基于BIM 技術的馬寨棚戶區(qū)改造1# 樓施工組織設計

張景麗 張笑一

（鄭州科技學院 土木建筑工程學院，河南 鄭州450064）

1 總體說明

1.1 工程概況。該工程是鄭州市二七區(qū)馬寨棚戶區(qū)改造項目,剪力墻結構,筏板基礎；總建筑面積10396.73m2，地下1080.04m2，地上9331.69m2，層高2.9m，占地482.44m2；地上20 層為住宅，地下2層，負1 層為消防水池和泵房，層高4.0m；負2 層為儲藏室，層高3.9m；室內(nèi)外高差0.450m，建筑高度58.30m。

1.2 施工組織設計主要流程。

1.2.1 建立實體模型：依據(jù)圖紙，用Revit 建立實體模型，并導出工程量。

1.2.2 編制施工進度計劃和資源需求計劃：根據(jù)工作量確定人工、輪班數(shù)量及施工過程連續(xù)施工天數(shù)，編制、檢查、調(diào)整施工進度計劃；根據(jù)勞動力需求、主要物料、周轉(zhuǎn)物料需求及機械設備需求準備資源需求計劃，并用資源直方圖顯示結果。

1.2.3 現(xiàn)場三維布置圖和施工場館漫游：根據(jù)施工圖與現(xiàn)場實際情況繪制現(xiàn)場布置圖，并根據(jù)布置圖制作施工現(xiàn)場漫游視頻。

1.2.4 模板和腳手架專項方案設計：根據(jù)實際情況，選擇適合該工程的模板及腳手架架設方法。

1.2.5 施工過程模擬：在模型建立、進度安排和三維場地布置的基礎上，模擬施工過程并制作模擬視頻。

2 建立工程項目模型

本工程項目使用Autodesk Revit 系列軟件來構建工程模型。Revit 軟件可用于構建完整的建筑模型、結構模型，它是建筑設計，結構設計，分析和文檔編輯的特殊定制工具[1]。

2.1 模型創(chuàng)建。利用Autodesk Revit 軟件創(chuàng)建工程項目實體模型設計流程如圖1 所示。

繪制圖元是建模中的關鍵步驟，使用族可以創(chuàng)建符合該項目設計標準的通用組件[1]。繪制元素時，首先需要選擇相應的樓層平面視圖，根據(jù)不同需求創(chuàng)建族。本工程是住宅樓，各樓層的構件都是類似的。為了提高效率，可利用復制功能。

2.2 模型成果展示。Revit 軟件建立的模型可輸出二維圖紙，也可以展示三維立體效果，不但可以輸出項目的整體效果圖也可以輸出局部效果圖，本項目的效果圖如圖2、圖3 所示。根據(jù)項目三維模型，導入項目其他信息（安裝時間、成本、材料規(guī)格、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、保修期限、合格證等），各種信息存儲在一個模型中，形成一個多維模型，并把3D 模型與時間、成本相結合，形成5D 模型，從而進行5D 施工管理。

圖1 Revit 中建模設計流程

3 施工進度計劃及資源需求計劃

施工進度計劃是指導工程建設的重要技術經(jīng)濟文件。在此階段需要合理劃分施工段、確定施工流向，繪制施工進度橫道圖和網(wǎng)絡圖，確定關鍵線路和關鍵工序，以確保工程項目按期完工。

3.1 編制施工進度計劃。施工進度計劃是工程管理的核心要素，是施工部署在時間上的具體安排。實際施工過程中，根據(jù)建設工程的施工工期要求和各種資源供應條件以及具體的施工部署，合理制定施工方案，確定各項施工任務的先后順序，對整個施工過程做時間和空間上的具體安排，有效保證施工能夠順利進行[2]。施工進度計劃常用的表示方法有橫道圖和網(wǎng)絡圖。

施工過程中，可將橫道圖和網(wǎng)絡圖聯(lián)系起來進行施工進度管理。斑馬夢龍軟件能實現(xiàn)兩者的相互轉(zhuǎn)化，可編制施工進度計劃表，分析施工進度安排是否合理，找出關鍵線路，對計劃進行優(yōu)化調(diào)整，然后輸出相應的橫道圖以指導現(xiàn)場施工。

