BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用

中建八局第一建設(shè)有限公司 濟(jì)南 250100

1 工程概況

蕪湖僑鴻濱江世紀(jì)廣場A標(biāo)段工程位于安徽省蕪湖市，該工程地下3 層，主塔樓68 層，建筑面積21萬 m2，建筑總高度318 m，結(jié)構(gòu)體系為混合框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。

2 BIM技術(shù)在施工形象進(jìn)度和大型機(jī)械布置中的應(yīng)用

在施工部署中，利用Revit軟件建立三維信息模型，結(jié)合3dMax輔助軟件輸出的效果圖可直觀地表述各施工階段施工現(xiàn)場的整體情況（包括施工形象進(jìn)度、大型機(jī)械配置等），還可以通過漫游制作視頻、通過漫游直接到建筑物的任何部位觀看（圖1），這樣不僅可以增加本項(xiàng)目管理人員對施工現(xiàn)場的把握，還可以使監(jiān)理、業(yè)主甚至是完全不懂施工的人在看了三維信息模型后，都會對施工現(xiàn)場的形象進(jìn)度和大型機(jī)械配置等產(chǎn)生一個具體而清晰的了解[1,2]。

另外，通過提前建立BIM信息模型，還可以綜合分析大型機(jī)械布置是否合理。

蕪湖僑鴻1#ZSL750動臂塔吊設(shè)計(jì)位于地下室范圍內(nèi)，并且塔吊穿越設(shè)備房，由于前期設(shè)計(jì)沒有充分考慮塔吊給裙房提前營業(yè)帶來的影響，導(dǎo)致了以下問題：地下室頂板塔吊預(yù)留洞口長期漏水，地下室設(shè)備無法運(yùn)行；塔吊通過設(shè)備間，設(shè)備無法安裝。后來通過建立模型，進(jìn)行綜合布線，對機(jī)房設(shè)備位置進(jìn)行了微調(diào)，對設(shè)備安裝進(jìn)行了模擬，保證了裙房營業(yè)不受影響。

圖1 漫游進(jìn)入建筑內(nèi)部觀看

塔樓施工采用2 臺ZSL750動臂塔吊，定位時充分考慮了塔吊覆蓋面及載重能力，同時考慮了2 臺塔吊的碰撞問題，但是現(xiàn)場交叉施工工況十分復(fù)雜，存在施工過程中長時間僅一臺塔吊可用，另一臺閑置現(xiàn)象，這對塔吊的使用產(chǎn)生了一定的浪費(fèi)。如果在施工前，我們用BIM信息模型進(jìn)行虛擬施工，應(yīng)該還有優(yōu)化的空間。

3 BIM技術(shù)在材料計(jì)算中的應(yīng)用

BIM數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，通過建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，可以準(zhǔn)確、快速地計(jì)算工程量，提升施工預(yù)算的精度與效率[3,4]。由于BIM數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級，可以快速提供支撐項(xiàng)目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，通過BIM輸出各種材料清單，不僅可以減少人員工作量、減少材料計(jì)算錯誤發(fā)生率，還可以有效、快速地提出材料計(jì)劃，加強(qiáng)對各種材料的管理，減少浪費(fèi)，增加盈利。

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，由于鋼構(gòu)件復(fù)雜、不規(guī)則，工程量很難計(jì)算，如果全憑人工計(jì)算，將耗費(fèi)很大的人力，通過建立BIM信息模型，直接輸出材料清單（圖2），通過與手工計(jì)算相比對，BIM的計(jì)算結(jié)果十分準(zhǔn)確，這為項(xiàng)目部節(jié)省了很大一部分人力。

圖2 使用BIM軟件直接輸出材料清單

4 BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場整體平面布置中的應(yīng)用

施工現(xiàn)場臨時設(shè)施、臨時道路、材料堆放場地、加工場地等臨時設(shè)施和道路不僅多，而且復(fù)雜，在施工過程中往往會發(fā)現(xiàn)很多前期布置不合理的地方，后期修改、返工會造成很大的工期及經(jīng)濟(jì)損失，這是很多項(xiàng)目都很難解決的事情。通過BIM軟件將各個施工階段施工現(xiàn)場所有臨時設(shè)施及道路、材料堆放場地、加工場地全部建立模型，再考慮各個施工階段臨時設(shè)施及道路的更改，通過3D模型可以直觀地發(fā)現(xiàn)哪些布置不合理，從而加以修改，這樣就可以大大減少因?yàn)榍捌诳紤]不周全而造成的工期及經(jīng)濟(jì)損失[5,6]。

在前期項(xiàng)目東大門周邊臨時建筑施工過程中，由于沒有考慮周全，很多臨時建筑施工完成后發(fā)現(xiàn)有問題又拆掉，這給項(xiàng)目造成了不小的經(jīng)濟(jì)及信譽(yù)損失。

如果在開工前，將施工現(xiàn)場臨時設(shè)施、臨時道路、材料堆放場地、加工場地等建立BIM信息模型，通過三維模型，應(yīng)該可以發(fā)現(xiàn)大部分問題。

5 BIM技術(shù)在重難點(diǎn)施工部位交底中的應(yīng)用

有時對工人進(jìn)行一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的交底時會顯得十分困難，他們可能不懂CAD甚至不會看圖紙，很難理解你的意思。針對這種情況就可以通過建立BIM信息模型進(jìn)行圖紙中復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工交底，直觀地告訴工人如何進(jìn)行施工，工人們?nèi)缤瑏淼绞┕がF(xiàn)場看到成品，一說即懂，通過BIM模型，使交底變得容易，同時工人在施工過程中出錯的概率也大大降低[7,8]。

