摘要:结合具体工程实例，简述了BIM技术在屋面工程策划中的应用，从缸砖花型设计、女儿墙造型设计等方面，阐述了BIM技术在屋面设计中的应用，并就BIM技术在屋面实施过程中的把控重点进行了详细说明，指出将BIM技术与屋面工程相结合，提高了屋面工程策划的协调性，提高了项目的施工质量，降低了屋面工程的施工成本。
关键词:BIM技术;屋面工程;屋面设计
0引言
BIM技术作为新一代建筑施工技术，通过可视化、协调性、模拟性、优化性等优点，正在加快项目生产，使其更简单、便捷、智能。基于BIM技术的项目协同管理平台天然的符合总承包模式的应用，通过方案模型、施工图模型、施工深化模型，附带各环节的业务信息，将传统业务习惯集中到协同平台进行模式化处理，可大大改善现有建筑业工程总承包的建造水平与管理效率［1－3］。
1项目简介
渭南市中心西片区•多功能馆项目是渭南市委市政府确定的重点民生项目，该项目将打造成为集共享性、识别性、地域性、生态性为一体的城市多功能综合体建筑坐标。工程设计风格是将关中传统建筑的方、院，聚落与华山层层叠叠之形态相融合。具有现代建筑的时尚气息，设计新颖独特。主要包括档案馆、图书馆、科技馆、青少年宫及妇幼活动中心等四个场馆。
2BIM技术在屋面工程策划中的应用
1)利用项目初期建立的BIM模型，模拟屋面工程施工过程。主要任务是利用BIM平台进行施工模拟，为后期协同策划等提供便利。
2)依据BIM模拟情况，确定各工序施工质量把控重点，例如找坡层最高点标高、各保护层厚度、缸砖排布等。
3)根据现场主体结构复测结果，对模型进行动态调整。
4)模型调整完成后，进行方案讨论，并出具相应部位施工图、剖面图、工程量等便于现场施工。在屋面工程的施工中，传统的施工方法是在主体结构施工完成后，对主体结构施工进行现场校核，根据现场实际尺寸对主体结构进行打磨修补，然后进行测量放线、保温层、保护层、防水、屋面砖等工序施工。相对于BIM技术而言，传统屋面施工工艺施工周期普遍较长，往往在各项工序的质量控制、施工策划上占用较长的时间，影响项目施工进度。利用BIM技术可以提前将屋面各工序进行施工模拟、提前策划，并且可以协同多专业进行碰撞检查，再利用现场复测尺寸进行动态调整，出具解决方案。在施工过程中对施工质量进行实时跟踪，可以减少部分工序的时间，加快施工进度。
3BIM技术在屋面设计中的应用
本案例项目包含科技馆、图书馆、档案馆和青少年及妇幼儿童活动中心，各场馆设计理念参考中国古代建筑设计风格，造型简单且突出场馆特色。
3.1缸砖花型设计
屋面缸砖排版尺寸应考虑扣除墙面装饰层厚度，保证整砖排布，在屋面混凝土柱、设备基础、出屋面排烟(风)管道等处周边按照整砖排布原则，并与屋面砖对缝。分格缝两侧、墙柱、女儿墙栏板、设备基础及排烟(风)道等凸出物根部周围采用蓝色(100mm)饰面砖镶边，砖缝宽为8mm～11mm。女儿墙底部缸砖铺设高度为地面完成面最高处向上300mm。天沟宽度为俯视投影6块砖为宽度，沟底采用白色整砖排布，天沟两侧长度方向采用同规格蓝色饰面砖排布(图1为屋面缸砖设计图)。屋面缸砖排版完成后，根据排布效果套用设计方案中的花型设计，并根据排布效果进行调整。屋面图案设计方案结合了地方、民族与建筑用途的多种文化元素，并针对不同场馆，设计不用寓意的花型图案，既达到了美观的效果，又体现了设计的多样性。如图1所示为项目档案馆屋面饰面砖花型设计图，档案馆采用“井”字型棂花图案，该形状是对应天空中被古人称为“二十八星宿”中南方第一宿名“井宿”的星座。人们选用“井”字型图案作为门窗格心棂花，是将建筑与“井宿”对应的表示。同时南方井宿是水的象征，寓意辟火，所以被人们选用在建筑的门窗上做装饰图案。
