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案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

 women1413 2016-04-06

我國在BIM技術的應用方面起步較晚,在現(xiàn)實中推進步伐較緩慢。但在“十二五”規(guī)劃中,明確了要加快BIM技術在工程中的應用,這為推動建筑業(yè)信息建設指明了方向。同時,該技術在建筑產業(yè)多方協(xié)調方面展現(xiàn)出來的強大優(yōu)勢已經成為業(yè)內人士的共識。

縱觀近階段BIM技術在我國建筑工程上的應用,主要集中在大型體育場館,以及多層和高層建筑中的應用,但在超高層中的應用比較少。本文則以蘭州國際商貿中心這一超高層建筑群建設中BIM技術的應用為例,比較全面的介紹了該技術的實際應用過程。本項目中由于施工場地小,場地布置難度大,交叉作業(yè)范圍大,鋼結構、高支模、超高層砼泵送、大體量綜合,機電管線排布復雜,施工圖紙變更頻繁,工程量核算復雜等。為保證工程順利進行,該項目引入BIM技術,提前規(guī)劃、重點模擬、化繁為簡、減少返工,同時將BIM應用于工程建設全周期中。

1、工程概況蘭州國際商貿中心工程(以下簡稱蘭州中心),位于甘肅省蘭州市七里河區(qū)西站商圈內,是集零售、餐飲、酒店、娛樂、金融、商務、住宅、文化休閑等綜合為一體的大型建筑。項目占地面積約111畝,總建筑面積:604215.63m2,其中地上建筑面積429796.37m2,地下建筑面積174419.26m2,建成后將是蘭州規(guī)模最大、檔次最高、業(yè)態(tài)最全、生態(tài)環(huán)境優(yōu)、功能配套齊全的國際一流城市綜合體。項目主要由裙房及3棟超高層蘭州中心(180m)、蘭州希爾頓酒店(140.15m)、蘭州Soho(144.15m)組成。蘭州中心BIM信息整體模型(見圖1)。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

項目主要由裙房及3棟超高層蘭州中心(180m)、蘭州希爾頓酒店(140.15m)、蘭州Soho(144.15m)組成。蘭州中心BIM信息整體模型(見圖1)。

2、圖紙會審本項目的圖紙會審與傳統(tǒng)的會審稍有不同,主要進行了以下工作:本次圖紙會審由建設單位負責召開,建設單位、設計單位、監(jiān)理單位、施工單位(土建及安裝)等都派了有關單位派代表參加(成員有各項目負責人、技術負責人、各專業(yè)工程師等)。綜合各專業(yè)提出的問題及最后商定的處理意見,各單位做了詳細的記錄,由施工總承包單位在會后整理形成了成正式文件,即《圖紙會審記錄》。與此同時,本項目部BIM團隊通過設計院提供的二維CAD圖紙翻建三維BIM模型,利用該技術對圖紙進行會審。其中主要包括:土建圖紙會審和機電圖紙會審。

在建模過程中發(fā)現(xiàn)問題,從而反饋給設計方,對圖紙做進一步的修改,力求將問題解決在施工之前。本項目BIM圖紙會審發(fā)現(xiàn)的問題主要有:同一軸網(wǎng)上下層不一致、地下部分與地上部分柱子錯位、梁上起墩、主次梁交接不合理、圖紙標注錯誤、樓梯與結構梁凈空不足、坡道凈空不足、型鋼深化不合理等問題、通風口與外幕墻豎向龍骨沖突等。

3、施工布置圖紙會審完成的基礎之上,利用BIM技術進行施工場地布置的模擬。由于施工場地非常有限、體量太大,現(xiàn)場群塔作業(yè)繁忙,為了避免出現(xiàn)施工安全事故,建立BIM信息模型,對群塔之間高低差、覆蓋范圍進行直觀、預先模擬運行分析,從而更加合理布置,安全有效運行;對現(xiàn)場未施工區(qū)域擬建造民工生活區(qū),由于此部位結構形式復雜,普通二維圖紙不能直觀體現(xiàn)出結構之間的關系。通過建立BIM模型,找出布置板房的合理位置,發(fā)現(xiàn)洞井,提前做好安全防護,合理規(guī)劃現(xiàn)場通道;由于現(xiàn)場施工單層作業(yè)面為6.6萬m2,劃分為58個施工流水段,通過建立BIM模型,在模型當中劃分流水段。改變以有手工算量,填寫混凝土生產預約單,做到了精確算量,嚴格控制浪費,節(jié)約成本?,F(xiàn)場三維平面施工布置(見圖2),按施工流水合理劃分施工流水段(見圖3)。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

