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引言：钢筋手工翻样效率低且错误率高，利用BIM三维模型技术对钢筋进行翻样，不仅能够提高工作速度，更提高了准确性，并能对工程进展进行全程跟踪，帮助工程师进行现场质量、进度的管控。下面我将对BIM三维技术解决复杂深坑钢筋翻样问题做详细的叙述，并以南京金鹰天地广场项目为例，具体分析一下，复杂钢筋工程的三维建模应用。
一、深基坑钢筋的特点和难点：
基坑钢筋的计算，历来是钢筋翻样中的一个难点。其中，以筏形基础大底板，为钢筋翻样中难度最高的。筏形基础大底板为坑中坑结构，顾名思义就是由多个不同大小、不同高度和不同放坡的电梯井、集水井、桩承台及基础筏板根据其设计构造、用途所组成的相互交错、相互联系的的基坑群也叫做坑群。到目前为止对于有多种角度放坡的钢筋计算并没有一个有效的方法及统一的计算标准，例如：45度、60度、甚至是90度的直角，且坑底标高和大小都均不一致的复杂坑群。那么对于复杂的深基坑如何进行计算呢？
二、深基坑钢筋计算：
就深基坑内构件类型而言，品类繁多，有电梯井、集水井、桩承台、筏板、基础梁、条基、独基等，它们相互关联，计算时需要考虑相互之间的扣减。并且基坑钢筋不单纯是基坑钢筋的计算，还要对照上部结构图纸，特别是柱墙在基础内的预留。如果漏掉了插筋，又没有被检查出来，是个非常麻烦的事情，不仅造成施工错误，还会造成成本漏算。
就基坑的外形而言，有单体、有连体、有矩形、有异形。基坑一般为放坡45度或者60度，也有做成直角的基坑。
a） 基坑底筋根据基坑坡度弯折，伸入筏板内一个锚固，锚固长度不够时要求伸到筏板面筋处弯折20d
b） 基础梁穿越基坑，基础梁需弯折变成折梁。折梁的阳角钢筋连续通过，阴角钢筋相互锚固
c） 筏板底筋伸入基坑一个锚固，也有的设计要求伸入基坑洞边。筏板面筋伸到基坑洞边后弯折，弯折长度为洞口高度加一个锚固长度。当伸入基坑底板不足一个锚固时须弯折20d
d） 筏板与基础梁之间遵循不重复布置原则。筏板筋与基础梁平行时基础梁位置可省略
e） 当基础梁底与筏板底平为底位板，当基础梁顶与筏板顶平为高位板，当基础梁与筏板上平下平时，基础梁为加强劲性暗梁。基础筏板、基础梁是否外伸，端部构造是不同的，应按照平法图集和设计要求计算和施工。
f） 筏板、基础梁与独基和承台之间也存在相互扣减，当承台截面较小时，即小于两个锚固之和时可以拉通计算，但当承台截面较大时一般都是伸入承台内一个锚固，如果拉通就会造成钢筋的浪费。不过，也有的设计是贯通的，那么按设计，设计优先。基础内各构件受力原理复杂，构造要求各异，计算规则更是变幻多端。
三、钢筋翻样工作的基本要求：
预估准确性，就是对整个基础底板钢筋的总体预算量的准确程度和钢筋申请提前量的控制。
计算精确性，就是钢筋计算的长度、构造样式及根数上的精确程度，即不浪费钢筋，减少对钢筋的二次成型，并且有效的利用钢筋余料。
翻样料单的及时性、规范性是指翻样料单能够及时满足现场施工进度及正确理解蓝图意思，根据蓝图意图进行钢筋布置并满足质量验收规范。
基于上述基坑钢筋布置的复杂性，给钢筋翻样工作造成了很大的困难。有些大型基础施工时经常从其它项目仓促调度钢筋翻样支援，加班加点乱作一团，最后又错误百出，既影响进度和质量，又容易造成人工、材料、机械的大量浪费。那么，如何能做到基础钢筋的预估准确性、计算精确性、及翻样料单的及时性、规范性呢？
四、传统钢筋手工翻样：