3.2女儿墙造型设计
项目女儿墙与幕墙存在相接位置，幕墙在女儿墙压顶收口时，采用BIM技术进行排版。排版遵循与幕墙、外墙等分格对应，无法对应时，应在顶面进行过渡调整。在压顶内侧底面应设滴水线，且在压顶上部设置向外坡度。女儿墙内侧饰面(范围:压顶滴水至不锈钢泛水高度内)选用真石漆(颜色后续统一定)饰面，内侧饰面花纹图案根据各场馆特色进行区别设计。图案设计原则应与屋面分格缝对应，在分格仓内，自墙中线向两侧分格布设装饰图案，装饰图案应对称、居中、协调。装饰图案在基层涂饰图案底色，用美纹纸粘贴覆盖好后，面层喷涂真石漆。如图2中为项目图书馆女儿墙图案设计，图中设计图案为“方锦”是由四个直角套在一个四方形的四角后形成的一组大小四方形重叠的图案。它与方胜的区别是，套方锦是以四方形套四方形，方胜是菱形套菱形。套方锦样式的窗棂图案有四方形、十字、八角等，寓意正直、吉祥，代表形正心正。
3.3其他设计
1)明排气孔(见图3)。屋面砖排版完成后，在分格缝内设置排气管。排气管生根于找平层上，埋设管壁周边应打孔确保排气顺畅，位置位于分隔缝中心，高度一致，打胶平滑，宽窄一致。采用BIM技术进行排布，对比屋面缸砖分布位置，调整排气孔出口位置。在找平层施工时，将管道位置精准找出并安装管道，管道安装完成后再进行下一道工序，可以避免二次开槽导致的位置不精准，减少破坏和返工。
2)屋面落水孔(见图4)。落水孔安装前依照屋面砖排布图，调整落水孔位置使落水孔位于天沟内部，并与屋面砖缝居中对称、对缝。
3)水簸箕(见图5)。利用BIM技术对水簸箕进行动态设计，对石材进行预拼并编号，按顺序拼装云石胶固定，侧板应与背板及底板边缘平齐，水簸箕应与墙面结合严密，与水落口中心线居中，并居墙面分格中心，水簸箕面层距排水口高度为250mm。水簸箕底部石材宜内高外低，水簸箕与墙面及屋面交接处应打胶封闭，胶缝宽度15mm。
4)分隔缝(见图6)。周边女儿墙、柱、设备基础、排烟(风)道等凸出物周围应留设分格缝(距离突出物边250mm)，大屋面分隔间距2.8m(根据情况调整)，缝宽2cm，灌缝材料为黑色耐候密封胶。
5)柱墩设计。屋面设计有十字交叉花架梁，交叉处为方形混凝土柱支撑。屋面设计过程中，将柱子柱底部采用圆弧形柱墩包覆。屋面缸砖排布设计，以柱子中心线为分割线，柱墩向四周各距10mm。周边饰面砖按照整砖排布(图7为柱墩剖面设计图，图8为柱墩周围饰面砖排布效果图)。
3.4设备基础深化
在屋面工程深化设计中，避免不了饰面砖与屋面设备基础的碰撞问题。传统施工过程中，屋面设备基础的定位只考虑到管道综合排布出屋面后的位置，并不会与饰面砖排布相结合，这种情况往往会造成饰面砖的排布难度加大，而且设备基础的施工与屋面工程结构施工同步。因此，BIM技术在进行屋面砖排布时，应将设备基础的位置考虑进去，包括设备基础上的抗震设施，对设备基础精准定位、优化排版，使屋面设备基础与屋面砖排列有序、整齐顺直，附件及工艺配管安装方向、坐标一致，高度统一。管综深化完成后，出具管综深化基础定位放线施工图。
3.5材料吊装分析
