基于BIM的砌体结构施工工艺模拟

马泽贵 ,杨凯

重庆建工集团股份有限公司

摘要：基于BIM的砌体结构施工工艺模拟是利用建筑信息模型技术对砌体结构施工过程进行模拟和分析的方法。本文首先对BIM及其砌体结构施工的重要性进行分析。然后具体阐述了BIM在砌体结构施工中的应用，主要涉及到砌体结构设计、砌体结构施工以及砌体结构施工质量控制三个方面的应用。最后详细描述了基于BIM的砌体结构施工工艺模拟的流程，包括BIM建模、施工工艺模拟和数据交流与协同合作，以期通过本文的研究，能够对砌体结构施工起到一定的指导和借鉴作用。

关键词：BIM技术；砌体结构；施工工艺模拟

1引言

BIM是一种基于三维数字模型的建筑设计和施工管理方法，整合了建筑设计、结构设计、设备设计等各个方面的信息，并提供了一个统一的平台，用于协调各专业之间的合作与沟通。BIM模型包含有建筑物的几何形状、空间关系、材料信息、施工工艺等各种数据，能够帮助建筑专业人员进行全面的设计、分析和模拟。砌体结构是建筑中常见的一种结构形式，包括砖墙、石墙等。在砌体结构的施工过程中，需要考虑砌体的摆放方式、砌筑顺序、砌缝处理等细节，以确保结构的稳定性和施工质量。由于砌体结构的施工过程相对复杂，传统的手工方法容易出现误差和浪费，因此需要精确的施工工艺模拟来指导实际施工操作。

基于BIM的砌体结构施工工艺模拟可将砌体结构的施工过程以三维模型的形式呈现出来，通过模拟和分析，能够提前发现施工中可能存在的问题，并制定相应的解决方案。具体来看，在BIM模型中可以清晰地展示砌体结构施工的每个步骤和细节，使设计人员、施工人员和监理人员能够更好地理解和沟通；基于模拟和分析对砌体结构的施工工序进行优化，提高施工效率，减少浪费和成本；在施工前发现可能存在的冲突，如管道穿越、设备干扰等，以便提前解决，避免影响施工进度。此外，基于BIM的砌体结构施工工艺模拟还可以帮助进行材料和人力资源的管理，确保施工过程的顺利进行。

2 BIM在砌体结构施工中的应用

2.1 BIM在砌体结构设计中的应用

第一，三维建模与可视化。BIM可通过三维建模技术将砌体结构的设计转化为可视化的模型，使设计师和相关利益相关者能够更好地理解和评估建筑方案。三维模型可以显示砌体墙体、开口、梁柱等构件的几何形状和空间位置，有助于设计师进行空间布局和冲突检测。第二，构件库管理。BIM能够建立砌体结构的构件库，将标准化的砌体构件和材料信息整合到模型中，提高构件的重复使用率，减少重复设计和错误。构件库可纳入构件的详细参数和制造商信息，方便施工过程中的材料采购和供应链管理。第三，碰撞检测与冲突解决。在砌体结构设计中，可利用BIM进行碰撞检测和冲突解决，避免设计中的冲突和错误。通过将不同专业的模型集成到一个协调的模型中，检测出砌体墙体与其他结构、管道、电气设备等之间的冲突，并及时进行调整和解决。

2.2 BIM在砌体结构施工过程中的应用

第一，工程进度管理。将砌体结构的施工进度与模型关联起来，实现施工进度的可视化管理和跟踪。通过BIM模拟施工过程，确定施工活动的顺序和时间，并预测施工进度，有助于项目管理团队进行进度控制和资源分配。第二，资源与材料管理。集成砌体结构的资源和材料信息，包括材料的数量、规格、供应商等。通过与施工进度和施工工艺的关联，实现对资源和材料的需求预测和管理，确保施工过程中的物资供应和使用的准确性。第三，施工过程模拟与优化。进行砌体结构施工过程的模拟和优化。利用BIM对施工过程进行模拟，评估施工活动的安全性、效率和质量，并进行优化，帮助施工团队识别和解决施工过程中的问题，减少施工风险和成本。

2.3 BIM在砌体结构施工质量控制中的应用

第一，施工工艺模拟与验证。使用BIM模拟砌体结构施工的工艺过程，并验证施工方法的可行性和效果，评估施工过程中可能存在的问题，并进行调整和优化，以确保施工质量和安全性。第二，施工质量检查与问题解决。帮助进行施工质量的检查和问题解决。通过将施工过程与设计模型进行比对，及时发现施工质量问题，并追踪和记录问题的解决过程，有助于提高施工质量和减少纠纷。第三，施工过程数据记录与分析。记录砌体结构施工过程中的数据，包括施工活动的执行情况、质量检查结果、材料使用情况等。利用这些数据进行分析和回顾，以评估施工过程的效率和质量，并为未来的施工项目提供经验教训。

3基于BIM的砌体结构施工工艺模拟的流程

3.1模型构建与参数设定

第一，砌体结构的BIM建模原理。基于BIM的砌体结构施工工艺模拟的首要步骤是进行砌体结构的BIM建模。这需要将砌体结构的几何形状、材料属性、施工工艺等信息转化为数字模型。建模过程主要基于三个原理。一是几何建模，即使用BIM软件工具创建砌体结构的三维几何模型，可基于现有的设计图纸进行建模，或者通过扫描实际建筑物获取点云数据进行建模；二是属性赋值，为砌体结构模型赋予相关属性，包括砌体类型、尺寸、强度等信息，将用于后续的工艺模拟和分析；三是关联信息，建立模型中不同构件之间的关联，如砌体墙与地板之间的连接关系，以确保模型的准确性和一致性。

