BIM技術(shù)在中國(guó)鐵物大廈項(xiàng)目施工階段綜合應(yīng)用

(中建八局第三建設(shè)有限公司，南京 100097)

1 依托工程簡(jiǎn)介

某工程位于北京市豐臺(tái)麗澤商務(wù)區(qū)，總建筑面積23.25萬m2，由兩棟超高層主樓、兩棟裙樓組成，地下整體5層，A座主樓地上45層，結(jié)構(gòu)高度203.95m，B座主樓地上32層，結(jié)構(gòu)高度149.95m，C座、D座地上3層，結(jié)構(gòu)高度30m。主要功能為國(guó)際5A甲級(jí)高端寫字樓、商業(yè)和會(huì)議中心，建造標(biāo)準(zhǔn)高，功能復(fù)雜，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)施工難度大。工程建造效果如圖1所示。

圖1 工程建造效果圖

2 BIM技術(shù)在工程施工階段應(yīng)用目標(biāo)

1)在項(xiàng)目施工過程中全專業(yè)全方位應(yīng)用BIM技術(shù)[1]，輔助解決圖紙問題、施工效果展示、管線碰撞、深優(yōu)化設(shè)計(jì)、可視化交底、重難點(diǎn)問題解決等[2]；

2)運(yùn)用BIM平臺(tái)化技術(shù)，通過模擬和協(xié)同管理技術(shù)提升項(xiàng)目施工階段質(zhì)量、安全、工期及成本等整體管理水平；

3)通過BIM技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)工程BIM建模和應(yīng)用人才，為企業(yè)發(fā)展儲(chǔ)備BIM人才，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

3 BIM技術(shù)在各專業(yè)的應(yīng)用

3.1 土建專業(yè)應(yīng)用

1)輔助解決圖紙問題

各專業(yè)BIM建模過程也是對(duì)工程設(shè)計(jì)的復(fù)盤，會(huì)暴露圖紙中存在的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、幕墻等各專業(yè)沖突及設(shè)計(jì)不明確的問題，同時(shí)也可借助模型立體直觀的特點(diǎn)，方便與設(shè)計(jì)等單位溝通，輔助找到解決問題的思路或方法，如圖2所示[3]。

圖2 輔助解決圖紙問題記錄

2)施工效果展示

在項(xiàng)目施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)[4-5]，建立工程整體建筑信息模型，方便為參建各方展現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)效果，提高溝通效率。特別是在建筑立面效果展示、精裝修效果展示和二次砌筑深化方面應(yīng)用效果良好，充分發(fā)揮BIM技術(shù)立體、模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有效地減少了施工過程返工，如圖3～4所示。

圖3 建筑立面效果展示

3)施工模擬及可視化交底

為了更好地協(xié)助一線作業(yè)工人對(duì)工程施工方案的理解，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)有直觀的理解，運(yùn)用BIM技術(shù)可進(jìn)行施工模擬及可視化交底，有效傳遞相關(guān)信息，避免誤解，影響工程施工。如圖5～6所示。

圖5 工程整體施工模擬

圖6 柱卡箍應(yīng)用可視化交底

4)輔助現(xiàn)場(chǎng)平面管理[6]

本工程施工場(chǎng)地狹小，基坑開口線即為用地紅線，項(xiàng)目充分利用BIM仿真技術(shù)，在項(xiàng)目各階段綜合考慮建筑物、垂直運(yùn)輸工具及各類機(jī)械、材料堆場(chǎng)及加工場(chǎng)、臨時(shí)道路、辦公區(qū)、水電管線及其他動(dòng)力管線等排布，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)仿真排布，輔助現(xiàn)場(chǎng)平面管理，合理有效利用每一塊土地[7]。如圖7～8所示。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)用

1)深化設(shè)計(jì)

通過Tekla Structures軟件虛擬仿真技術(shù)建立鋼結(jié)構(gòu)施工階段構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)模型，并對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是梁柱接頭、多桿件交接部位等復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，在保證滿足設(shè)計(jì)要求的前提下充分考慮實(shí)際施工各專業(yè)配合和施工需要，極大地減少施工難度和避免返工。利用BIM軟件可將模型轉(zhuǎn)化為構(gòu)件加工圖和施工圖紙，指導(dǎo)工廠加工和現(xiàn)場(chǎng)施工[8-9]。如圖9～10所示。