在屋面施工过程中，由于此时塔吊已经拆卸，屋面材料的吊装则采用大型吊车进行。在吊车的使用过程中，因屋面的材料种类多、工程量大，因此吊车需要长时间占用施工通道。于是项目针对大型吊装设备的使用进行了吊装模拟分析，在大型吊装设备使用过程中，要保证既能覆盖屋面施工的大部分位置，又能不影响项目其他工序施工。在模拟施工过程中，需要精准的将项目各施工道路，道路与楼体的位置关系进行把控。利用无人机GIS正射技术和GPS设备将项目临建模型进行精准调整，再利用BIM施工模拟技术，将大型吊装设备位置进行模拟排布，合理规划吊装位置。
3.6成果输出
将屋面各工序深化模型，进行技术交底讨论，经各参建方确认后，通过Ｒevit软件出具二维剖面图、平面图，三维剖面图效果图，包括屋面分隔缝与轴线、女儿墙关系，排砖图花型深化设计图、设备基础定位图以及各复杂节点的平面图、剖面图、三维立体图等，并在图纸上精确标注定位关系、构件材质、尺寸信息及施工工艺做法信息等，确保图纸可用于指导现场施工，再将各深化图纸等交由业主方、监理方、设计院进行审核确认，经确认后将图纸批量打印，下发给参见各方并对重要节点进行详细的施工交底。
4BIM技术在屋面实施过程中的把控重点
4.1施工动画与三维交底
结合屋面工程来分析，因为细部构造相对烦琐，再加上相对于以往的二维图纸来讲，由于其缺乏一定的直观性，所以当进行施工交底时，往往会有着一定的不足之处。为了能有效避免出现返工的情况，项目把屋面的三维格式文件导出，充分利用多种软件相结合，针对于屋面不同构成部分开展相应的后期处理，再加入视点以及动画之后，可以产生相应的施工模拟过程。借助有关的软件，并且有效融入可视化管理思维，在此基础上有助于各方主体交流。利用导出的动画，同时通过生成二维码，放在施工现场也能够快速的指导工作者具体施工。可视化技术交底可以通过多种方法进行，例如:工艺流程动画、模型交底、效果图等。但进行可视化技术交底时，应将图纸与三维模型相结合，将各个施工流程、工艺穿插、材质等进行详细说明。
4.2工程量提取
在屋面工程施工前，需要计算屋面工程相关材料的工程量。利用BIM技术可以快速的进行工程量统计，并参考相关设计标准和施工员的施工经验，可以使工程量的统计更为准确。项目实施工程量清单计价，基于已经构建的BIM模型，结合有关的计算规则，并且通过对有关软件的使用，也可用来对屋面工程量进行相应的计算。通过多种方式，可以使工程量的提取更为准确，降低成本(见表1)。
4.3进度控制
在屋面工程施工前，可以将屋面施工进度计划导进Navisworks软件里面，把计划和模型进行关联，生成动态的施工组织，能够充分彰显施工与竣工状况，可以为制定科学合理的决策，提供强有力的依据，在屋面工程管理方面能够起到关键的作用。并且可以合理的根据影响因素，对进度计划进行动态调整。
4.4质量把控
BIM工作人员在施工过程中，对各个步骤进行质量把控，参与各步骤施工及质量验收，可以实时对模型、工程质量及质量要求提出整改意见。根据现场实际情况，对模型进行动态调整，并将动态调整时间、原因等记录下来，为以后模型的创作提供参考意见，提高模型的创作质量。根据调整后的模型，出具关键部位节点图、施工图可以提高现场工人的施工质量，减少不必要的返工，达到降本增效。
4.5参数化信息
在制作BIM模型时，应进行参数化建模，将构件的尺寸信息、位置信息、项目信息、成本信息等添加至模型信息内，方便后期导出数据时进行统计。项目建成后，在整体效益分析前，对项目的所有实施环节和各类信息进行总结归类时，详细的参数化信息模型和综合项目管理平台的应用，可以更有利于采集数据，也更有利于对项目建设中涉及的各种费用和成本进行详细的分析和梳理，以帮助参与建设的企业更好地把握建设项目的经济效益，为新项目的综合管理、成本控制等总结成功经验，也打下了良好的基础。
