BIM技术在高大异形柱施工中的应用
——以埃及新首都CBD项目树形柱施工为例

夏定风

（上海中建海外发展有限公司，上海 200122）

0 引言

埃及新行政首都CBD项目（以下简称“CBD项目”）是中埃两国国家主席见签项目，也是我国“一带一路”倡议的重要实施项目之一。CBD项目一期共20个建筑单体，除了最高386m的非洲第一高楼外，还包含办公、酒店和住宅等建筑。这些楼造型多样，结构复杂，尤其以树形柱为代表的异形柱的设置给施工带来了极大挑战。

BIM（building information modeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的特点。目前BIM技术在国内得到大力推广，发展速度较快，为复杂结构的施工提供了一种全新高效的解决思路。

本文以埃及新行政首都CBD项目树形柱施工为例，介绍BIM技术在钢筋方案对比、钢筋放样、测量定位、构件预制、结构计算及动画模拟等方面的出色表现，为其他复杂结构的BIM施工应用提供参考。

1 施工难点——树形柱

与效果图中树形柱的新奇外观相对应的是现场施工的复杂性，项目有多栋楼座涉及树形柱施工，虽略有不同，但都极为高大，单柱高度普遍接近18m，直径达1.4m，具体信息如表1所示。

表1 树形柱相关信息

2 解决方案——BIM技术

针对施工难点，项目部深入运用了BIM技术，在钢筋深化设计阶段、支撑方案设计阶段、现场施工阶段都有实际应用，较好地解决了钢筋碰撞、钢筋放样、测量定位的问题，同时完成了相关的整体和细节模型创建、工序模拟动画等成果。

现将CBD项目BIM技术在树形柱施工中的应用成果及经验介绍如下（见图1）。

图1 树形柱三维模型

2.1 钢筋方案对比

由于国外设计交付的图纸不能直接用来施工，仍需要施工单位进行深化设计，这就要求施工单位综合考虑成本、工期、可实施性等方面，寻找最优方案，尤其是钢筋深化方案影响较大，施工难度也较大。

针对这个问题，项目人员运用Revit建立不同深化设计方案的钢筋模型，得到各方案的三维模型；然后应用Revit剖面功能切割节点处钢筋，得到不同方案下节点处剖面图。通过横向方案的对比（见图2），综合考虑后选择最合适的钢筋方案。

图2 钢筋方案对比

通常情况下，复杂钢筋节点处往往因为钢筋直径的原因，施工时极难布置。通过深度建模、切实还原图纸情况，可以提前规避碰撞的问题。同时由于软件能够方便快捷地提供不同位置不同角度下的模型剖面图，因此在方案讨论及评定阶段有着较高效率。

2.2 钢筋加工及安装模拟

由于该树形柱的设计高度较高，底部弯折钢筋的折角偏差将会直接导致上部钢筋产生较大偏移，且钢筋直径较粗，达32mm，现场安装时不易调整，这就对钢筋加工提出了较高要求。同时，由于该节点处穿插有大量钢筋，相互间的碰撞问题不容忽视。

为此，项目部通过提前建立该处模型，考虑钢筋实体间的碰撞，局部调整钢筋位置，模拟安装顺序，并对现场钢筋施工人员进行交底，提供钢筋放样图及安装顺序图，从而达到节约工期、提高精度的目的。

2.3 定位控制及测量

现场钢筋及钢模板定位要求较高，因此，在三维模型建立并调整完成后，使用软件的剖面功能，获得不同高度下的钢筋及钢模板的内外径曲线，从而设计对应的简易约束装置（见图3），为施工现场提供具体参数，以便于现场安装。

图3 定位控制装置模型

除此之外，现场安装时需要通过实时测量数据调整上部钢模安装位置和角度，但是由于三维坐标获取难度较大，因此难以操作。为此，利用已建模型，在斜45°竖向剖面上获取V字形轮廓图，测量时，将全站仪架设在斜45°V字形外延线上，通过固定视角方向，控制斜柱平面位置和偏角；之后在每节圆柱钢模最外侧标注2个点，测量2个点距底部距离；接着从轮廓图中放样该点位置，从而获得与全站仪架点的水平距离；现场通过2个点的水平距离参数控制单节钢柱模板的竖向偏角。

2.4 细部模型及构件预制

该树形柱模板及支撑体系需要单独设计加工以满足现场施工要求。经与厂家沟通，已完成的模型精度可以直接用于厂家加工，因而项目部直接提交三维模型而非传统二维施工图纸给厂家，大大节约了时间（见图4）。

图4 预制构件模型

2.5 工序模拟及可视化交底

首先使用Revit将已建成的模型输出为.fbx格式文件，导入3ds MAX中，修改调整其材质参数使其符合实际情况；然后应用摄影表功能，使用关键帧控制各构配件的出现与移动；同时调整镜头的位置及角度，渲染输出树形柱施工工序动画；最后使用Adobe PR调整抖动，加上开头、结尾、字幕、音乐进行完善，从而形成一个完整的施工模拟动画（见图5）。

图5 工序模拟及可视化视图

由于树形柱施工工序较多，且极为繁琐，在交底时光使用文字表述很难使被交底人理解方案细节。通过使用施工模拟动画视频能够生动形象地展示各工序内容，可以使项目管理、操作人员直观了解相关工序，达到可视化方案交底的目的。对于复杂结构的工程，该方法作用明显。

3 结语

高大异形结构的施工与常规施工相比更复杂，难度更高。采用BIM技术不失为一个高效策略，尤其是海外项目多受制于语言、标准、文化、国内人员成本的矛盾，针对项目需要创建BIM模型，利用BIM技术可多方位灵活地观察模型，设计、施工、厂家、操作人员可在同一个平台上研究、讨论、获取所需要的信息。通过埃及新首都CBD项目中的施工实践，分享BIM技术在异形柱的钢筋方案对比、钢筋放样、测量定位、构件预制及动画模拟等方面的应用，以期为其他类似项目的施工提供思路和参考。