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BIM案列

鳳陽體育中心項目

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/3/21     瀏覽次數:    

1  項目背景

1.1  項目簡介

工程項目位于滁州市鳳陽縣境內,建設內容主要包括體育館、全民健身館、游泳館和體育場及室外配套設施,工程占地面積為13.7m2,建筑面積3.24m2,造價2.11億元,見圖1。

           


圖1  項目效果圖

1.2  工程重難點

本工程建筑造型新穎,異形結構尺寸變化多,圖紙深化設計工作量大,如何實現外觀建筑美學、達到設計效果,難度高。

體育館屋蓋系統為桁架、網架、拉索等組成的組合結構體系,并且空間安裝定位難度大,安裝方案選擇及優化為本工程的難點。

本項目為綜合性工程,專業之間易發生錯、漏、碰、缺等現象,使用傳統二維圖紙與業主、設計單位溝通不易表達、溝通效率低。

2  BIM應用環境

2.1  BIM團隊配置

本項目建立專門的BIM應用團隊,由公司總工領導。技術中心BIM建模組負責BIM應用策劃和各專業建模與整合,制造分公司負責鋼結構建模及加工制造,項目部負責工程量計算及BIM應用實施。BIM團隊組織圖,見圖2。



圖2  團隊組織圖

2.2  BIM軟硬件配置

根據本工程特點,我們選用建模、計算、整合和項目應用等4種類型BIM軟件,主要包含Revit、Tekla、MagiCAD、MIDAS、Glodon、Navisworks等,具體軟件配置,見圖3。

  

圖3  BIM軟件配置圖

公司配備BIM工作專用服務器、移動式工作站、無人機、3D打印機、虛擬現實設備及其他移動終端。

2.3  BIM應用標準

為了高效、合理、深入的發展BIM技術,公司專門編制《鳳陽體育中心BIM實施方案》,建立統一的《土建專業BIM建模標準》、《鋼結構專業BIM建模標準》、《機電專業BIM建模標準》、《幕墻專業BIM建模標準》,主要包含應用文件目錄和命名、建模精度、單位坐標、模型色彩、軟件選用、交付標準等內容。在命名、顏色、深度、存儲、協同、交付各方面加以指導,項目各參與方嚴格遵照標準內容進行三維協同建模。

2.4  BIM構件庫管理

我們BIM標準構件庫包含建筑、結構、給排水、暖通、電氣、園林和施工七大部分。通過項目不斷積累完善,截止目前共積累施工設備族114個,施工機械組361個,極大的提高了建模效率。

3、BIM應用總體思路

基于項目重難點情況,將BIM技術應用于深化設計、工程量計算、加工制造、方案比選優化、機電管線綜合、施工過程管理(進度、成本、物料、安全、質量)及新技術探索等11個方面。BIM應用總體流程,見圖4。


圖4  BIM應用總體流程

 

4  BIM應用內容

4.1  鋼結構施工BIM應用

(1) 體育館鋼結構施工方案比選優化

體育館主體結構為鋼筋混凝土框架結構,屋蓋為鋼桁架、內環網架及拉索等組成的組合結構。編制方案過程中,我們建立多個施工方案的BIM模型,通過施工模擬綜合評定,進行方案比選,優化資源配置,縮短工期,使技術可行性趨于合理,見圖5。


圖5  施工方案比選優化

 

(2)結構支架卸載計算模型

應用Midas對提升支架的關鍵工況進行詳細計算分析(見圖6),并將其數據導入Tekla軟件中,生成三維實體模型,由三維模型輸出加工制造圖紙,


圖6  結構支架卸載計算模型

 (3) 相貫線數字化加工

利用軟件接口將體育館鋼結構Tekla模型導入到相貫切割軟件中,對相貫桿件批量編程,并按零件號快速導出切割程序。采用相貫切割數字化加工軟件大幅提高加工準確性,工作效率提高2倍以上,為公司鋼結構制造加工提供強勁的技術支撐,見圖7。

         

圖7  相貫線數字化加工流程

建立體育館鋼柱腳BIM模型并出圖,指導鑄鋼件模板制造尺寸精準,無偏差,參見圖8。


圖8  鑄鋼件制造加工流程

(4) 基于BIM的二維碼應用

公司研發了基于BIM的二維碼管理系統,以項目為主線,以構件為單元,以二維碼為身份標識的載體,實現項目及構件的原料、設計、生產、合格品入庫、庫存、發貨、物流跟蹤、收貨、施工驗收全流程的信息化管理,實現項目進度的實時管控,具有項目管理信息化、產品身份標識化、構件全程可跟蹤、收發貨憑證化等特點,見圖9。

 


圖9  基于BIM的二維碼應用流程

 

4.2  土建施工BIM應用

(1) 施工總平面布置

本項目為圓弧形等不規則的結構工程,傳統依靠CAD二維圖對現場的大臨、道路、塔吊等布置的方法不僅效率低且由于受到場地大小及主體異形等影響,往往造成場地布置不能滿足現場實際施工的需要。因此結合BIM技術,對現場的道路、臨建、塔吊等構件進行了合理的布置,通過模擬提前將現場布置的問題反應出來并進行調整,從而實現施工場地優化布置的目的。其施工總平面布置,見圖10。


圖10  施工總平面布置

(2) 體育館混凝土工程模型算量

本項目推廣使用廣聯達軟件進行土建、鋼結構、機電等專業的工程量計算工作。廣聯達軟件可以自動生成各類工程量匯總表,改變了傳統手算工作量大、錯誤率高、工程量匯總統計繁瑣等難題,大大減輕了工程量復核難的問題。經過RevitGlodon兩款軟件相互校驗,土建工程量計算偏差在3%以內,為項目材料備量提供了準確依據,同時提高了土建算量的效率和準確性。