图纸手工翻样-即在图纸上画钢筋排列图，然后对排列图进行长度和根数的计算，计算好以后填写料单，然后用计算器计算钢筋的规格和重量。这样做不仅计算速度慢、而且容易出错，也不能对钢筋量做出精确地计算。
现场测量翻样-有些有经验的钢筋老师傅则是待基坑放坡完全开挖好，浇完垫层后去量取实际长度，根据量取的长度进行钢筋翻样计算。这样做虽然对整个基坑钢筋翻样做到了一个比较好的精确计算，但是对施工提前量没法控制。通常是白天跑基坑晚上算钢筋、每天晚上加班加点，活干的提心吊胆生怕算的不对。这样既劳累又低效率，且心理负担较大。
现如今，建筑类型越来越丰富，基坑机构越来越复杂。上述传统的手工翻样已经没有办法应对，大面积深基坑、复杂的工作面、紧张的工期。需要有一种快速准确的方法提供的精确计算。
五、利用BIM三维模型技术对钢筋进行翻样的过程：
随着电脑和软件的普及，如今项目上基本都会运用CAD看图、画图。三维建模比较直观，特别是在处理复杂的构件和节点上面，光靠两张平面图和剖面图很难将设计的要求表达完整。借助三维建模我们可以清晰直观的表达设计蓝图节点的要求，并且三维模型可以轻松的转换成二维平面图和剖面图。以下我以较复杂的基坑底板为例，介绍一下利用BIM三维模型对钢筋进行计算的基本思路和方法。
基础底板的CAD图纸中，获取图形数据，如：轴线、基础边线、承台边线、基础底板边线和集水井、电梯井的边线，其他无用的数据均可以删除；根据基坑表格、剖面图和节点详图，绘制出基坑放坡的轮廓线；保存并转换成Revit文件。然后，就可以利用Revit，快速搭建BIM三维模型了，即对整个基坑进行三维建模。
1）在平面图上面把基坑放坡的投影面一一绘制出来，红色线表示45度放坡基坑、蓝色表示90度放坡基坑，黑色則表示基础大底板放坡。（见图1）
然后，利用Revit拉升画法，根据标高和放坡角度，将平面图拉升出三维效果（见图2）。在操作过程中，观察三维模型放坡面是否与基坑放坡投影面重合，如果重合，那说明操作无误。
3） 注意观察坑与坑之间的联系，并且进行相关的合并和坑与坑之间的扣减。（见图3、4）如此一来，看似非常复杂的深基坑放坡图就绘制出来了。这里需要特别注意的是：必须仔细复核，确保正确无误，否则会导致后续钢筋布置和计算的错误。 4） 基坑标高和大小的核对后，即可制作指导现场挖土放坡的BIM三维模型了。同时，结合施工现场管理，严格按照这套BIM三维建模图进行开挖和放坡，以减少因放坡不准而导致的钢筋返工。
5） 在BIM三维模型中，按照图纸要求及节点内容把纵向底筋、纵向面筋、横向底筋、横向面筋的钢筋间距和规格作为参数化构件，原封不動的一根根布置在筏板、集水井、电梯井和桩承台，利用与CAD中相同的“整列”命令可快速的布置钢筋、并根据蓝图要求扣除保护层的厚度、坑中坑之间的互锚关系增加钢筋的锚固长度等。在画排列图时，对于钢筋型号、规格、构造、长度一致的区域进行编号及标注。型号、规格、构造、长度不同的钢筋我们采用不同的颜色、编号及标注进行区分。钢筋排列图布置好以后，利用“dist”命令对排列布置好的钢筋进行长度和根数的统计。统计完成后，根据相同的区域进行编号和标注。这样一份精确的钢筋排列图就完成了。根据钢筋排列图上面的编号和标注填写相应的料单，这样一份对应钢筋排列图的料单也做好了。
纵向底板钢筋BIM三维排列示意图
6） BIM钢筋三维建模完成后通过Revit直接导出布置好的钢筋进行汇总统计，这样基坑所需钢筋的总长度就计算出来了，有了总长度就等于这样整个底板的钢筋计算总量，而且是非常精确的。（因为Revit没有扣减功能，所以重合的部分可能会多算，所以在建模的时候要注意基坑之间的相互扣减，以免工作量统计有误）。
