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【BIM论文】重庆来福士广场(A标段)项目BIM技术应用

字号+ 作者:admin 来源:未知 2018-11-07 15:42 我要评论( )

科学技术部主管、中国建筑信息模型科技创新联盟承办的《中国高新科技.BIM专刊》在第四届科创杯BIM大赛颁奖现场首发500册,住建部前总工程师姚兵作贺词、16位院士为学术顾问、16位联盟专家为编委。发行后面向国内外公开发行,系中国知网、万方数据库、维普资

 
科学技术部主管、中国建筑信息模型科技创新联盟承办的《中国高新科技.BIM专刊》在第四届科创杯BIM大赛颁奖现场首发500册,住建部前总工程师姚兵作贺词、16位院士为学术顾问、16位联盟专家为编委。发行后面向国内外公开发行,系中国知网、万方数据库、维普资讯网等国内主要数据库的全文收录期刊。
 
 
 
1 工程概况
 
1.1 项目简介
 
重庆来福士广场位于两江汇流的朝天门,由世界知名建筑大师摩西·萨夫迪设计,由新加坡凯德集团投资,总建筑面积超过113万㎡。
 
该项目由8座修长塔楼+商业裙楼+300m长空中水晶连廊组成,是一个集住宅、办公楼、商场、服务公寓、酒店、餐饮会所为一体的城市综合体,设置了地下停车场、地铁站、公交中转站和码头。
 
  
 
1.2 工程重难点分析
 
1.2.1 桩基类型及数量
 
总数:1532根,其中裙楼1401根,塔楼131根;人工挖孔桩:432根,机械旋挖桩:1109根(其中抗滑桩156根)。裙楼:最小桩径1.0m,最大桩径2.6m(扩大头5.3m);塔楼:最小桩径1.8m(扩大头2.45m),最大桩径5.8m(扩大头9.4m)。
 
1.2.2 结构形式复杂、抗震性能强
 
塔楼采用型钢混凝土结构,结构体系由核心筒+外框柱+腰桁架+伸臂刚架。空中连廊采用全钢结构。钢结构体量大,总重量约为8万t。应用部位广,用于裙房、8个塔楼、空中连廊。
 
 
 
 
 
图3 抗震结构体系
 
 
 
图4 空中连廊
 
空中连廊跨越并支撑于T2、T3S、T4S、T5塔楼的屋顶,长300m、宽30m,距离裙楼屋面层高度约190m,总建筑面积约9000m²,总重量达4万t。在T4N与T4S塔楼之间有一条约20m宽的连桥与酒店区域相连,T3N与T3S塔楼之间有一窄连桥与住宅区域相连。空中连廊主要建筑功能有室内外景观区、温泉及泳池区、全日餐厅及特色餐厅区、酒店大堂区、室内外酒吧及派对区、及两端悬挑的玻璃观景平台区。
 
 
 
图5 连廊结构柱桁架结构
 
2 BIM组织与应用环境
 
2.1 BIM应用目标
 
BIM技术在本项目准备全生命周期使用BIM技术进行项目管理。设计阶段采用BIM技术进行设计阶段的碰撞检查,尽量减少施工阶段的图纸问题。施工阶段采用BIM技术进行全方位管控,各专业间协调尽量做到无信息孤岛。新型总承包管理下BIM专业间协同,减少专业间碰撞,减少返工,尽可能减少浪费。准确的施工BIM模型为项目后期运维做准备。
 
2.2 BIM实施方案
 
BIM实施策划中,明确项目各专业间BIM分工及职责;建模标准中统一BIM协同原点,规定项目BIM文件命名规则、架构、颜色、信息、规划标准、软件标准,明确问题报告格式及交付标准等。项目实施初期,总包组织业主、设计顾问及进场的分包单位制定项目施工阶段的BIM实施流程标准,并形成相应的协同会议制度。
 
 
 
图6 BIM施工阶段实施路线
 
2.3 BIM团队组织
 
 
 
