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BIM技术在建筑工程中的应用

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《建筑技术杂志》2014年第二期

1BIM技术深化设计实施案例

深化设计实施方案是本项目开展多项BIM技术深化设计应用的过程中,通过不断探索和大量研究总结而成。

1.1管综深化设计在北京绿地中心工程中,627地块的建筑物属于超高层建筑,地下部分集中了大量的机电管线,各专业管综错综复杂、变更频繁,加之部分楼层为双层机械停车位、空间狭窄,同时还要满足国家奖项质量要求,给综合管线排布带来巨大困难。为弥补传统二维深化不足,利用BIM技术进行管综深化设计,具体实施流程如图1所示。

1.1.1基础建模根据CAD图纸,由具备施工现场经验的BIM工程师进行三维建模。在建模过程中,及时发现图纸问题并与设计进行沟通解决。相对于传统的二维图纸审图,在三维模型中更易直观地发现设计问题。结合不同阶段需求,制订符合工程特点的实施标准,对模型精度、模型标准等进行规定。

1.1.2碰撞检测模型建立后,进行各专业间模型碰撞检测,寻找建模失误或图纸设计问题,并生成碰撞报告。根据项目部需求对碰撞报告进行定制改版,让现场管理人员可一目了然、准确定位,并快速制订出问题的解决方案。

1.1.3碰撞情况汇报及调整原则制订在完成整体模型的碰撞检测工作后,召集建设方、设计方、总包方和专业分包相关负责人召开会议,结合碰撞报告和三维模型对综合管线的碰撞情况进行汇报。由各方协商确定出基本的管综调整原则,包括各楼层区域的净空要求、管线避让原则及质量奖项安装标准等,以指导下一步的管综调整工作。

1.1.4管综调整由专业BIM工程师依据管综调整原则进行管综调整,对碰撞点进行综合管线优化,并充分保证管线安装空间调整顺序按从上到下、从大管到小管的顺序进行,以减小后期调整避让难度。

1.1.5模型确认在模型综合管线调整完成后,再次召集建设方、设计方、总包方和专业分包相关负责人召开模型确认会议,在会议中就调整后的模型是否达到设计参数、建设方预期、施工标准等进行确认,若存在问题继续进行调整,直至模型可满足各方需求。

1.1.6二维出图模型确认完成后,根据模型出具各专业二维图纸,并在图纸中标注管线标高、平面位置、翻弯节点位置等,确保图纸可指导现场专业施工。并在核心筒出入口、机房竖井、车库上方、机房出入口和走廊过道等复杂节点处根据需要出剖面图,结合平面图综合展示各类管综空间位置,确保施工可顺利进行。所有图纸均须经设计方签字确认,确保图纸信息无误。

1.1.7施工监督各分包施工单位依据各专业二维深化图纸进行洞口预留及管线施工,总包方依据三维模型对照现场影像资料进行各专业施工安装工作监督,一旦各分包单位施工现场与模型出现不一致情况,总包单位及时调整,确保现场施工按管综调整结果进行,有效实现各专业间施工管理协同,控制施工整体质量。

1.1.8实施效果通过BIM技术进行管线综合二维深化,提前预见了管线施工中可能遇到的各种碰撞与工序交叉风险,并在模型中进行调整,预先解决了该问题。在625地块中经实际验证,有效指导了现场实际施工。与传统的二维深化相比,一层管综的深化工作效率提高了至少50%,且深化图纸更为详尽、准确,基于三维模型展示,各方对于复杂节点的把控更为得心应手,该深化方法得到了建设方、设计方、总包方的一致认可和大力推广,该深化与交底模式受到了各分包单位的欢迎(图2,3)。在利用BIM技术进行管线综合深化过程中,为制订出合理的模型调整原则,与甲方、设计方、分包方等进行了多次沟通。在前期单独沟通时,由于设计方更多考虑的是设计规范和功能需求,建设方更多考虑的是净空标高,而分包方更多关注的是方便现场的安装施工,在给出模型调整建议时,各方均从本身角度出发,按自身情况进行模型调整仅能兼顾一方需求,很难形成统一意见。为此,组织召开了BIM协调会,将建设方、设计、总包、分包的负责人集中,在会上利用模型,展示碰撞点的基本情况。根据各方需求直接进行调整,在模型中直观反映出各方调整建议的弊病,由建设方和总包从中进行协调,制订出更为合理的调整原则。这样模型深化的成果既能被设计方签认,也能指导现场施工,避免了模型反复进行调整所造成的浪费,形成了一套基于BIM模型深化设计的协同管理机制。