7） 用BIM翻样误差几乎为零，钢筋班组施工时应严格按照此BIM三维建模的钢筋排列图。这个钢筋排列图简单、清晰、直观、一目了然而且效率远比手工翻样高出许多。在施工过程中按照此方法，可以让钢筋翻样的准确度、钢筋预算量的精确性有了很大的提高。
六、案例分析：
在南京金鹰天地广场项目上，我通过使用BIM三维技术，解决了基坑放坡、坑中坑钢筋相互交错等施工复杂难题，并且对原设计做出了优化，更有利于施工，质量，进度，而且节约了成本！下面我来做一个介绍：
工程概况：
占地面积约5.6万m2 ，总建筑面积约91.8万m2 。其中：地下为四层，地下建筑面积约21.1万 m2 。地上建筑面积约70.7万m2，由9～14层裙楼及三栋超高层塔楼组成。塔楼A为76层，高度约368m；塔楼B为67层，高度约328m；塔楼C为60层，高度约300m。
工程难点特点：
基础筏板构造复杂、基坑多、基坑深、坑连坑高度、形状、大小不一，错综复杂。基坑底裙房区域标高-23.050m，T1楼深坑区域标高-26.950m，T2楼深坑区域标高-25.650m，T3楼深坑区域标高-25.350m。电梯坑最深标高为-33.700m。基坑钢筋节点布置复杂底板钢筋规格大、皮数多、间距密。坑与坑之间钢筋弯折构造复杂。
通过三维建模后的观察，我们可以对各个基坑之间的相互关系，一目了然。然后我们就可以对基坑进行优化了。坑与坑之间钢筋密集、穿插复杂、施工难度大，是本工程深基坑的难点。在现有的施工图纸中，设计单位仅提供了少量节点和剖面图的配筋。
如果完全按照图纸节点和设计要求对钢筋布置，则钢筋都需要进入坑边锚固，相邻的坑边的钢筋相互锚固。普通的基坑可以做到，但本工程高低基坑过多，从三维图中我们可以看出，工作面小，搭接过多，施工难度相当大，且钢筋过于密集穿插难度高，不仅钢筋大量浪费，且起不到改善受力的效果。所以，在施工以前，需要作出深化设计。
采用BIM三维技术，我对节点钢筋进行深化并提出了以下二个方案：
方案一： 不改变原设计图纸节点和要求，将两坑连接处，设置L型钢筋进行连接。这种方案虽然比原设计减少了钢筋间的相互穿插，但是L型钢筋无法和原坑内钢筋进行直螺纹连接，只能采用电焊。钢筋绑扎虽然方便了不少但是增加了大量的电焊工作。而且，对于钢筋下料长度的精度要求大大提高了，理论上可行，实际操作存在困难。
方案二：从BIM模型中可以看出，本基坑存在较多高低差，这是造成钢筋施工难度大的主要原因。如果可以简化基坑中各小坑之间的关系，就能够大大方便配筋和施工了。经过与设计反复多次的沟通，甲方和设计终于同意将多个高低差小的基坑优化成一个大坑。这样钢筋就可以拉通铺设了。
在BIM三维模型中，我们重新设置标高，将统一标高的小坑拉通，这样基坑里对应的钢筋也会跟着一起拉通，非常简便（见下图）。
通过BIM优化后，我们可以直接计算出钢筋用量了。优化后的钢筋用量比原图纸使用量减少了123.58吨、混凝土使用量增加了208.99立方米，大大方便了现场钢筋施工，同时也大大地节约了成本。
七、结语
钢筋翻样是设计与钢筋操作工之间的桥梁，好的翻样工作不仅能够优化设计，节约成本，还能够加快工地效率，更好的控制工期与质量。BIM三维技术是一门新型的应用工具，如何将它的直观性、快速性，更好地运用到钢筋翻样工作中，使复杂的构建迎刃而解，减少返工和浪费，提供效率，降低成本，还需要更多的实践经验。
