摘要：BIM技术在国家的大力扶持下，通过黄金十年的发展在建筑行业掀起了一阵巨大的浪潮，其在机电管线综合、造价、信息化工作等方面的突出价值受到了行业的广泛支持与赞誉。可是受限于预制产业在整个建筑业的体量与占比以及BIM整体发展方向的制约，在装配式PC及预制构件产业的应用亮点却乏善可陈，可以引以为鉴的成功案例更是寥寥无几。本文从上海市周家嘴路越江隧道工程出发，剖析BIM技术对于隧道内部同步预制构件钢筋工程中的实际应用点与价值。
关键词：BIM技术 预制构件 钢筋碰撞 钢筋断料
一、 序言
为了实现盾构法隧道内部的快速施工、绿色施工，越来越多的大直径隧道采取同步预制构件分块设计，即由预制构件生产基地事先预制单块构件，到达施工现场后再进行下井拼装。而对于预制构件生产企业而言，将混凝土预制构件按照结构属性进行拆分后，主要可以分为混凝土生产工程与钢筋加工工程。钢筋工程一直是建筑工程中非常复杂、却又很重要的工作，直接关系到建筑结构耐久性与工程质量。由于目前行业内的大部分设计院采用的仍然是二维的设计理念，所以预制构件在生产阶段，经常会发生钢筋净保护层厚度不足、钢筋与预埋件碰撞导致入模困难等问题；在施工阶段更是会因预留伸出筋的碰撞，无法完成预制构件间的湿接头连接，导致工程返工。合理使用BIM技术，可以有效避免因钢筋碰撞等问题影响工期，造成不必要的损失；也可以降低预制构件生产企业的用人成本，提高钢筋加工的自动化水平。
二、 BIM技术在钢筋工程中的应用
BIM技术在房建工程中应用较为成熟，钢筋加工相关领域也是百花齐放，但在市政交通行业，可以算作典型工程的示范性应用却寥寥无几。在隧道工程中，因钢筋形式的特殊性，如隧道衬砌管片及内部同步预制构件，多为弧形钢筋或异形钢筋，市面上暂时没有一款可以提供通用性解决方案的软件。在本工程中我们使用的软件为BIM软件中最具代表性的Revit，针对市政工程的特点，我们定向开发了一款适用于隧道工程的插件，用于解决实际遇到的工程问题。
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1、 钢筋翻样
BIM技术在钢筋混凝土结构中的拓展与开发，具有重要的意义。在二维的钢筋平法施工图中融入BIM技术，建立钢筋的三维模型，可以避开二维的局限性，在三维状态中展示钢筋的长度、位置及关系。在一个钢筋模型中，即可找到所需的所有的配筋信息，使得没有平法识图的基础的工人们能够更直观的看懂出钢筋间的搭接关系及分布间距，提高布筋准确率，增加现场工作人员的工作效率。
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钢筋翻样是一项技术水平要求比较高的工作，它不仅要求技术人员能够看懂钢筋的二维平法施工图，还要在原设计图的基础上，对钢筋进行合理的布置，完成钢筋的有效搭接和下料。如果翻样的技术不高或是计算结果出现误差，会导致钢筋翻样出的数量与实际数量出现偏差，影响企业的利润。通过Revit搭建钢筋的三维模型，可以结合Revit本身自带的计算与统计功能，对钢筋的工程量进行汇总计算。利用C#对Revit进行二次开发，将钢筋翻样的理论计算公式定义为计算规则，即可通过Revit批量的自动完成钢筋的下料长度计算并导出为Excel，辅助完成下料分析。
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2、 钢筋碰撞检测
由于二维的工作方式上很难考虑周全各个专业之间的协调，所以各类碰撞会给生产施工造成较大的麻烦，造成停工、返工等不良后果，多次设计变更也会影响到工期。
预制构件生产企业在收到设计方交付的图纸后，可以利用BIM技术建立精度等级为LOD400~LOD500的预制构件，具细所有的预埋件和键槽等等细节，利用BIM的冲突检测功能，可以于施工前发现模板图与结构图里设计不合理之处，及时调整，避免返工带来的资金及工期损失。
在周家嘴路同步预制构件项目中，通过BIM技术建立预制车道板的土建与钢筋的高精度模型，通过对三维模型的校核，及时发现了钢筋净保护层厚度不足、钢筋碰撞等多个问题。
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对预制车道板进行试拼装检测，发现相邻两块车道板原版设计图中预留伸出钢筋发生碰撞，没有合理避开。通过与设计沟通，成功在正式生产、施工前，解决了发现的问题。
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3、 复杂节点三维深化
对车道板及立柱的现浇的复杂节点建立三维模型，进行钢筋的合理避让，确保伸出筋合理搭接无碰撞，利用BIM可视化及优化性，校核二维设计图，有效的减少了设计变更，提高了效率。
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三、 BIM下阶段展望：智能化钢筋加工设计
Revit是BIM系列软件中使用较为便捷、应用面最为广泛的软件之一，友好的操作界面是它市场占有率的保证，而开放的API接口+广泛的用户群体才决定了它的霸主地位。我们可以依据自己的需求自行对Revit进行二次开发。在已完成的钢筋自动翻样软件开发的基础上，我们可以进行后期深化，降低钢筋工程中的材料浪费问题。
钢筋下料组合有多种方案，每种方案产生的废料情况都不相同。要解决实际钢筋的损耗问题，提高材料使用率，可以将钢筋剪切问题归纳为数学问题，建立相关方程组。利用BIM导出的钢筋下料单长度结合已嵌套进算法模型分析程序，模拟钢筋下料剪裁，利用计算机的计算能力，完成钢筋下料优化，自动分析出废料最少的下料组合。
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最后，再将上述的所有数据通过I/0接口导入智能化钢筋加工设备上，即可实现与钢筋加工机器接口对接，实现自动化加工[1]。利用BIM技术精准、高效、简洁的完成钢筋加工过程，提高生产流程的自动化水平。
四、 结语
目前预制构件生产企业大多仍是劳动密集型企业，合理使用BIM技术可以帮助劳动密集型企业提高自动化水平，完成向建筑产业化的转型。发展建筑产业化是建筑生产方式从粗放型生产向集约型生产的根本转变，是产业现代化的必然途径和发展方向。利用BIM技术精准、高效、简洁的完成钢筋加工过程，提高钢筋生产流程的自动化水平。
参考文献：
[1]陆长松. BIM技术在智能化钢筋加工中的探索[J]. 住宅与房地产(中), 2018(8):44-47.