BIM技術(shù)在西安奧體中心體育館幕墻工程中的應(yīng)用研究

何召翔

成都江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司 四川 成都 610000

引言

體育館呈圓形花瓣形狀，主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面采用鋼結(jié)構(gòu)。新建體育館造型新穎，設(shè)計理念超前，占地面積大，體量大，配套功能多，專業(yè)齊全，結(jié)構(gòu)復雜，專業(yè)設(shè)計復雜，工藝先進，新工藝應(yīng)用多。在建造過程中，項目管理由經(jīng)驗豐富的人員來承擔，管理者須有強的策劃性、組織性、控制性、協(xié)調(diào)能力及應(yīng)變能力，還要熟悉建筑知識和結(jié)構(gòu)設(shè)計功能，善于調(diào)動各方向力量。

1 公司及項目簡介

1.1 公司簡介

成都江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司，主營區(qū)域為西部，主營幕墻設(shè)計與施工。主要精品有陜西第一高西安國瑞金融中心幕墻工程，重慶第一高重慶萬科458幕墻工程，甘肅第一高蘭州鴻運金茂幕墻工程等。

1.2 項目特點

第一，單元體尺寸超大、幕墻結(jié)構(gòu)形式復雜、工藝出圖及加工難度大。第二，模型復雜，幕墻向外傾斜角度大，施工安裝難度大。第三，施工現(xiàn)場工作面不全，交叉作業(yè)工序多，施工環(huán)境復雜、工期要求緊。第四，幕墻附屬鋼件定位全部采用三維坐標點控制、安裝精度要求高[1]。

2 BIM組織與實施

2.1 采用BIM主要原因

項目專業(yè)性強，施工精度要求高，作為特大型甲級體育建筑，專業(yè)性強，工序穿插復雜，規(guī)劃施工難度大，施工精度要求高，需采用BIM技術(shù)進行深化設(shè)計、協(xié)同管理。組織難度大，協(xié)調(diào)施工需保障，項目體量大，幕墻、土建、屋面、 鋼結(jié)構(gòu)及機電多專業(yè)同時施工，各專業(yè)空間交叉作業(yè)，工序穿插，各專業(yè)協(xié)調(diào)施工難度大，亟須BIM技術(shù)進行管理協(xié)調(diào)。項目定位高，建造水平要求高，作為1.8萬座特大型甲級體育建筑，將舉辦2021年第十四屆全運會，打造西北地區(qū)體育項目領(lǐng)航者，項目質(zhì)量目標為“魯班獎”，行業(yè)影響力大，需要整體提升工程的建造質(zhì)量和建造水平。

2.2 BIM綜合應(yīng)用

以設(shè)計為導向，以管理促落實，探索BIM深度。應(yīng)用方案設(shè)計階段，業(yè)主建議大三角整體板塊整體吊裝，我司通過模型分析對比，結(jié)合成本、工期、質(zhì)量、安全等方面，爭得業(yè)主同意最終優(yōu)化為大三角整體板塊拆分成20個小單元板塊。設(shè)計深化、建立BIM設(shè)計模型在Rhino中節(jié)點優(yōu)化設(shè)計：單元體轉(zhuǎn)接件由單邊調(diào)節(jié)優(yōu)化為雙邊調(diào)節(jié)。在Rhino中節(jié)點優(yōu)化設(shè)計：通過Rhino建模分析，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計方案轉(zhuǎn)角牛腿處無單元體掛接點且牛腿與H型鋼焊接質(zhì)量無法保證。通過Rhino建模優(yōu)化，將H型鋼端部連接，不僅增加了單元體掛接點，還可以保證焊接質(zhì)量。在Rhino中細化連接節(jié)點使用單元體標準米子縫處鋁龍骨模型。通過Rhino建模分析，進行幕墻與H型鋼碰撞檢查，使型材盡早避位以便于后續(xù)快速工藝出圖。單元體頂部利用BIM模型，完成轉(zhuǎn)接件精確加工和三維定位，誤差可控制在5mm以內(nèi)，以保證單元體安裝的精度要求。單元體鋁龍骨整體建模，與主體鋼結(jié)構(gòu)、H型鋼及鋼轉(zhuǎn)接件進行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)各相關(guān)構(gòu)件沖突點，確保工廠加工和項目安裝有序有效進行。BIM解決各專業(yè)交叉與專業(yè)協(xié)調(diào)問題：體幕墻頂部與屋面交接處，因幕墻板塊需安裝在鋼結(jié)構(gòu)鋼龍骨上，而屋面已在安裝，如果屋面全部安裝完畢則幕墻將無法安裝。經(jīng)業(yè)主協(xié)調(diào)周圈與立面幕墻部分的屋面安裝，需在幕墻安裝完成后進行。Rhino的3dm文件導入pro-e生成完整工藝參數(shù)模型：工程鋁板單元體及窗花單元體約2.5萬m2，從型材選型、配料方案、拼縫處理等方面通過BIM導出模型進行三維深化設(shè)計出圖，最后導入pro-e，實現(xiàn)工廠智能機床定尺加工制作，指導現(xiàn)場安裝。自動化、智能化出圖，只需要兩天，相比傳統(tǒng)工藝效率提升巨大。根據(jù)pro-e軟件導出stp參數(shù)模型，用POMCAM軟件導入數(shù)控機床進行智能加工。幕墻單元板塊采用工廠機械化組裝生產(chǎn)模式，節(jié)約加工組裝時間。工廠化的產(chǎn)品，精細化程度高、更可靠。

