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摘要:鋼筋算量,是土建工程計(jì)量與計(jì)價的主要組成部分,傳統(tǒng)的鋼筋手工算量工作強(qiáng)度大、準(zhǔn)確性低。利用BIM進(jìn)行鋼筋算量,代替手工算量,可以提高鋼筋算量的計(jì)算速度及準(zhǔn)確性,且容易進(jìn)行審核和對量。利用BIM進(jìn)行鋼筋算量,先建立建筑物的鋼筋計(jì)算模型,然后計(jì)算鋼筋長度和重量。本文重點(diǎn)探討利用BIM進(jìn)行鋼筋算量的方法,并提示建模及算量過程中應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞:BIM建模;鋼筋算量;平法圖集;工程設(shè)置;鋼筋三維圖
引言
建筑信息模型(Building Information Modeling ,以下簡稱BIM)技術(shù)是工程設(shè)計(jì)與施工的三維虛擬化數(shù)字技術(shù),應(yīng)用BIM技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)建筑全生命周期各環(huán)節(jié)多方參與的關(guān)鍵數(shù)據(jù)共享及協(xié)同,是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級、促進(jìn)綠色建筑發(fā)展、提高建筑業(yè)信息化水平的基礎(chǔ)性技術(shù)。當(dāng)今的工程建設(shè)行業(yè),BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工、造價、管理等過程中逐步得到推廣和應(yīng)用,在工程造價領(lǐng)域的應(yīng)用越來越趨于成熟。鋼筋算量,是土建工程計(jì)量與計(jì)價的主要組成部分。每個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程,都必然含有鋼筋這種材料,這種材料不僅用量多,而且其在工程造價中所占比重也很大,鋼筋算量是工程計(jì)價的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的鋼筋手工算量工作強(qiáng)度大、準(zhǔn)確性低,且工作內(nèi)容相對繁瑣、枯燥。利用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼筋軟件算量代替手工算量,能大大提高工作效率和計(jì)算的準(zhǔn)確性。因此,利用BIM進(jìn)行鋼筋軟件算量今后必將替代手工算量。
1利用BIM進(jìn)行鋼筋軟件算量的思路和方法
1.1手工鋼筋算量存在問題
鋼筋算量對工作人員專業(yè)水平要求比較高,首先要逐根進(jìn)行鋼筋放樣,然后逐根計(jì)算鋼筋長度。需要熟悉鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和平法圖集,熟練掌握鋼筋工程量計(jì)算規(guī)則,熟記各種鋼筋搭接、錨固長度等計(jì)算公式。手工算量的主要困難在于:(1)每個工程中鋼筋種類、形狀、尺寸繁雜,計(jì)算復(fù)雜;(2)各種鋼筋計(jì)算公式繁多,難于記憶。
1.2解決辦法
針對以上存在的問題,利用BIM進(jìn)行鋼筋軟件算量,能夠取得較好的效果。鋼筋軟件算量就是利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模算量:首先建立建筑物的鋼筋計(jì)算模型,然后計(jì)算鋼筋長度和重量。建立計(jì)算模型主要使用直接繪圖的方法,也可以以CAD為平臺將已設(shè)計(jì)好的CAD圖紙導(dǎo)入。具體步驟如下:第一步:建立建筑物的鋼筋計(jì)算模型首先利用BIM進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)建模,將傳統(tǒng)的二維建筑平、立、剖圖紙轉(zhuǎn)化為三維的建筑空間模型,模型的建立可以準(zhǔn)確、直觀地表達(dá)各類構(gòu)件之間的空間關(guān)系。鋼筋計(jì)算模型,就是把建筑物中梁板柱等各種構(gòu)件中的鋼筋的實(shí)際狀態(tài)立體的展示出來,包括每個構(gòu)件中的每一根鋼筋,如一個框架梁中的主筋、輔筋、箍筋等。