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4、BIM技術施工模擬

4.1、型鋼結構與混凝土結構施工工藝模擬

本工程有型鋼混凝土組合結構、鋼筋混凝土結構、型鋼與鋼筋混凝土交叉施工。為了使施工作業(yè)人員明確施工流程及次序,保證施工精度,建立型鋼、鋼筋參數(shù)模型,現(xiàn)場對各個復雜施工區(qū)域進行三維交底。保證施工質量及進度。型鋼與混凝土模型(見圖4)。

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4.2、高支模施工節(jié)點工藝模擬

本工程高支模部分超過9處,為使高支模施工能夠安全有效進行,預先進行3維架體排布、確定安全網(wǎng)鋪設位置、混凝土分層澆筑高度、剪刀撐位置及間距、梁柱節(jié)點加固方式、頂托自由端超長部位進行調整,最后制作成施工模擬動畫對現(xiàn)場作業(yè)人員進行模擬交底,明確注意事項。高支模架體參數(shù)模型(見圖5)。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

4.3、施工模擬及進度控制分析通過超前模擬施工,對爬架頂升、塔吊附墻、人貨電梯附墻位置及時間進行分析,確定合理的時間及位置,保障施工進度。通過進度模型分析,綜合考慮施工流水段施工,確定優(yōu)先施工區(qū)域。根據(jù)對模型進度控制明確施工產值;使得形象進度更加可視化、直觀化?,F(xiàn)場整體進度三維模型(見圖6)。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

5、各部分方案優(yōu)化及技術交底

通過模型直觀可視性對復雜節(jié)點的工序排布、施工難點作以優(yōu)化并進行三維交底。本項目利用BIM技術對一下幾個關鍵方面做了優(yōu)化后交底。

5.1、蘭州中心海底世界

蘭州中心海底世界標高、預留孔洞、異形構造、混凝土標號均較多,通過建立BIM模型,發(fā)現(xiàn)建筑與結構之間的問題,確定異形構造的支模方案及混凝土澆筑方案,通過設置不同標號混凝土顏色方案,更加清晰不同標號混凝土澆筑位置。

5.2、消防水池與旋轉汽車坡道相結合

希爾頓酒店消防水池結構形式較復雜,為保證混凝土連續(xù)澆筑不產生施工冷縫、跑模漲模等不良后果;利用BIM模型對支模體系、混凝土澆筑面內外標高控制、放坡比例、施工次序等進行逐一分析,并利用三維施工模擬進行交底,從而保證施工質量。

5.3、泵管布置優(yōu)化

由于施工現(xiàn)場狹窄,可泵送點選擇有限,綜合考慮塔吊、場內交通、生活區(qū)環(huán)境等因素、確定合理的泵送點,明確泵管加固方式及附墻位置。確定裙房泵管分流位置,節(jié)約泵管,降低成本。

5.4、BIM二次樣板砌筑和機電管線排布

通過建立BIM模型,對標準層進行BIM樣板砌筑,明確構造柱位置。改變以往CAD排磚,利用三維模型排磚更加真實、可視化。通過建立機電模型,和土建模型整合,完成碰撞調整,綜合管道排布,生成管道支架及加工圖。BIM樣板砌筑模型如圖7所示。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

5.5、塔樓幕墻、裙房網(wǎng)架優(yōu)化

建立塔樓外幕墻BIM模型,發(fā)現(xiàn)幕墻預埋位置偏差,對幕墻效果進行可視化分析。優(yōu)化最佳效果;本工程裙房網(wǎng)架全為變截面不等高異形,二維圖紙指導施工困難較大,且容易出錯。通過分析體量建立模型,明確網(wǎng)架結構形式,更加直觀地指導施工,且做到了對網(wǎng)架材料的精確算量。針對現(xiàn)場安全防護進行BIM三維交底、做到規(guī)范化、標準化、可視化施工,使得現(xiàn)場作業(yè)人員更加明確,管理人員交底變的更加簡單。裙房網(wǎng)架和幕墻3維模型如圖8所示。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

6、工程量統(tǒng)計分析

利用BIM技術提取各構件信息、便于物資提料、有效控制現(xiàn)場材料使用情況,形成工程材料明細表,然后按模型中劃分好的流水段提取砼工程圖8裙房網(wǎng)架和幕墻三維模型量和鋼筋工程量配合成本完成3算工作。具體實施主要是在BIM模型中快速對現(xiàn)場各段各層各標號的混凝土方量、模板面積、鋼筋用量及水電管線數(shù)量進行輸出,配合成本完成3算??梢暬娜S鋼筋模型,使得現(xiàn)場質量驗收變的更加簡單快捷,質檢人員只需拿著模型就可以對鋼筋錨固長度、搭接位置、鋼筋型號、箍筋間距等進行檢查驗收。改變了以往拿著圖集、二維圖紙驗收。加快了工作效率、提高了工作質量。BIM生成的工程材料明細表(見圖9)。

