。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)臨建布置的優(yōu)化

根據(jù)本工程量的大小，同時(shí)結(jié)合集團(tuán)公司現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)的內(nèi)容和要求,，首先確定了整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)臨建布置的標(biāo)準(zhǔn),；接著根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員的數(shù)量以及項(xiàng)目整個(gè)施工階段高峰期作業(yè)人員的數(shù)量估算，先后計(jì)算出整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)辦公區(qū),、生活區(qū),、以及生產(chǎn)區(qū)臨建的數(shù)量；最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的大小,，運(yùn)用Revit軟件對(duì)整個(gè)場(chǎng)地臨建,，按照臨建尺寸1∶1比例進(jìn)行模擬布置，同時(shí)將九牌兩圖,、現(xiàn)場(chǎng)旗臺(tái),、場(chǎng)地綠化等設(shè)施也按照實(shí)際尺寸進(jìn)行布置。最終生成三維臨建布置效果圖,，通過對(duì)整體臨建三維效果圖的觀感進(jìn)行觀察，對(duì)位置不合適的臨建及時(shí)進(jìn)行整體移位,，最終達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)臨建布置美觀,、和諧的效果，見圖2,。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)臨建布置

4.2 現(xiàn)場(chǎng)臨路的優(yōu)化

根據(jù)場(chǎng)地的大小,，本工程擬采用3.5 m寬沿著施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)形臨時(shí)道路，由于工程場(chǎng)地狹小,，道路轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)角不好控制,，角度過大則車輛轉(zhuǎn)不過來彎，角度過小一方面將多增加道路長度則增加了施工成本,，另一方面則因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限不容易實(shí)現(xiàn),。因此，首先結(jié)合車輛的長度,、寬度等相關(guān)技術(shù)參數(shù),，然后將整個(gè)車輛和道路模型導(dǎo)入到Navisworks漫游軟件中，通過Navisworks軟件將施工車輛在軟件中漫游模擬行駛,，得到車輛與道路寬度,、彎度產(chǎn)生沖突的主要位置點(diǎn),。最終得到車輛在漫游行駛的過程中共產(chǎn)生了4處與道路彎度、寬度沖突的主要位置點(diǎn),，經(jīng)過運(yùn)用Navisworks多次調(diào)整得到該施工車輛的安全轉(zhuǎn)彎半徑為8 m,，轉(zhuǎn)彎處道路寬度為3.5 m，見圖3,。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)道路布置

4.3 現(xiàn)場(chǎng)塔吊布置的優(yōu)化

由于樓體數(shù)量多,、體量大，存在大量群塔作業(yè)的現(xiàn)象且常規(guī)的塔吊布置中常常出現(xiàn)不安全,、塔吊附墻不符合規(guī)范要求,、塔吊運(yùn)行效率低、塔吊存在吊裝盲區(qū)等問題,。為保證現(xiàn)場(chǎng)塔吊布置過程中不出現(xiàn)以上問題,，同時(shí)結(jié)合本工程樓座主體結(jié)構(gòu)的位置、形狀和大小,，大致確定不同塔吊的布置范圍,。然后運(yùn)用Revit軟件，在保證塔吊能覆蓋整個(gè)樓座的前提下,，結(jié)合塔吊連墻件角度為30°～60°的附著要求,，用Revit軟件對(duì)布置在不同位置的塔吊逐個(gè)進(jìn)行連墻件模擬調(diào)試，當(dāng)滿足以上兩個(gè)要求時(shí),，再用Navisworks軟件對(duì)群塔進(jìn)行碰撞檢查,，如果有碰撞在返回進(jìn)行重新調(diào)試，然后再進(jìn)行碰撞檢查,，依次循環(huán),，直到將以上所有問題全部解決完畢，進(jìn)而達(dá)到確定塔吊精確布置的目的[4],，見圖4,。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)塔吊布置

5 結(jié)論

1）與傳統(tǒng)依靠CAD平面圖進(jìn)行臨建、道路,、塔吊等場(chǎng)地布置相比較,，采用BIM技術(shù)可以充分利用BIM的三維模型，可以提前看到臨建布置的效果,；準(zhǔn)確得到道路的位置,、寬度及彎度；更能準(zhǔn)確得到塔臂長度,、塔吊附著桿件角度,、塔吊附著桿件長度等信息，從而更方便實(shí)現(xiàn)對(duì)塔吊的準(zhǔn)確布置,。

2）運(yùn)用Navisworks漫游軟件,，準(zhǔn)確模擬了現(xiàn)場(chǎng)車輛運(yùn)行過程中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道路寬度及轉(zhuǎn)彎彎度的要求,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)塔臂碰撞模擬檢測(cè)并生成碰撞檢測(cè)報(bào)告，從而為現(xiàn)場(chǎng)塔吊的安裝提供了重要參考,，避免了返工,。

3）與傳統(tǒng)施工場(chǎng)地布置相比，采用BIM進(jìn)行場(chǎng)地布置,，操作簡單方便,，不需要現(xiàn)場(chǎng)人工、機(jī)械等配合且不需要消耗任何材料和實(shí)驗(yàn),，施工成本低,，效率高。

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□中圖分類號(hào)：TU731.1

□文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C

□文章編號(hào)：1008-3197（2017）01-34-03

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.01.011

□收稿日期：2017-01-13

□作者簡介：張 志/男,，1972年出生，高級(jí)工程師,，山西二建集團(tuán)有限公司，從事工程技術(shù)管理工作,。