1.2复杂钢筋节点深化北京绿地中心工程钢结构设计极为复杂,大量的钢骨柱、钢板墙给钢筋深化工作提出了较大难题。在复杂钢结构节点,甚至出现了5根梁与钢骨柱交叉的情况,由于劲性钢结构节点的二维蓝图在关于钢骨柱与梁之间钢筋穿孔、锚固、贯通连接等环节常出现各种交叉错误。现有的成熟软件虽然以套用钢筋规范,方便快捷的排布钢筋、生成连接方式等,但是不能进行局部微调,而现场实际施工变化太多,在符合设计要求的基础上省时、省工、省料才是人为调整的根本方向,因此,选用Revit软件对具有代表性的复杂节点进行了钢筋排布的调整深化建模工作,具体实施流程如图4所示。运用Revit进行钢筋节点深化,虽然可满足现场的施工指导需求,但是1个复杂节点的深化需1~2d,需投入较大人力。因此,自主开发了依托于REVIT的钢筋插件,可根据施工图集和各类规范,快速生成钢筋弯钩、自动进行箍筋排布、检测钢筋与钢构件碰撞,该深化模拟程度无论是一般软件,还是传统人工深化方法均无法比拟,生成的三维模型不仅可指导施工,附带的尺寸信息、排布方式等还会随设计变更进行自动优化调整,大幅提高了节点深化的工作效率,将复杂钢筋节点的排布由7d缩短至1d,节省了大量人工。深化设计完成以后,将深化结果以图纸和模型的形式配合现场进行了技术交底,有效指导了现场的施工过程,最终取得了良好的应用效果。

1.3深化设计及零剔凿理念除此之外,根据不同需求,利用BIM技术进行了更多的深化设计工作。建立的机房大样模型,提前确定了设备的安装位置以及机房内各类管线的排布位置,充分考虑到设备与管线的安装连接需求和相对空间位置,有效指导了现场施工;在基础建模和管综深化过程中,进行了结构预留洞口的验证工作。基于BIM深化提出了结构“零剔凿”的管理理念;通过BIM技术对桁架层预拼接进行深化模拟,提前发现了与结构施工、爬模爬升等交叉碰撞问题,综合考虑塔式起重机不同半径运力和拼装顺序对桁架层拼装带来的影响,验证了桁架层拼装方案,提供的三维交底也大幅提高了工作效率(图5~7)。

2优势分析

BIM深化设计成为北京绿地中心项目技术管理的重要组成部分。对比传统的二维深化设计管理,BIM深化设计体现出独特的优势及创新技术管理思路,主要体现在以下方面。(1)快捷高效。采用BIM技术进行深化设计,与传统的二维深化设计相比,大幅提高了深化效率。例如,采用BIM技术,将复杂钢筋节点排布的周期由7d缩短为1d,效率提高了近86%。(2)节约成本。通过BIM模型进行深化设计,只需在建立的模型中进行深化调整,便可实现节点排布、数据验证,无须耗费大量人力物力进行实际验证和计算,特别是桁架层预拼装方面,节约了大量预拼装人工和机械成本。(3)管理创新。基于BIM技术深化设计,给实施项目提供了基于BIM技术的总包管理模式,通过建立总包模型管理机制和分包管理协议等,可将模型深化成果顺畅地应用到施工现场。例如,基于BIM技术深化提出的结构“零剔凿”管理建议,成为了实施项目管理的一大特色和优势,在项目施工质量和整体形象方面带来了较大提升。(4)直观准确。基于BIM技术深化设计,可直观展示复杂节点的空间位置关系和不规则形体信息,包括基础模型、效果展示、工艺搭接等,即使不是专业人士,也能对复杂节点图纸信息一目了然,而且BIM模型都带有真实信息,也能够通过模型进行数据分析,提高了复杂节点和方案的技术交底问题发现率和整体效率,从而保证深化设计的准确性和可靠性。

3结语

北京绿地中心工程通过BIM技术深化设计应用,将整个深化设计过程变得更为直观、精确,实施成本和错误率大幅降低,工作效率大幅提升。在应用过程中,结合超高层工程体量大、专业多、协调工作复杂的特点,总结出了集标准规范、协同流程、针对性方案以及深化成果实施保障机制为一体的BIM技术深化设计模式和管理流程,不但保证了BIM技术深化设计的有效实施,而且将建设单位、设计、总包和分包等各参与单位的沟通协作统一在BIM模型提供的三维平台上进行,为项目部开创了一种全新的技术管理模式,提升了项目部的整体管理水平。

作者:杨震卿张莉莉张晓玲罗艺吴华单位:北京六建集团有限责任公司

建筑技术杂志责任编辑:田老师    阅读:人次