鋼筋的實(shí)際狀態(tài)包含鋼筋的實(shí)際形狀、在構(gòu)件中的具體位置、鋼筋的詳細(xì)尺寸等各種信息。第二步:進(jìn)行鋼筋算量軟件按計(jì)算規(guī)則自動計(jì)算各類構(gòu)件中鋼筋的工程量。構(gòu)件間的扣減關(guān)系是根據(jù)模型由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行處理,從而能準(zhǔn)確、快速地完成鋼筋的工程量計(jì)算。軟件根據(jù)內(nèi)置的設(shè)定好的計(jì)算公式自動進(jìn)行扣減計(jì)算。計(jì)算公式的設(shè)定,其依據(jù)是平法圖集和相應(yīng)的規(guī)范。內(nèi)置的設(shè)定,需要在“建模前期準(zhǔn)備工作”中,“工程進(jìn)行各種設(shè)置”中先行設(shè)置準(zhǔn)備。計(jì)算過程是先計(jì)算各構(gòu)件中每一根鋼筋的長度,然后按不同直徑分類匯總,再根據(jù)各種不同直徑鋼筋的理論重量計(jì)算出鋼筋實(shí)際重量。計(jì)算規(guī)則是根據(jù)16G101系列新平法規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。
2利用BIM進(jìn)行建模的前期準(zhǔn)備工作
利用BIM直接繪圖的方法進(jìn)行建模的操作順序一般為:新建工程—工程設(shè)置—建立樓層—建立軸網(wǎng)—繪圖輸入鋼筋。前面三個步驟“新建工程”、“工程設(shè)置”和“建立樓層”屬于建模前期準(zhǔn)備工作,建模的主要工作是后面的兩個步驟:“建立軸網(wǎng)”“繪圖輸入鋼筋”。新建工程建模前首先需要對擬建工程進(jìn)行各種設(shè)置,軟件的模塊導(dǎo)航欄首先進(jìn)入“工程設(shè)置”界面,在此界面完成各種設(shè)置。
2.1新建工程信息
工程信息包括結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式、建筑特征、設(shè)防烈度、檐高、抗震等級等,這些信息需按工程圖紙實(shí)際設(shè)定的內(nèi)容填寫。結(jié)構(gòu)類型、設(shè)防烈度、檐高決定抗震等級,前三個信息根據(jù)工程實(shí)際情況輸入后,軟件會根據(jù)受力分析,默認(rèn)抗震等級。這些都會影響到鋼筋算量。
2.2工程設(shè)置
包括鋼筋比重設(shè)置、彎鉤設(shè)置、損耗設(shè)置、計(jì)算設(shè)置等。其中鋼筋比重都是固定數(shù)值,除特殊情況外,一般不需重新進(jìn)行設(shè)置。彎鉤設(shè)置是為了確定:箍筋彎鉤計(jì)算是按“構(gòu)件圖元自身的抗震等級”,還是按“工程的抗震等級”計(jì)算。損耗設(shè)置內(nèi)容分為“計(jì)算損耗”和“不計(jì)算損耗”,可根據(jù)工程實(shí)際需要選擇。計(jì)算設(shè)置包括具體構(gòu)件計(jì)算設(shè)置、節(jié)點(diǎn)設(shè)置、箍筋設(shè)置、搭接設(shè)置、箍筋公式等。構(gòu)件計(jì)算設(shè)置:工程設(shè)計(jì)都是按照圖集進(jìn)行的,軟件的構(gòu)件計(jì)算設(shè)置也是按規(guī)范和圖集內(nèi)置的,軟件的默認(rèn)數(shù)值都是規(guī)范規(guī)定的數(shù)值或者工程常用數(shù)值,因此,此處計(jì)算設(shè)置一般不用修改。有特殊情況的,可按土建結(jié)構(gòu)圖紙對軟件設(shè)置的具體內(nèi)容進(jìn)行修改。要想準(zhǔn)確地進(jìn)行以上各項(xiàng)內(nèi)容的設(shè)置,就要熟悉平法圖集、設(shè)計(jì)規(guī)范等相關(guān)內(nèi)容,掌握鋼筋的搭接、錨固、彎鉤等計(jì)算公式和計(jì)算規(guī)則。
2.3建立樓層
此部分包括樓層及樓層鋼筋的設(shè)置。樓層設(shè)置是根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖中基礎(chǔ)平面圖、各樓層板平面圖等圖紙中所標(biāo)注的樓層結(jié)構(gòu)標(biāo)高,把各樓層層高、標(biāo)高等相關(guān)數(shù)據(jù)填寫到表中,進(jìn)行樓層設(shè)置,建立樓層。樓層鋼筋的設(shè)置主要包括各樓層混凝土標(biāo)號、鋼筋錨固和搭接長度的設(shè)置、各種構(gòu)件混凝土保護(hù)厚度的設(shè)置等。