4.3  機電施工BIM應用

(1)管線碰撞檢查

本項目采用Navisworks軟件進行管線碰撞檢查(見圖11),預先發現機電專業管道關鍵碰撞63處,依據管線避讓原則,優化設計,間接縮短工期約35,節省經濟成本60萬元。


圖11  管線碰撞檢查

(2) 指導管線洞口預留預埋

MagiCAD軟件中將機電與土建模型整合,自動生成孔洞。在砌筑前進行預留洞口標注,機電制作穿墻套管,土建預制過梁,施工時實現機電穿墻洞口一次預留,避免后期開洞所造成的勞動力浪費和質量隱患,間接縮短工期約21天,節省經濟成本19萬元。

(3) 綜合支吊架設計

預先排布機電管線,設計綜合支吊架,在走廊(見圖12)和泵房等區域有效解決了有限空間內支架排布混亂問題,既節省空間又加快了施工進度,間接縮短工期約15天。

         


圖12  綜合支吊架

4.4  幕墻及裝飾施工BIM應用

(1) 全民健身館幕墻分格

將全民健身館鋁板幕墻和玻璃幕墻三維分格(見圖13),輔助幕墻深化設計出圖工作,并指導工廠加工和現場定位安裝。

         


圖13  全民健身館幕墻分格

(2) 屋面維護系統板材優化

通常根據版型將屋面分為弧板區、直板區、扇板區,通過BIM軟件對異形雙曲面金屬屋面進行精確三維放樣,再對放樣的板塊進行一一編號,有效的解決了各類異形板的裁剪、安裝難題,保證了建筑效果美觀。經過優化,縮短工期20天,節約材料費用約37萬元,減少后期屋面維護成本。

5  BIM應用創新點

5.1  BIM+3D打印技術

3D打印建造技術是借助3D打印數字化理念通過配套的機械設備實現建筑構件成型的一種新技術。采用3D打印技術,將Tekla模型導入到Cura中分解、切片,最后導入3D打印機中打印模型(見圖14)。通過熱熔打印出模型樣品,相較于BIM可視化而言,利用實體模型進行柱腳節點鋼管焊接順序交底,更加的詳細生動,富有趣味性。

 


圖14  基于BIM3D打印

5.2  BIM+無人機航拍建模技術

傾斜攝影具有很多技術優勢。它通過快速的影像數據采集、自動化的三維建模實現外業、內業的高效率工作,測繪精度達厘米級,構建的三維場景真實反映地物的外觀、位置、高度等屬性,并且影像數據可量測,同時輸出DSM、DOM、三維網格模型、點云數據模型等多種數據成果。

通過無人機采集空間信息和實景影像,生成三維激光點云數據,土方體積計算準確度與速度相較于人工RTK測量有了大幅度的提升。三維實景模型可用于輔助施工前期征地拆遷、基坑土方復核(見圖15)、施工過程實景資料等工作。


圖15  傾斜攝影土方復核計算

5.3  BIM+VR技術應用

BIM模型與VR結合,在三維虛擬世界中實時、無限制的觀察模型。深化設計階段,項目各參與方通過用戶端共同瀏覽模型,從而進行專業間協調分析,見圖16。

VR技術與安全體驗相結合,通過體驗讓施工從業人員親身感受違規操作帶來的危害,強化安全防范意識,熟練掌握部分安全操作技能,提高了工人的安全意識,把被動培訓轉化為主動體驗,實現從“要我安全”到“我要安全”的意識轉變。

    


圖16 虛擬現實體驗

6  BIM案例總結

6.1  BIM總結

本項目BIM技術在深化設計、方案優化、技術交底和異形屋面放樣加工等方面進行深入應用,我們從社會、經濟、技術、管理、人才培養等五個方面進行深入總結。

(1) 社會效益:通過BIM技術智能化、數字化管理工地,將鳳陽體育中心項目創建成為現代化安全文明標準工地,成功舉辦BIM展會,得到了鳳陽縣縣委縣政府極大的認可。

(2) 經濟效益:本工程將BIM技術應用于深化設計、制造加工、施工管理等方面,材料料損降低1.8%、廢料降低2%,同時相貫線切割功效提高2倍以上,鋼構件管理準確率提高70%,工作效率提高50%,截止到8月份共節約施工成本182萬元,縮短工期約94天。

(3) 技術創新:在鋼結構提升方案優化和雙曲面異形屋面放樣加工等方面引入BIM技術解決了傳統二維方式難以解決的問題;對3D打印技術、無人機傾斜攝影和虛擬現實技術進行了探索性應用,有效提升了建筑品質。。

(4) 管理創新:企業研發的二維碼物料管理系統,真正意義上解決了鋼構件材料加工、入庫、出庫、運輸、收貨、驗收全過程管理混亂問題,為物料管理提供了有力的數據支持。

(5) 人才培養:開闊企業人才技術能力范圍,傳授先進技術知識,形成完備的BIM技術應用規范,堅持BIM技術應用培訓,累計培訓員工100余人。

6.2  下一步計劃

下一步計劃主要有四個方面:一是利用BIM技術探索PPP項目設計、施工、運營全生命期管理;二是探索項目部中小型臨建設施3D打印制造;三是研發數字化基坑BIM安全監控平臺;四是設計工廠化激光掃描儀用于復核鋼構件結構尺寸及質量缺陷。

 



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