4.6经济效益分析
利用BIM技术的碰撞检查，提前规避屋面工程施工中可能遇到的问题，降低了出现返工等问题造成的施工进度延误和成本损失，利用BIM技术和协同管理平台进行材料、用工分析，提前验算分析、做到节材节能。预计在前期利用碰撞检查和图纸深化工作，做到零失误、零返工，提前完成工期目标。建立一套虚拟质量样板文件和施工工艺样板文件，减少项目样板区的投入，做到节地、节材。合理优化进度计划和材料配置，节约成本、提高工期。建立项目协同管理平台，主要对人、机、物等进行统计分析，积累数据，为后续工程施工提供合理化经验。
4.7BIM技术应用效果
在传统屋面工程施工过程中，二维图纸以及相对于施工方案的技术交底，使得各专业分包理解困难，不能准确的指导施工，导致施工工期滞后，施工进度进展缓慢，不能完全按照项目工期要求进行施工，各穿插工序影响冲突。采用BIM技术模拟施工后，各专业分包之间通过可视化技术交底，可以提前调整各自施工进度、工序安排，也可直观的分析出施工计划的不足之处，提出优化整改建议。从而减少各专业分包在穿插施工中的冲突，及工作层面交接处的施工节点问题，保证了项目施工的顺利进行。
5结语
结合BIM技术在本项目中的具体应用，解决了项目实际中存在的问题。在屋面工程施工完成后，项目针对BIM技术在屋面工程中的应用开展了专项讨论，将采用BIM技术和未采用BIM技术的两种施工方式进行对比，总结两种施工工艺的优缺点，并将总结后的文件形成指导施工的BIM屋面工程的专项施工方案，作为以后的屋面工程施工指导文件。将BIM技术与屋面工程相结合，提高了屋面工程策划的协调性，使得多工种协同策划变得更简便、更直观;提高了项目的施工质量，使得屋面工程更美观、更实用;减少了项目施工工期，降低了屋面工程的返工率;减少了项目施工成本，降低了屋面工程的施工成本。本项目采用了BIM技术提前策划，将多种方案进行对比模拟，择优选取。通过多种施工方案、策划方案的综合对比，并与现场实际相结合，提高了屋面工程施工的综合效益。例如，在饰面砖图案的策划方案上，由于采用了前期策划，使得饰面砖的施工做到了一次成型。相对于传统方法，需要在饰面砖安装完成后将造型的饰面砖进行返工更换，不仅减少了施工时间，也减少了不必要的材料浪费和人工费。综上所述，随着BIM协同平台不断革新，使得BIM技术能更好贴合建筑工程的应用和发展，相对传统的建筑施工有了重大革新，能更好的将BIM技术应用在建筑工程的全生命周期内。不断的提升BIM技术在建筑工程中的应用，能更好的控制建设工程的成本和效率，在提高效率的同时带来了更好的经济效益和更高效的工作周期。BIM技术在国内虽然处于起步发展阶段，但是随着人们不断的在应用中总结经验和大力的推广，终有一天BIM技术会成为建筑工程不可或缺的一项施工技术，因此，为了推进BIM技术的发展，还需不断的实践，不断的总结，努力向前奋进。
参考文献:
［1］中国建筑业协会.创建鲁班奖工程细部做法指导［M］.北京:中国城市出版社，2014.
［2］阳飞宇，唐川川，王旭暄，等.对基于BIM的刚性防水屋面施工管理研究［J］.建筑实践，2021(9):4－7.
［3］冯天琪，王璇，杨慧禹.EPC项目BIM应用策划方法研究［J］.智能建筑的智慧城市，2021(6):94.
作者：张旭 单位：渭南远大建工集团有限公司