在今后的实践中，进一步对BIM的信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性进行研究与应用，让工作更高效。
（作者单位：上海建工四建集团有限公司）
一、深基坑钢筋的特点和难点：
基坑钢筋的计算，历来是钢筋翻样中的一个难点。其中，以筏形基础大底板，为钢筋翻样中难度最高的。筏形基础大底板为坑中坑结构，顾名思义就是由多个不同大小、不同高度和不同放坡的电梯井、集水井、桩承台及基础筏板根据其设计构造、用途所组成的相互交错、相互联系的的基坑群也叫做坑群。到目前为止对于有多种角度放坡的钢筋计算并没有一个有效的方法及统一的计算标准，例如：45度、60度、甚至是90度的直角，且坑底标高和大小都均不一致的复杂坑群。那么对于复杂的深基坑如何进行计算呢？
二、深基坑钢筋计算：
就深基坑内构件类型而言，品类繁多，有电梯井、集水井、桩承台、筏板、基础梁、条基、独基等，它们相互关联，计算时需要考虑相互之间的扣减。并且基坑钢筋不单纯是基坑钢筋的计算，还要对照上部结构图纸，特别是柱墙在基础内的预留。如果漏掉了插筋，又没有被检查出来，是个非常麻烦的事情，不仅造成施工错误，还会造成成本漏算。
就基坑的外形而言，有单体、有连体、有矩形、有异形。基坑一般为放坡45度或者60度，也有做成直角的基坑。
a） 基坑底筋根据基坑坡度弯折，伸入筏板内一个锚固，锚固长度不够时要求伸到筏板面筋处弯折20d
b） 基础梁穿越基坑，基础梁需弯折变成折梁。折梁的阳角钢筋连续通过，阴角钢筋相互锚固
c） 筏板底筋伸入基坑一个锚固，也有的设计要求伸入基坑洞边。筏板面筋伸到基坑洞边后弯折，弯折长度为洞口高度加一个锚固长度。当伸入基坑底板不足一个锚固时须弯折20d
d） 筏板与基础梁之间遵循不重复布置原则。筏板筋与基础梁平行时基础梁位置可省略
e） 当基础梁底与筏板底平为底位板，当基础梁顶与筏板顶平为高位板，当基础梁与筏板上平下平时，基础梁为加强劲性暗梁。基础筏板、基础梁是否外伸，端部构造是不同的，应按照平法图集和设计要求计算和施工。
f） 筏板、基础梁与独基和承台之间也存在相互扣减，当承台截面较小时，即小于两个锚固之和时可以拉通计算，但当承台截面较大时一般都是伸入承台内一个锚固，如果拉通就会造成钢筋的浪费。不过，也有的设计是贯通的，那么按设计，设计优先。基础内各构件受力原理复杂，构造要求各异，计算规则更是变幻多端。
三、钢筋翻样工作的基本要求：
预估准确性，就是对整个基础底板钢筋的总体预算量的准确程度和钢筋申请提前量的控制。
计算精确性，就是钢筋计算的长度、构造样式及根数上的精确程度，即不浪费钢筋，减少对钢筋的二次成型，并且有效的利用钢筋余料。
翻样料单的及时性、规范性是指翻样料单能够及时满足现场施工进度及正确理解蓝图意思，根据蓝图意图进行钢筋布置并满足质量验收规范。
基于上述基坑钢筋布置的复杂性，给钢筋翻样工作造成了很大的困难。有些大型基础施工时经常从其它项目仓促调度钢筋翻样支援，加班加点乱作一团，最后又错误百出，既影响进度和质量，又容易造成人工、材料、机械的大量浪费。那么，如何能做到基础钢筋的预估准确性、计算精确性、及翻样料单的及时性、规范性呢？
四、传统钢筋手工翻样：
图纸手工翻样-即在图纸上画钢筋排列图，然后对排列图进行长度和根数的计算，计算好以后填写料单，然后用计算器计算钢筋的规格和重量。这样做不仅计算速度慢、而且容易出错，也不能对钢筋量做出精确地计算。