图7 BIM团队组织架构
 
2.4 BIM软硬件环境
 
 图8 软硬件环境
 
3 BIM技术应用
 
3.1 BIM模型构建
 
3.1.1 基点、标高和单位
 
《RCCQ总包BIM执行方案》中规定了BIM模型的基点、标高。各分包商在施工深化设计过程中需严格遵守。
 
各分包单位施工深化模型需使用项目统一的轴网、标高的模板文件,模板文件为Revit和AutoCAD格式,各分包导入模板文件需使用“原点-原点”方式。
 
3.1.2 原点
 
地库、裙房:1/3-F。
 
T1256:各自轴网的X1与B的交点。
 
T3N:X1-Y2。
 
T3S:X1-C。
 
T4N:X1-Y2。
 
T4S:X1-C。
 
3.1.3 标高
 
地库、裙房:绝对标高。
 
塔楼:相对标高(相差228400mm)。
 
3.1.4 单位
 
所有施工深化设计模型均应使用统一的单位与度量制。默认的项目单位为mm(带2位小数),用于显示临时尺寸精度。标注尺寸样式默认为mm,带0位小数。
 
3.2 BIM应用情况
 
3.2.1 基于BIM的技术管理
 
(1)施工图审核及优化。我司在设计阶段提前介入开展图纸审核工作。利用BIM模型直观可视化的优点,对设计院提供的施工图审核并优化。目前审查图纸及模型350余份,主要问题2000余项;提出优化建议700余项。
 
(2)施工图深化设计。项目采用Revit软件结合钢结构tekla软件进行土建复杂钢筋节点深化设计。使用Revit软件将劲性钢结构复杂节点的tekla模型导出的IFC链接后,进行钢筋连接深化。对于不能穿过的钢筋深化套筒或连接板等连接方式。深化完成后将审核通过后的复杂钢筋节点对现场管理人员及工人进行交底,确保深化的复杂钢筋节点能够顺利实施。
 
 
 
图9 复杂梁柱节点钢筋深化
 
使用Revit软件针对项目复杂的塔楼坑中坑深化设计,将深化后的BIM模型对现场的工人进行技术交底,保障现场深基坑开挖过程中的标高控制及施工安全。使用Revit mep对项目机电进行了主体结构预留预埋深化设计,将深化过程的暖通、电气、给排水等专业的管线进行管线综合排布,发现问题及时进行专业间的沟通及协调,将最新协调完成后的综合排布深化出具深化设计图纸指导现场施工。
 
 
 
图10 机电深化设计预留预埋
 
项目采用tekla软件对项目塔楼、裙楼及空中连廊的钢结构进行设计及深化出图。将并将具体复杂施工节点进行细化并导入Midas软件中进行结构应力应变复核。将复核合格后的结果及深化设计模型通过项目云管理平台中的工作流发送至结构顾问ARUP处进行深化,深化通过后的深化设计模型用于指导工厂进行项目钢结构构件的预制加工。
 
 
 
图11 钢结构深化设计
 
幕墙方面使用犀牛进行点窗节点深化、弧形风帆铝板幕墙建模深化及空中连廊螺旋异性曲面幕墙整体的深化设计并出图,将出具的料单及加工图纸直接输入到设备机床上进行现场幕墙边框的加工及制作。
 
 
 
图12 幕墙深化设计
 
(3)复杂施工方案分析模拟。本工程结构复杂,施工难度大,对技术方案要求高。为满足现场施工需要,项目利用Revit、navisworks及3D max等BIM软件对复杂的施工方案进行精细化建模。并通过navisworks软件进行查看讨论,将讨论得到的初步结果进行施工预模拟或施工预建造的实施。将实施过程中发现的问题及时进行反馈并修正,将预实施方案最优化避免实施过程中的安全及质量问题,从而提高了技术方案的深度及可实施性。
 
 
 
图13 施工方案模拟
 
3.2.2 基于BIM的进度及总平面管理
 
(1)基于BIM的进度考核管控。利用BIM模型结合项目P6进度管理软件,分阶段进行现场施工4D模拟。首先,阶段性地通过P6将实施过程先锋线预警的进度计划进行提取,将提取后的进度计划关键节点作为4D模拟的重点监控对象。项目BIM建模初期按照现场的总平面分区对模型进行分区建立,4D模型过程中使用相关的BIM软件按照分区模型对应的进度节点进行关联,检查无误后进行4D模拟,模拟过程中发现进度滞后的节点进行追踪并及时进行修正纠偏。将最终的进度节点及时反馈现场并采取相应的管理措施避免进度的滞后,保证项目进度目标的实现。
 
 
 
图14(1)施工 4D模拟
 
(2)BIM+航拍的总平面管理。本工程场地狭小,场平布置异常困难。项目将无人机拍摄的高清视频及图片,通过ContextCapture软件建立现场的实际总平模型BIM模型。与原有总平BIM模型对比并及时调整,根据现场实际情况及时进行调整,保障总平管理的科学性。
 
项目航拍无人机,在航拍过程中可以尽量做到安全排查无死角。对现场高处临边、悬挑架结构外立面、大型设备尖端部危险区域等盲区进行监控。通过航拍无人机的高清摄像头将设置的画面实时传输到地面,可进行多角度拍照或视频录制,从而实现了现场全过程、全方位、全覆盖安全监管。
 