3.2 編制資源需求計劃。資源需求計劃主要包含勞動力計劃和材料需求計劃。

勞動力計劃的編制要求主要有以下兩點：（1）根據(jù)工程量和定額標準，對現(xiàn)有人員進行編排、調(diào)整和訓練，以確定現(xiàn)場建設的勞動力是否已到位，對工人進行總工時分析，確定生產(chǎn)工人和工程技術人員的數(shù)量和比例。（2）正確計算工程量和建設期。

圖2 樓梯效果圖

圖3 三維模型效果圖

材料需求計劃應依據(jù)工程進度編制，計劃方案能夠促使工程資金按時到位，及時供給建筑材料，加速資金周轉(zhuǎn)的同時，減少不必要的損耗，并有效避免庫存超量。材料需求計劃的編制，可使建筑施工管理人員有效了解特定時期內(nèi)材料的需求數(shù)量，進而判定材料堆放場地的大小，合理布置現(xiàn)場材料堆放場地，利于組織材料的運輸與管理。

3.3 制作樓層形象進度計劃圖。樓層形象進度圖是雙代號網(wǎng)絡圖的一種，反應的是按樓層施工的過程，高層的施工在垂直方向上分解為基礎層、一層、二層等，可以按照施工區(qū)域查看施工進度。其主要特點有：（1）橫看看一層：從左向右可看到每一個樓層相關的任務；（2）縱看看一棟：從上往下可看到某一天所有樓層的任務情況；（3）斜看看一類：每一條斜線代表一個專業(yè)的任務，而且斜線的斜率大小代表施工的快慢，如果兩條斜線發(fā)生交叉，則可能會存在兩個專業(yè)工作面的沖突從而造成窩工的情況。

圖4 樓層形象進度圖

本項目的樓層形象進度圖如圖4 所示。

4 施工現(xiàn)場三維布置方案、場地漫游及施工過程模擬

4.1 施工場地布置。施工現(xiàn)場布局是否合理，對項目成本、安全和施工周期有重要影響。BIM 技術參數(shù)化和可視化的特點，使整個施工場地的布局更加直觀，并為合理的施工現(xiàn)場布局提供依據(jù)[3]。BIM 技術還可有效解決建筑物的空間和外部方位，并幫助場地同步建立建筑物與周圍環(huán)境之間的內(nèi)部關系[4]。

4.2 施工場地布置的內(nèi)容。主要包括總平面圖內(nèi)建造和規(guī)劃的永久性建筑、構筑物與其它設施的位置和尺寸；垂直運輸設施的布置；確定攪拌設備，物料，半成品，零件，倉庫、堆場與加工棚的位置和區(qū)域；生產(chǎn)生活臨時設施的布局；臨時運輸?shù)缆返牟贾茫慌R時供電管線、供熱管線、供水管線及排水管線的布置；安全、防火設施的布置。

4.3 成果展示。施工現(xiàn)場平面布置圖應按照基礎、主體、裝飾裝修三個階段分別布置，本工程基礎階段、主體階段、裝飾裝修平面布置圖如圖4 所示。

5 模板腳手架專項方案設計

模板及支撐體系應具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性，為建筑工程施工提供安全保證。模板和腳手架的使用不僅反映了整個建筑行業(yè)的技術發(fā)展水平，而且在施工質(zhì)量安全方面起著重要作用[5]。

5.1 模板支架設計。模板要根據(jù)實際情況選材，避免變形、損壞和塌陷，方便維修，易于拆卸，并滿足安全性、耐用性和可靠性要求，在規(guī)定條件和使用壽命周期內(nèi)，增加周轉(zhuǎn)率，可合理控制建設成本；架體設計應優(yōu)先考慮安全性，以確保框架的安全性和可靠性，并符合安全文明施工的所有指標，架體連接處應牢固無泄漏，構件的形狀和位置應正確。

5.2 腳手架設計。腳手架在建筑工地可解決工人操作過程中垂直和水平運輸問題。腳手架不僅能運輸和暫時堆放建筑材料、保證施工人員在高空作業(yè)時的安全，還能為高空操作人員提供外圍防護架。

6 結論

將BIM 技術應用于馬寨棚戶區(qū)改造工程項目的實施過程中，形成一個三維立體化模型信息庫，通過Revit 結合斑馬夢龍軟件、BIM 施工現(xiàn)場布置軟件和BIM 模板腳手架設計軟件來實施，進而設計施工方案、編制進度計劃、編制施工資源計劃表、繪制施工現(xiàn)場三維布置圖、模擬施工工序，從而形成一整套施工組織設計方案，便于工程項目的數(shù)字化建模、可視化施工和動態(tài)化管理。