圖7 輔助現(xiàn)場(chǎng)臨建布置

圖8 輔助主體結(jié)構(gòu)施工階段現(xiàn)場(chǎng)平面布置

圖9 裙樓大跨度復(fù)雜屋蓋鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)模型

圖10 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

2)模擬施工過程

針對(duì)工程為超高層項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)含量大，施工復(fù)雜的特點(diǎn)，對(duì)關(guān)鍵工序及做法進(jìn)行模擬，更好地方便操作人員理解和掌握，對(duì)關(guān)鍵的主樓鋼管混凝土外框柱安裝和澆筑、外框鋼結(jié)構(gòu)梁安裝等工序進(jìn)行仿真模擬，清晰直觀地反應(yīng)操作過程和控制要點(diǎn)[10-12]。如圖11～13所示。

圖11 外框鋼管柱吊裝模擬

3.3 機(jī)電專業(yè)應(yīng)用

1)碰撞檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立項(xiàng)目各專業(yè)整體模型，利用Navisworks軟件進(jìn)行管線碰撞檢測(cè)，形成碰撞檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)報(bào)告找出存在問題的部位，查看模型，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，調(diào)整各管線布置，最大限度的避免施工過程可能存在的因工序和標(biāo)高等問題返工，保證工程施工的順利推進(jìn)[10，13]。如圖14～15所示。

圖14 碰撞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的存在問題部位管線排布

圖15 調(diào)整后管線排布

2)優(yōu)化管線及設(shè)備加工

通過BIM技術(shù)形成管線綜合排布平面圖、三維軸側(cè)圖、剖面圖等，結(jié)合定位分析，可方便的將模型轉(zhuǎn)化為管線加工圖，為管線預(yù)制、非標(biāo)設(shè)備加工提供詳細(xì)圖紙，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，提高工廠化作業(yè)水平。如圖16～17所示。

圖16 局部地下管線綜合排布平面圖

圖17 局部管線綜合排布剖面圖

3)機(jī)房深優(yōu)化設(shè)計(jì)

本工程功能復(fù)雜，存在大量機(jī)房，包含大量設(shè)備和管線，多專業(yè)交叉，施工工序較多，是最能體現(xiàn)工程機(jī)電安裝水平的部位，也是工程創(chuàng)優(yōu)的重中之重。通過BIM技術(shù)可預(yù)先對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備、管線等進(jìn)行綜合排布，并模擬其施工過程，考量其最終完成效果能否滿足創(chuàng)優(yōu)要求等，極大地促進(jìn)機(jī)房施工質(zhì)量。如圖18～19所示[14]。

圖18 制冷機(jī)房設(shè)備管線BIM模型圖

圖19 制冷機(jī)房?jī)?nèi)部模型圖

3.4 幕墻專業(yè)應(yīng)用

1)輔助深化設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)進(jìn)行幕墻深化設(shè)計(jì)，明確幕墻與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)、幕墻單元體分塊大小、接縫處理、外觀效果等，出具加工圖紙，用來指導(dǎo)加工和現(xiàn)在安裝[15]。如圖20～21所示。

圖20 幕墻與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)

圖21 幕墻單元體分塊深化設(shè)計(jì)

2)復(fù)雜曲面幕墻造型深化

本工程裙樓幕墻外觀為多曲面幾何形式，造型復(fù)雜多變，運(yùn)用犀牛軟件強(qiáng)大的曲面造型功能，對(duì)弧形幕墻進(jìn)行三維建模、劃分幕墻表皮分格、進(jìn)行曲率分析、劃分幕墻板塊。同時(shí)配合Grasshopper插件，提取加工、安裝數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模型分析參數(shù)化。如圖22～23所示。

圖22 裙樓幕墻模型

圖23 提取加工安裝數(shù)據(jù)