 
 
图15 BIM+航拍辅助现场总平管理
 
3.2.3 基于BIM的物资管理
 
利用Revit模型使用isBIM算量软件,按照楼层统计每次需浇筑区域内墙、柱、梁、板各标号的混凝土用量。为项目物资部提供混凝土采购清单。当浇筑完成后将BIM统计的混凝土与商务、现场实际工程算量进行三方算量对比分析,发现混凝土使用过程中的问题,供项目部对砼用量进行管控。目前已完成30万m³,三方算量差别在3%以内,目前技术部混凝土用量统计已全部使用BIM模型自动统计,效率得到提高的同时加强了项目部对于混凝土使用过程中的管控,尽量做到混凝土物资的精细化管理。
 
 
 
图16 BIM算混凝土量三方对比分析
 
3.2.4 基于BIM的质量面管理
 
(1)三维技术交底提升施工质量。利用BIM技术对细部构造的精细建模,定制施工的样板引路系统。并在现场布置触摸显示屏,用于现场进行三维技术交底,指导现场施工,减少质量通病的发生。
 
(2)模型轻量化应用。项目将BIM模型进行轻量优化并上传至云端,利用移动端进行现场构件对比查看。通过模型生成的二维码信息直接与现场实体结构进行关联。通过扫描二维码,定位梁柱在模型中的位置,查看浇筑信息及施工班组进行辅助质量管控。
 
3.2.5 基于BIM的安全管理
 
(1)安全逃生模拟。工程地库及裙楼空间大,结构复杂。为保障人员安全,项目通过Revit+navisworks软件提前模拟施工现场逃生路线,并根据模拟后的最优化路线在现场进行标识指引。
 
(2)临边洞口识别预警。项目结构施工阶段,现场临边洞口众多,安全风险大。项目采用Revit结合项目的安全识别软件对项目模型提前进行安全临边位置模拟分析。确定临边洞口等安全隐患的位置,并对现场进行安全交底,合理部署,有效的避免安全隐患。
 
 
 
图17 临边洞口识别预警
 
3.2.6 基于BIM的项目云端管理
 
项目根据工程需要与广联达合作开发了重庆来福士项目协同管理云平台。项目云平台主要用于项目过程中BIM数据管理、图纸管理、工作资料管理、工程建设信息大数据协同共享。并与业主使用的aconex项目管理平台对接,协同其他参建单位工作,提升了项目的管理效率。
 
 
 
图18 项目云端管理平台
 
3.2.7 基于BIM的创新性应用
 
(1)基于BIM模板智能放样配模系统。公司以项目为依托,进行施工模板BIM放样系统开发。该系统是通过Revit进行的二次开发,可以通过项目已建成的Revit梁、柱、墙板模型直接进行识别生成施工模板Revit模型。施工模板检查无误后直接可以生成配模装配图图纸及料表,指导现场施工节约项目成本。
 
 
 
图19 基于BIM模板智能放样配模系统
 
(2)BIM结合三维扫描实测。项目对主体结构进行三维扫描,直接在形成的点云数据模型中测量特征点距离、楼层净高,并与全站仪测量数据对比分析。将分析的出的结果进行总结提炼,为项目实施后的质量检查提供实际依据。
 
项目还通过点云数据与BIM结构模型进行结构偏差、楼层净高分析。并及时将调整BIM模型为施工模型。将修订后的结构BIM施工模型提供给安装、幕墙及装饰装修作为下道工序施工的数据基础。
 
 
 
图20 BIM结合三维扫描实测实测
 
(3)基于BIM的标准化施工样板引路系统。利用BIM技术对细部构造的精细建模,定制施工的样板引路系统。并在现场布置触摸显示屏,用于现场进行三维技术交底,指导现场施工,减少质量通病的发生。
 
 
 
图21 基于BIM的标准化施工样板引路系统
 
(4)BIM+3D打印技术应用。项目独特的风帆造型及超高空超长空中连廊的建筑设计,导致了项目的主体结构异常复杂。项目存在大量的劲性钢结构混凝土结构复杂节点,为了复杂节点在施工过程中的顺利实施。项目通过Revit及tekla进行结构建模,将导出的模型按照1:5等比例缩放导入到3D打印机中进行复杂节点模型打印。项目将复杂伸臂组合桁架等复杂部位3D打印的节点讨论及论证施工工序,最终解决工序安装等复杂难题。加强了项目实施过程中技术指导深度,同时提高了现场实施过程中的工效,避免了返工的情况的发生。
 
 
 