2.3 模型整合

設(shè)計階段，使用BIM建模軟件，如CAD、犀牛等軟件建立各專業(yè)信息齊全的深化模型。在同一坐標系下對各專業(yè)單體模型進行定位后，通過模型文件格式轉(zhuǎn)換將各專業(yè)單體模型統(tǒng)一整合，最后形成Revit或Navisworks格式的BIM模型，用于下一階段的碰撞檢查。通過BIM技術(shù)，現(xiàn)場幕墻單元體板塊采用模塊化裝配式安裝，能更加有效控制安裝偏差，實現(xiàn)現(xiàn)場快速施工，比傳統(tǒng)非裝配式安裝節(jié)約約45天。項目采用GYS平臺對進場的材料進行統(tǒng)計和錄入，與BIM提取的工程量進行對比。輔助BIM精準算量，利用云筑網(wǎng)平臺進行透明招采、按需進場，采用BIM軟件生成的二維碼掃描將進場材料錄入平臺自動統(tǒng)計，實現(xiàn)了物資的精細化管理。項目采用BIM5D對本工程進行質(zhì)量管理，節(jié)約了大量人力物力。項目采用BIM5D云管理平臺，通過手機端將施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量、安全等問題數(shù)據(jù)上傳，落實相關(guān)責任人即刻整改，整改后及時回復并關(guān)閉該問題。項目商務(wù)部門與BIM工作室緊密聯(lián)動，施工現(xiàn)場臨時設(shè)施、二次措施、幕墻用H型鋼安裝、單元體安裝等均由BIM深化設(shè)計模型提取詳細工程量清單，由商務(wù)部對工程量進行校核和提資，使BIM工作流水化。運用廣聯(lián)達BIM軟件，在出具配模圖紙的同時，自動提取了鋁板、玻璃、鋼材、緊固件、五金件等材料工程量，為材料用量管控、結(jié)算提供了準確依據(jù)。

3 結(jié)束語

項目利用BIM前期介入設(shè)計，將施工融入設(shè)計，在施工之前解決了大量圖紙的錯漏問題；深化設(shè)計工作貫穿項目管理全過程，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、轉(zhuǎn)接件深化設(shè)計、幕墻細部節(jié)點深化設(shè)計等做到落地應(yīng)用；項目深度應(yīng)用BIM+VR技術(shù)，輔助進行設(shè)計方案比選、設(shè)計優(yōu)化，并且作為虛擬樣板間，代替了傳統(tǒng)的實體樣板間；項目應(yīng)用BIM技術(shù)出具工藝參數(shù)模型、構(gòu)件拆分圖和加工大樣圖，進行體育館單元體裝配式幕墻的探索應(yīng)用。從業(yè)主運維角度出發(fā)考慮，建立BIM應(yīng)用模型，同時參與BIM運維相關(guān)事宜。