3.5 計(jì)量計(jì)價(jià)專業(yè)應(yīng)用

本工程廣泛運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行工程計(jì)量計(jì)價(jià)。在施工過程中，利用Revit和廣聯(lián)達(dá)BIM軟件建立全專業(yè)BIM信息模型，配合進(jìn)行鋼筋翻樣、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化等，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)施工精細(xì)化管理。同時(shí)，利用建立起的計(jì)量計(jì)價(jià)模型，形成工程量清單、核算工程量和工程造價(jià)，極大地促進(jìn)了工程物資及商務(wù)合約管理[16]。如圖24～25所示。

圖24 工程計(jì)量計(jì)價(jià)專業(yè)模型

圖25 形成工程量清單

4 BIM技術(shù)平臺(tái)化運(yùn)用

本工程通過與合作單位共同研發(fā)，推廣使用BIM平臺(tái)化技術(shù)，從現(xiàn)場(chǎng)工作協(xié)同、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、材料等各方面進(jìn)行管理，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

4.1 BIM+VR技術(shù)

工程設(shè)置了VR虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)館，結(jié)合BIM建筑信息模型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際場(chǎng)景虛擬再現(xiàn)，模擬行為安全事故和施工工藝、施工工序，通過“BIM+VR”技術(shù)逼真的展示出來，達(dá)到對(duì)工人安全教育、技術(shù)培訓(xùn)、交底的目的。如圖26所示。

圖26 VR虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)

同時(shí)，利用BIM+VR技術(shù)模擬建筑設(shè)計(jì)效果，將室內(nèi)裝飾效果逼真的展示出來，在樣板施工前，判斷是否符合要求，減少返工。如圖27所示。

圖27 建筑設(shè)計(jì)效果模擬

4.2 BIM+全息投影技術(shù)

工程設(shè)置全息電子沙盤，結(jié)合BIM技術(shù)，直觀的展示工程建造過程和關(guān)鍵施工工序，有效地幫助施工管理人員了解和掌握項(xiàng)目建造方法，輔助項(xiàng)目管理。如圖28所示。

圖28 BIM+全息投影技術(shù)

4.3 BIM+二維碼技術(shù)

本工程鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到2.3萬t，各類構(gòu)件多，管理難度大，項(xiàng)目通過利用BIM管理平臺(tái)將模型中各構(gòu)件信息制作生成二維碼，構(gòu)件出廠時(shí)即粘貼在構(gòu)件上，在施工材料制作、運(yùn)輸和安裝階段，通過二維碼去集成更多的信息，實(shí)現(xiàn)構(gòu)配件制作信息、物流信息、安裝信息與設(shè)計(jì)信息的融合，大幅提高工程材料和施工管控水平。如圖29所示。

圖29 BIM+二維碼技術(shù)應(yīng)用

4.4 BIM+進(jìn)度管理

本工程合同工期緊，任務(wù)重，過程節(jié)點(diǎn)考核多，為保證工程順利履約，項(xiàng)目利用BIM管理平臺(tái)將進(jìn)度計(jì)劃、責(zé)任人與BIM模型相結(jié)合，對(duì)工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，并實(shí)施考核，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率的提高。截至目前，各工期節(jié)點(diǎn)均提前完成。如圖30所示。

圖30 BIM+進(jìn)度協(xié)同管理應(yīng)用

4.5 BIM+質(zhì)量、安全管理

本工程質(zhì)量目標(biāo)為爭(zhēng)創(chuàng)魯班獎(jiǎng)，安全目標(biāo)為AAA級(jí)安全文明標(biāo)準(zhǔn)化誠(chéng)信工地，質(zhì)量安全目標(biāo)高。為保證合同目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目利用BIM管理平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全問題進(jìn)行協(xié)同處理，問題發(fā)現(xiàn)人將問題照片及相關(guān)信息描述利用手機(jī)端軟件錄入BIM管理平臺(tái)，限定期限指定落實(shí)責(zé)任人，問題整改完成后，相關(guān)責(zé)任人通過手機(jī)端軟件反饋相關(guān)信息。

5 總結(jié)

本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在中國(guó)鐵物大廈項(xiàng)目施工階段的綜合應(yīng)用場(chǎng)景和方法，通過實(shí)踐證明，極大地提高了工程管理水平，有效地輔助解決工程施工中的一系列重難點(diǎn)問題，取得了良好的應(yīng)用效果，可為后續(xù)類似工程提供一定的參考。