图22 伸臂桁架3D打印模型
 
(5)基于BIM的VR技术应用。VR技术把模型模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界。带上VR眼镜,工程师就能以真实的比例对建筑模型进行观察。项目场地较为狭窄,不便于设立安全教育体验馆,项目为了提高现场工人的安全教育,针对项目一些重大危险源进行模拟,对现场工人进行VR教育。同时利用VR良好的交互性能,将项目复杂的样板进行Revit建模,利用VR进行施工样板质量教育。从而提高了现场施工安全及施工质量。
 
 
 
图23 基于BIM的VR技术质量样板教育
 
3.3 BIM应用效果
 
3.3.1 深基坑图纸优化
 
通过BIM建模后与业主及设计顾问进行沟通,优化4栋塔楼深基坑设计。将大放坡开完变更为垂直支护开挖,减少土方开挖工程量3150m³,节约3125m³混凝土及124t钢筋,减少资源浪费。
 
3.3.2 观景天桥钢结构设计优化
 
通过Tekla BIM软件结合观景天桥建筑功能,优化观景天桥次桁架截面尺寸及复杂节点的连接方式。优化观景天桥总用钢量的2.5%,节约钢材225t。
 
3.3.3 安装管线综合优化预留预埋
 
土建、机电安装提交的模型,导入文件Navisworks中,进行碰撞检查无问题后,出具管线综合预留图纸。与原结构预留图纸对比减少二次开洞345处,减少现场返工的同时降低因错误下料及返工造成的材料损耗。
 
3.3.4 BIM指导现场施工模板放样
 
项目采用BIM模板配模系统出具的模板放样图纸,指导现场模板放样施工。节约项目总模板用量34万㎡的8%,减少损耗材料,节约资源。
 
3.3.5 总平面布置方案对比优选
 
将施工现场场地、道路、堆场以及塔吊等施工机械的布置科学模拟布置。以满足现场施工需要,提高施工效率为原则进行总平优化。在桩基施工阶段优化ZSL380塔吊布置1台。
 
3.3.6 管线综合管线优化排布
 
将专业系统管线进行综合排布,减少现场管线碰撞和返工,提高工作效率,节省工期;并通过优化空间,为业主争取了车位等结构空中优化。
 
4 总结及展望
 
4.1 BIM应用创新点
 
4.1.1 基于BIM模板智能放样配模系统
 
公司以项目为依托,进行施工模板BIM放样系统开发。该系统利用原有BIM施工模型智能生成施工模板BIM模型,并出具配模装配图图纸及料表,指导现场施工节约项目成本。
 
4.1.2 BIM结合三维扫描实测
 
通过三维激光扫描仪快速获取施工现场空间点云数据,对比BIM结构模型,使用软件快速检查施工结果与设计偏差,对其进行相关分析并得出结论。
 
4.1.3 基于BIM的标准化施工样板引路系统
 
该系统包含三维施工样板、复杂方案及施工工艺三维技术交底等。该系统装配在现场可触摸电脑上,用于现场技术交底,指导现场施工,减少质量通病的发生。
 
4.1.4 BIM+3D打印技术应用
 
项目通过BIM+3D打印技术的结合应用,解决了很多的复杂节点施工过程中的工序安装难题。
 
4.1.5 基于BIM的VR技术应用
 
VR技术把模型模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界。带上VR眼镜,工程师就能以真实的比例对建筑模型进行观察。项目利用VR进行施工样板及安全体验教育。
 
4.2 BIM实施的经验教训
 
建议设计阶段使用BIM设计,将设计模型直接传递到施工阶段,减少信息传递过程中的遗漏。同时也需要施工单位使用BIM过程中尽量全员参与,保证BIM交流过程中的信息通畅。项目BIM实施之前,做好项目BIM实施策划。项目BIM实施过程中先易后难,先实施点,以点带面逐渐铺开。最终将让BIM在实施过程中落地。
 
参考文献
 
[1]牛先锋.关于建筑工程项目信息化管理的探讨[J].山西建筑,2014,(25).
 
[2]清华大学软件学院BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[J].土木建筑工程信息技术,2010,2(2).
 
[3]远方,陶静华.BIM技术和BLM力量在建筑业信息化发展中的研究[C].第八届全国现代 化结构工程学术研讨会,2008.
 
[4]张建平,范喆,王阳利,等.基于4D-BIM 的施工资源动态管理与成本实时监控[J].施工技术,2011,(40).
 
[5]赵彬,王友群,牛博生.基于BIM的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济,2011,(9).
 
 
 
收稿日期:2018-08-17
 
作者简介:侯春明(1986-),男,黑龙江宝清人,中建三局集团有限公司重庆来福士项目副总工程师,工程师,研究方向:BIM技术施工总包管理应用。

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