蕪湖僑鴻塔樓底板8 000 m3大體積混凝土澆筑前的技術(shù)交底，初次采用BIM信息模型（圖3），采用模型交底效果比預(yù)計(jì)的要好，工人也反應(yīng)有這樣的模型將更容易理解交底的內(nèi)容，在澆筑過程中工人均按照交底施工，經(jīng)過2天3夜的時間，順利澆筑完成。

圖3 蕪湖僑鴻大體積混凝土澆筑交底模型

6 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、預(yù)制件加工中的應(yīng)用

通過建立BIM信息模型進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)（圖4），以一種直觀的三維模型（效果圖）與業(yè)主、設(shè)計(jì)、分包單位溝通洽商，這樣不僅可以提高工作效率，可以提高洽商成功的概率，還可以通過建模發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理部位，及時與設(shè)計(jì)院溝通解決。

通過建立BIM信息模型，對預(yù)制件進(jìn)行建模和深化設(shè)計(jì)，然后把這些3D模型通過圖片的形式轉(zhuǎn)交給鋼構(gòu)件加工廠，這樣可大大減少加工構(gòu)件錯誤率，從而達(dá)到節(jié)約工期、成本的目的。

蕪湖僑鴻項(xiàng)目采用BIM軟件中的tekla進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，建模過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理部位6 處，其中4 處及時通知了設(shè)計(jì)院進(jìn)行更改，還將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的模型（圖5）通過圖片形式移交給鋼結(jié)構(gòu)加工廠，大大減少了構(gòu)件加工錯誤率。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)深化模型

圖5 鋼結(jié)構(gòu)深化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模型

7 BIM技術(shù)在方案評選中的應(yīng)用

通過建立BIM信息模型，將方案中需施工模型通過三維模式展現(xiàn)在眼前，還可以模擬施工，這樣就可以從外觀、施工難度、施工條件等通過綜合考慮來確定最佳方案，這可以解決在施工中某項(xiàng)工作有兩個或幾個方案通過想象力很難抉擇的問題。

蕪湖僑鴻塔樓外框16 根圓管柱筒內(nèi)均澆筑C60自密實(shí)混凝土，為了滿足工期需要，圓管柱可能會在離樓板十幾米高的地方澆筑混凝土，那么安全就是個問題。經(jīng)項(xiàng)目部研究，決定采用固定便捷式架體作為安全防護(hù)，但是對設(shè)計(jì)的2 個加工方案（圖6）意見不統(tǒng)一，項(xiàng)目部通過建立BIM信息模型，使方案模型一目了然，因而很快地決定了加工方案。

圖6 圓管柱混凝土澆筑操作平臺2 個方案模型

8 BIM技術(shù)在碰撞檢測中的應(yīng)用

無論是土建還是機(jī)電安裝的設(shè)計(jì)中，總會有一些設(shè)計(jì)考慮不周全而發(fā)生碰撞的情況，特別是機(jī)電安裝的復(fù)雜管線排布、設(shè)備房等地方往往會存在管道碰撞，如在施工過程中發(fā)現(xiàn)管道碰撞，再通過設(shè)計(jì)變更更改管道線路，不僅耽誤工期，而且影響整體布置。

通過BIM軟件可將水、電、暖通等建立模型，通過碰撞檢測，找出碰撞部位，提前與設(shè)計(jì)院溝通。蕪湖僑鴻項(xiàng)目在地下室及裙房施工階段，發(fā)現(xiàn)多次安裝要在型鋼梁上開孔、預(yù)應(yīng)力要在型鋼梁或是型鋼柱上開孔、鋼筋無法從型鋼柱中穿過也要開孔（圖7），開這些孔首先要與設(shè)計(jì)院溝通，設(shè)計(jì)院同意后，監(jiān)理才會允許開孔，由于這會影響到下一道工序的施工，所以這不僅會給項(xiàng)目帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會帶來工期損失。

另外，很多安裝管道開孔過大需要加強(qiáng)，但是現(xiàn)場不具備加強(qiáng)條件，最后無法開孔，只能更改管道線路。后期由于采用BIM軟件建模，加強(qiáng)安裝、鋼結(jié)、土建等各單位之間的溝通，很好地避免了在型鋼梁和型鋼柱上的開孔，讓開孔在加工廠加工完成（圖8）。

圖7 在型鋼柱上開穿筋孔

圖8 后期型鋼梁管道孔

9 BIM技術(shù)在投標(biāo)中的應(yīng)用

三維渲染效果，給人以真實(shí)感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型可以通過3dMax進(jìn)行渲染，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹并可向業(yè)主展示公司強(qiáng)大的技術(shù)力量，提升業(yè)主對公司的信任度，從而提高中標(biāo)率，如圖9、圖10所示。

圖9 合肥安醫(yī)附院投標(biāo)模型

10 結(jié)語

BIM的生命力是整個項(xiàng)目周期，為可行性研究階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段與運(yùn)營維護(hù)階段帶來了巨大的利益優(yōu)勢，如實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)協(xié)作、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、靈活應(yīng)對設(shè)計(jì)變更、提高可施工性、施工前改正設(shè)計(jì)錯誤與漏洞、利用三維施工模型優(yōu)化施工方案、實(shí)現(xiàn)預(yù)制加工工業(yè)化等。

雖然我們學(xué)習(xí)及應(yīng)用BIM軟件時間不長，對軟件也不精通，很多功能都還不會使用，但是BIM軟件強(qiáng)大的各方面功能已令項(xiàng)目部技術(shù)人員十分震撼，只要公司和項(xiàng)目部堅(jiān)持對BIM軟件的投入和使用，那么BIM軟件帶給公司的將是巨大的收獲。