3 BIM建模及所遇問題探討
新建工程—工程設(shè)置—建立樓層,這三個步驟在前面“建模前期準(zhǔn)備工作”中已經(jīng)完成,后面進(jìn)行建模的重點(diǎn)工作 “建立軸網(wǎng)”“繪圖輸入鋼筋”。
3.1建立軸網(wǎng)
在樓層建立完成后,就可以利用“繪圖輸入”建立軸網(wǎng)。軸網(wǎng)的作用是用來定位柱、梁等建筑構(gòu)件的位置。一般等同于施工圖圖紙中的軸線。軸網(wǎng)的建立首先要“新建軸網(wǎng)”,然后利用“修改軸網(wǎng)”對已建立的軸網(wǎng)進(jìn)行修改和完善。(1)新建軸網(wǎng)軸網(wǎng)的種類一般有正交軸網(wǎng)、圓弧軸網(wǎng)、斜交軸網(wǎng),根據(jù)工程實(shí)際情況選擇軸網(wǎng)類型,如選擇“新建正交軸網(wǎng)”,然后根據(jù)圖紙中設(shè)計(jì)的軸線情況,填寫“開間”“進(jìn)深”的相關(guān)數(shù)值,即把軸號、軸距的數(shù)值添加入列表中。各種參數(shù)填寫完畢后,軟件自動生成軸網(wǎng)。(2)修改軸網(wǎng)利用這個功能可以對已建立的軸網(wǎng)進(jìn)行修改和完善。
3.2繪圖輸入鋼筋
軸網(wǎng)建立完成后,下一步就可以進(jìn)行各種構(gòu)件的繪制?!袄L圖輸入鋼筋”,就是先定義構(gòu)件,標(biāo)注構(gòu)件中每根鋼筋的各種尺寸和屬性信息,然后立體地繪出建筑物中各個構(gòu)件。下面以框架結(jié)構(gòu)一層中柱、梁兩類構(gòu)件為例說明“繪圖輸入鋼筋”的方法和步驟。3.2.1柱對于構(gòu)件來說,“繪圖輸入鋼筋”的重點(diǎn)首先是對構(gòu)件進(jìn)行定義,即在“屬性編輯”中對構(gòu)件中鋼筋的屬性進(jìn)行定義和編輯,然后利用“點(diǎn)”“線”“面”等各種不同畫法進(jìn)行繪圖。(1)柱定義及其屬性編輯在軟件“繪圖輸入”功能模塊導(dǎo)航欄中選擇“柱” ,然后選擇“新建矩形柱”進(jìn)行定義,重點(diǎn)是對矩形柱進(jìn)行“屬性編輯”。柱的屬性主要包括柱的名稱、類別、截面信息、鋼筋信息、柱類型及其他等,這些屬性需要按工程實(shí)際情況填寫。例如,“新建矩形柱”KZ1,以KZ1為例,進(jìn)行定義。① “屬性編輯”中,類別選擇“框架柱”;② “截面信息”中:輸入?yún)?shù)截面寬(B邊)和截面高(H邊):400*400③ “鋼筋信息”中:“全部縱筋”輸入8B18;“箍筋”輸入A8100;④ “柱類型”中:輸入“中柱”對其他柱如KZ2等如法進(jìn)行定義。(2)繪圖柱定義完成后,在“繪圖”界面進(jìn)行繪圖。在已經(jīng)建立好的軸網(wǎng)中,繪制“柱”。因?yàn)橹鶎儆诘湫偷摹包c(diǎn)”構(gòu)件,利用“點(diǎn)”的方法,按照結(jié)構(gòu)圖紙中柱的平面圖,依次把KZ1、KZ2繪制在平面中的相應(yīng)位置。(3)查看鋼筋三維圖柱繪圖完成后,通過動態(tài)觀察,可以俯視查看建筑全部柱平面結(jié)構(gòu)布置圖,也可以查看建筑全部柱的三位立體圖,還可以查看單根柱鋼筋三維圖。在此圖中,可以直觀地看到柱構(gòu)件中縱筋、箍筋的詳細(xì)形狀和信息,可以看出8根縱筋在柱中的位置,縱筋如何搭接、如何錨固,箍筋在柱的縱向如何分布、間隔大小、疏密程度等。如圖所示:三維的建筑空間模型,非常直觀地把梁、板、柱、樓梯等各種構(gòu)件及構(gòu)件中的鋼筋的實(shí)際狀態(tài)立體展示出來??梢郧逦卣故窘ㄖY(jié)構(gòu)圖紙及各種鋼筋的形狀、位置等信息。(4)匯總計(jì)算軟件可以自動進(jìn)行匯總計(jì)算,快速、準(zhǔn)確。經(jīng)過計(jì)算后,得出首層柱鋼筋工程量。(5)應(yīng)注意的問題“繪圖輸入鋼筋”的原則,一般是先主體,再零星,以便能夠方便繪圖,快速計(jì)算。針對不同的建筑結(jié)構(gòu)類型,一般采用不同的繪制順序,比如建筑為框架結(jié)構(gòu),構(gòu)件繪圖流程一般為柱--梁--板--零星。