现场测量翻样-有些有经验的钢筋老师傅则是待基坑放坡完全开挖好，浇完垫层后去量取实际长度，根据量取的长度进行钢筋翻样计算。这样做虽然对整个基坑钢筋翻样做到了一个比较好的精确计算，但是对施工提前量没法控制。通常是白天跑基坑晚上算钢筋、每天晚上加班加点，活干的提心吊胆生怕算的不对。这样既劳累又低效率，且心理负担较大。
现如今，建筑类型越来越丰富，基坑机构越来越复杂。上述传统的手工翻样已经没有办法应对，大面积深基坑、复杂的工作面、紧张的工期。需要有一种快速准确的方法提供的精确计算。
五、利用BIM三维模型技术对钢筋进行翻样的过程：
随着电脑和软件的普及，如今项目上基本都会运用CAD看图、画图。三维建模比较直观，特别是在处理复杂的构件和节点上面，光靠两张平面图和剖面图很难将设计的要求表达完整。借助三维建模我们可以清晰直观的表达设计蓝图节点的要求，并且三维模型可以轻松的转换成二维平面图和剖面图。以下我以较复杂的基坑底板为例，介绍一下利用BIM三维模型对钢筋进行计算的基本思路和方法。
基础底板的CAD图纸中，获取图形数据，如：轴线、基础边线、承台边线、基础底板边线和集水井、电梯井的边线，其他无用的数据均可以删除；根据基坑表格、剖面图和节点详图，绘制出基坑放坡的轮廓线；保存并转换成Revit文件。然后，就可以利用Revit，快速搭建BIM三维模型了，即对整个基坑进行三维建模。
1）在平面图上面把基坑放坡的投影面一一绘制出来，红色线表示45度放坡基坑、蓝色表示90度放坡基坑，黑色則表示基础大底板放坡。（见图1）
然后，利用Revit拉升画法，根据标高和放坡角度，将平面图拉升出三维效果（见图2）。在操作过程中，观察三维模型放坡面是否与基坑放坡投影面重合，如果重合，那说明操作无误。
3） 注意观察坑与坑之间的联系，并且进行相关的合并和坑与坑之间的扣减。（见图3、4）如此一来，看似非常复杂的深基坑放坡图就绘制出来了。这里需要特别注意的是：必须仔细复核，确保正确无误，否则会导致后续钢筋布置和计算的错误。 4） 基坑标高和大小的核对后，即可制作指导现场挖土放坡的BIM三维模型了。同时，结合施工现场管理，严格按照这套BIM三维建模图进行开挖和放坡，以减少因放坡不准而导致的钢筋返工。
5） 在BIM三维模型中，按照图纸要求及节点内容把纵向底筋、纵向面筋、横向底筋、横向面筋的钢筋间距和规格作为参数化构件，原封不動的一根根布置在筏板、集水井、电梯井和桩承台，利用与CAD中相同的“整列”命令可快速的布置钢筋、并根据蓝图要求扣除保护层的厚度、坑中坑之间的互锚关系增加钢筋的锚固长度等。在画排列图时，对于钢筋型号、规格、构造、长度一致的区域进行编号及标注。型号、规格、构造、长度不同的钢筋我们采用不同的颜色、编号及标注进行区分。钢筋排列图布置好以后，利用“dist”命令对排列布置好的钢筋进行长度和根数的统计。统计完成后，根据相同的区域进行编号和标注。这样一份精确的钢筋排列图就完成了。根据钢筋排列图上面的编号和标注填写相应的料单，这样一份对应钢筋排列图的料单也做好了。
纵向底板钢筋BIM三维排列示意图
6） BIM钢筋三维建模完成后通过Revit直接导出布置好的钢筋进行汇总统计，这样基坑所需钢筋的总长度就计算出来了，有了总长度就等于这样整个底板的钢筋计算总量，而且是非常精确的。（因为Revit没有扣减功能，所以重合的部分可能会多算，所以在建模的时候要注意基坑之间的相互扣减，以免工作量统计有误）。