第二，BIM软件工具的选择。选择适合砌体结构建模和工艺模拟的BIM软件工具至关重要。常用的BIM软件包括Revit、Archicad、Tekla等。这些软件提供了丰富的建模和模拟功能，能够满足砌体结构的需求。

第三，BIM建模的步骤与要点。进行砌体结构的BIM建模时，需要遵循以下步骤和要点：一是收集设计数据，即获取设计图纸、技术规范、施工文件等相关设计数据，这些数据提供了构建BIM模型所需的基本信息和指导；二是创建项目文件，即在选择的BIM软件工具中创建一个新的项目文件，项目文件为整个建模过程提供了一个统一的框架，用于存储和管理模型数据；三是构建模型，即根据设计数据，在BIM软件中创建砌体结构的三维模型。准确地绘制构件的几何形状和位置，包括墙体、柱子、梁等构件的准确建模，构建一个真实且可视化的模型；四是赋予属性，即为每个构件赋予准确的属性，如材料类型、尺寸、强度等，赋予属性是为了模型的更深层次的应用，如结构分析和数量计算等；五建立关联，即确保模型中各个构件之间的关联正确，如墙体与地板之间的连接，以便在后续的设计和施工过程中能够正确地传递信息；六验证模型，即使用模型校验工具，对模型进行验证，以确保模型的准确性和一致性，检查模型中的错误、冲突或不一致之处，并提供修复建议，以确保模型的质量。

3.2施工工艺模拟

第一，施工序列规划与优化。在施工工艺模拟中，需要规划和优化砌体结构的施工序列，旨在确保施工的合理性和高效性。首先，根据设计和施工要求确定砌筑的先后顺序，充分考虑结构的稳定性和施工工艺的要求。其次，利用BIM软件模拟各种砌筑摆放方式，通过分析不同方式下的施工效果和质量，为施工提供参考和决策依据。最后，通过模拟和分析，优化施工的工序和操作，以减少浪费和重复工作，提高施工效率。这种综合规划与优化的办法能够有效地指导砌体结构的施工过程，实现施工的合理性和高效性。

第二，施工工序模拟与冲突检测。基于BIM的砌体结构施工工艺模拟可进行施工工序的模拟和冲突检测，以提前发现和解决潜在的问题。一是使用BIM软件模拟砌体结构的施工工序，包括墙体砌筑、砌缝处理、墙体固定等。模拟过程可考虑施工工艺、材料特性和施工要求。二是利用BIM软件的冲突检测功能，检查施工过程中可能存在的冲突，如砌筑顺序冲突、管道穿越等，及早发现并解决这些冲突以避免后期施工的延误和成本增加。

第三，资源调配与时间计划。基于BIM的砌体结构施工工艺模拟能够帮助进行资源调配和时间计划，确保施工过程的顺利进行。一是根据模拟结果，优化施工资源的调配，包括人力、材料和设备等。确保在合适的时间和地点有足够的资源供应。二是利用BIM软件的时间计划功能，建立砌体结构施工的详细时间计划。考虑到各个工序之间的依赖关系和资源的可用性，制定合理的施工进度。

3.3数据交流与协同

第一，BIM数据的导入与导出。基于BIM的砌体结构施工工艺模拟需要进行数据交流和协同工作。一方面是数据导入，将设计阶段的BIM模型导入施工工艺模拟的软件工具中，作为模拟的起点。另一方面是数据导出。将施工工艺模拟的结果导出为BIM模型或其他常用格式，以便与设计人员、施工人员和监理人员进行沟通和共享。

第二，多方协同合作与信息共享。基于BIM的砌体结构施工工艺模拟需要实现多方协同合作和信息共享，以确保各参与方之间的有效沟通和协调。一是利用BIM平台或其他协同工具，将模拟结果和相关数据共享给设计人员、施工人员和监理人员，各方可以共同参与模拟过程，提供反馈和建议，以确保施工工艺的准确性和可行性。二是利用BIM平台或其他协同工具，建立有效的沟通渠道，使设计人员、施工人员和监理人员能够实时交流和讨论，以及时解决问题、调整施工计划，并确保各方理解和遵循模拟结果。三是在协同平台上管理施工工艺模拟的许可权限，确保只有授权的人员可以访问和修改模拟结果，以保护模拟数据的安全性和准确性。四是根据实际施工情况和参与方的反馈，及时修正施工工艺模拟结果。通过反复的模拟和修正，不断改进施工计划和工艺流程，提高施工效率和质量。

结语

基于BIM的砌体结构施工工艺模拟为砌体结构施工提供了一种高效、准确的方法。通过BIM建模和工艺模拟，能够在施工前发现和解决潜在问题，优化施工工序和资源调配，提高施工质量和效率。此外，基于BIM的模拟还能够促进不同参与方之间的协同合作和信息共享，实现全过程的协调和管理。随着建筑行业的数字化转型，基于BIM的砌体结构施工工艺模拟将发挥越来越重要的作用，推动建筑施工向智能化和可持续发展方向迈进。

参考文献

[1]张艺晶,武龙飞,张帆等.BIM技术在既有砖砌体结构检测鉴定领域的参数化应用[J].低温建筑技术,2019,41(11):124-127.

[2]赵明程.BIM技术在砌体工程中的应用[J].山西建筑,2019,45(20):108-109.

 
作者简介1：马泽贵，1973年5月4日出生，男，1997年专科毕业于重庆建筑大学城建学院城镇建设专业，籍贯：重庆市石柱县，现居重庆市。工作单位：重庆建工集团股份有限公司。26年施工现场管理经验。

作者作者2：杨凯，1985年12月7日出生，男，2005年专科毕业于四川建筑职业技术学院，籍贯：四川省名山区，现居四川雅安。本科专业工程管理。工作单位：重庆建工集团股份有限公司。