3.2.2梁(1)梁定義及其屬性編輯如圖1在軟件“繪圖輸入”功能模塊導(dǎo)航欄中選擇“梁” ,然后選擇“新建矩形梁”并進(jìn)行定義,通過“屬性編輯”對各種梁構(gòu)件輸入各種參數(shù)。梁的屬性主要包括柱的名稱、類別、截面信息、鋼筋信息、其他屬性等,這些屬性需要按工程實(shí)際情況填寫。下面以KL1為例,對其進(jìn)行定義。首先新建矩形梁KL1,然后編輯其屬性:KL1屬性編輯“其他屬性”中:梁標(biāo)高:軟件一般默認(rèn)為層頂標(biāo)高“保護(hù)層厚度”、“節(jié)點(diǎn)設(shè)置”、“搭接設(shè)置”等均按前面的設(shè)置計(jì)算。按圖紙中KL1標(biāo)注的數(shù)值,在軟件“屬性編輯”中將這些相關(guān)參數(shù)輸入。對其他梁如法進(jìn)行定義。(2)繪圖梁定義完成后,在“繪圖”界面進(jìn)行繪圖。在已經(jīng)建立好的軸網(wǎng)中,繪制“梁”。因?yàn)橹鶎儆诘湫偷摹熬€”構(gòu)件,利用畫“直線”的方法,按照結(jié)構(gòu)圖紙中梁的平面圖,依次把各種梁繪制在平面中的相應(yīng)位置。(3)查看鋼筋三維圖梁繪圖完成后,通過動態(tài)觀察,可以俯視查看本層全部梁平面結(jié)構(gòu)布置圖,也可以查看本層全部梁的三位立體圖,還可以查看單根梁鋼筋三維圖。在單根梁鋼筋三維圖圖中,可以直觀地看到梁構(gòu)件中上部通長筋、下部通長筋、拉筋、箍筋等所有過鋼筋的詳細(xì)形狀和信息,可以看出各根鋼筋在梁中的位置,如何搭接、如何錨固,箍筋在梁的水平方向如何分布、間隔大小、疏密程度等。如圖2所示:單根梁鋼筋三維圖(4)匯總計(jì)算軟件可以自動進(jìn)行匯總計(jì)算,經(jīng)過計(jì)算后,得出單根梁或各層梁鋼筋等各種工程量的匯總。因此,在工程審計(jì)過程中,就非常容易進(jìn)行審核和對量。如圖所示:首層梁各種鋼筋工程量(局部))(5)應(yīng)注意的問題梁的原位標(biāo)注問題:梁繪制完成后,只是對梁的信息進(jìn)行了集中標(biāo)注,并沒有完成原位標(biāo)注。所以接下來還要專門對梁進(jìn)行原位標(biāo)注。梁的原位標(biāo)注包括標(biāo)高調(diào)整、左支座鋼筋、右支座鋼筋、次梁加筋、拉筋、吊筋等等。進(jìn)過原位標(biāo)注后的梁的鋼筋信息才完整和全面,才能準(zhǔn)確計(jì)算鋼筋工程量。以上是以框架結(jié)構(gòu)一層中柱、梁兩類構(gòu)件為例說明利用BIM進(jìn)行鋼筋算量的方法和應(yīng)注意問題。其余構(gòu)件的算量,與其思路類似。結(jié)語利用BIM進(jìn)行鋼筋軟件算量有以下優(yōu)點(diǎn):(1)建立三維建筑模型,鋼筋信息形象直觀。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)的平、立、剖圖紙,以及鋼筋平法標(biāo)注,屬于二維結(jié)構(gòu)。而利用BIM建模后,三維的建筑空間模型,非常直觀地把梁、板、柱、樓梯等各種構(gòu)件及構(gòu)件中的鋼筋的形狀、位置等信息立體地展示出來,鋼筋的搭接、錨固、彎鉤等計(jì)算難點(diǎn)變得輕松容易。(2)減少瑣碎記憶、計(jì)算快速準(zhǔn)確。根據(jù)BIM鋼筋計(jì)算模型,構(gòu)件鋼筋間的扣減關(guān)系、鋼筋工程量計(jì)算規(guī)則、計(jì)算公式等根據(jù)圖集和規(guī)范要求進(jìn)行事先設(shè)置,不需要把所有公式都記住,構(gòu)件鋼筋間的扣減關(guān)系是由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行處理和計(jì)算,準(zhǔn)確度高,計(jì)算速度快,而且不易出錯。把人們從簡單機(jī)械的計(jì)算中解放出來。在工程審計(jì)過程中,容易進(jìn)行審核和對量。利用BIM進(jìn)行鋼筋軟件算量,在工程計(jì)量與計(jì)價實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)過不斷探索和完善,能取得很好的效果。
作者:李欣欣 單位:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院
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