7） 用BIM翻样误差几乎为零，钢筋班组施工时应严格按照此BIM三维建模的钢筋排列图。这个钢筋排列图简单、清晰、直观、一目了然而且效率远比手工翻样高出许多。在施工过程中按照此方法，可以让钢筋翻样的准确度、钢筋预算量的精确性有了很大的提高。
六、案例分析：
在南京金鹰天地广场项目上，我通过使用BIM三维技术，解决了基坑放坡、坑中坑钢筋相互交错等施工复杂难题，并且对原设计做出了优化，更有利于施工，质量，进度，而且节约了成本！下面我来做一个介绍：
工程概况：
占地面积约5.6万m2 ，总建筑面积约91.8万m2 。其中：地下为四层，地下建筑面积约21.1万 m2 。地上建筑面积约70.7万m2，由9～14层裙楼及三栋超高层塔楼组成。塔楼A为76层，高度约368m；塔楼B为67层，高度约328m；塔楼C为60层，高度约300m。
工程难点特点：
基础筏板构造复杂、基坑多、基坑深、坑连坑高度、形状、大小不一，错综复杂。基坑底裙房区域标高-23.050m，T1楼深坑区域标高-26.950m，T2楼深坑区域标高-25.650m，T3楼深坑区域标高-25.350m。电梯坑最深标高为-33.700m。基坑钢筋节点布置复杂底板钢筋规格大、皮数多、间距密。坑与坑之间钢筋弯折构造复杂。
通过三维建模后的观察，我们可以对各个基坑之间的相互关系，一目了然。然后我们就可以对基坑进行优化了。坑与坑之间钢筋密集、穿插复杂、施工难度大，是本工程深基坑的难点。在现有的施工图纸中，设计单位仅提供了少量节点和剖面图的配筋。
如果完全按照图纸节点和设计要求对钢筋布置，则钢筋都需要进入坑边锚固，相邻的坑边的钢筋相互锚固。普通的基坑可以做到，但本工程高低基坑过多，从三维图中我们可以看出，工作面小，搭接过多，施工难度相当大，且钢筋过于密集穿插难度高，不仅钢筋大量浪费，且起不到改善受力的效果。所以，在施工以前，需要作出深化设计。
采用BIM三维技术，我对节点钢筋进行深化并提出了以下二个方案：
方案一： 不改变原设计图纸节点和要求，将两坑连接处，设置L型钢筋进行连接。这种方案虽然比原设计减少了钢筋间的相互穿插，但是L型钢筋无法和原坑内钢筋进行直螺纹连接，只能采用电焊。钢筋绑扎虽然方便了不少但是增加了大量的电焊工作。而且，对于钢筋下料长度的精度要求大大提高了，理论上可行，实际操作存在困难。
方案二：从BIM模型中可以看出，本基坑存在较多高低差，这是造成钢筋施工难度大的主要原因。如果可以简化基坑中各小坑之间的关系，就能够大大方便配筋和施工了。经过与设计反复多次的沟通，甲方和设计终于同意将多个高低差小的基坑优化成一个大坑。这样钢筋就可以拉通铺设了。
在BIM三维模型中，我们重新设置标高，将统一标高的小坑拉通，这样基坑里对应的钢筋也会跟着一起拉通，非常简便（见下图）。
通过BIM优化后，我们可以直接计算出钢筋用量了。优化后的钢筋用量比原图纸使用量减少了123.58吨、混凝土使用量增加了208.99立方米，大大方便了现场钢筋施工，同时也大大地节约了成本。
七、结语
钢筋翻样是设计与钢筋操作工之间的桥梁，好的翻样工作不仅能够优化设计，节约成本，还能够加快工地效率，更好的控制工期与质量。BIM三维技术是一门新型的应用工具，如何将它的直观性、快速性，更好地运用到钢筋翻样工作中，使复杂的构建迎刃而解，减少返工和浪费，提供效率，降低成本，还需要更多的实践经验。
在今后的实践中，进一步对BIM的信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性进行研究与应用，让工作更高效。
（作者单位：上海建工四建集团有限公司）