案例解析BIM技術在城市綜合體中的實踐應用

7、方案優(yōu)化、管線線路優(yōu)化設計

利用BIM技術通過對機電模型的建模,與土建進行模型整合,完成管道碰撞檢測及調整,通過模型整合后的碰撞檢查,及時發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化后期可能遇到的管線結構間問題,減少人材機的浪費。經過碰撞檢查,就可以發(fā)現(xiàn)一些問題。例如,本項目中避難層原設計采暖管道如按設計走向,經三維排管后發(fā)現(xiàn),導致走廊層高安裝完成只有1.5m層高,為了滿足功能要求,需對管線進行優(yōu)化排布。通過對復雜機房管道進行排列,發(fā)現(xiàn)碰撞問題提前解決,將問題消化在工程前期,節(jié)約工期。通過模型直觀可視性對復雜節(jié)點的工序排布、施工難點作以優(yōu)化,按照三維圖紙對支吊架數(shù)量及形式進行統(tǒng)計,形成二維可視化加工圖,按照支吊架型號及編號批量進行加工,施工現(xiàn)場按照編號進行安裝,最終完成管線布置。

8、BIM在本項目應用的的經驗總結

BIM技術在項目招投標、項目可施工性、工程算量、各專業(yè)協(xié)調、施工組織設計及生產計劃、預制加工、施工現(xiàn)場生產與管理、交付使用管理、進度管理、項目控制等方面提供了解決方案。本文主要對以下4方面做了總結。

8.1、工程算量的精準化

我們利用該技術創(chuàng)建算量模型,在精確的模型基礎上是開展BIM工作。在模型中可以精確統(tǒng)計所有材料數(shù)量。從而達到現(xiàn)場精細化管理,節(jié)約成本,為我們的企業(yè)帶來效益,但實際操作中存在一些問題[3]。例如,目前國內一些公司開發(fā)出了基于Revit的接口進行算量。但是,通過試用我們發(fā)現(xiàn),Revit在導出為其他格式時,有一部分構件不被識別,需要手動修改其類別屬性。這需要我們在建模初期,對建模規(guī)則進行細化調整。從而實現(xiàn)鋼筋算量;本項目中我們實踐中發(fā)現(xiàn)Navisworks2015具備2D/3D工程算量。我們可以通過編制相對應的計算的規(guī)則,實現(xiàn)更加個性化的工程算量,而且具備基于模型變更的算量,使得工程算量更加人性化,做到查缺補漏。

8.2、安全管理的可控化

通過應用我們發(fā)現(xiàn),在安全管理方面仍需要我們手動翻看模型查找臨邊、洞口等安全問題,再建立標準化的防護模型,指導現(xiàn)場三維技術交底。通過研討,我們提出了開發(fā)基于Revit的工具集,這樣就可以實現(xiàn)自動防護,減輕了BIM工作人員的負擔,提高了工作效率。在以后的應用過程中我們可以開發(fā)安全預警模塊,由現(xiàn)在人為發(fā)現(xiàn)BIM模型中的危險源變?yōu)檐浖詣犹嵝盐kU源。

8.3、物資管理的便捷化

本項目總結的物資采購階段BIM應用流程:

建立BIM模型→出構件加工圖及零件清單→構件數(shù)字化生產加工→編制構件二維碼→構件運輸→進場二維碼掃描→項目BIM信息管理系統(tǒng)。

借鑒集團安裝公司物資信息系統(tǒng)管理經驗,基于Revit數(shù)據(jù)庫插件,制定項目級物資編碼規(guī)則,并結合倉庫信息管理系統(tǒng),打印條形碼,對進場材料進行質量檢查驗收的同時進行貼碼,從而實現(xiàn)對材料的分類堆碼,庫存量的實時統(tǒng)計,方便物資管理人員及工程技術人員進行工程決策。

8.4、工具集的開放化在BIM技術工程實踐中我們遇到了很多Revit軟件無法實現(xiàn)或實現(xiàn)起來困難比較大的問題,比如:梁柱節(jié)點不同標號混凝土算量、模板算量、建模速率慢等特點,通過開發(fā)小插件這些問題都能得以解決。同時也了解到,中建八局已經有了自己的工具集,在BIM實施應用落地方面起到了很大的作用。建議公司能夠在工具集開發(fā)方面提供支持。

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