复杂公共建筑施工中BIM技术的综合运用

　　摘    要：　合肥文化服务中心项目通过BIM技术在图纸检查及碰撞信息梳理、机电管线排布、三维场布、高支模方案模拟、大跨度桁架钢构件施工、混凝土温度可视化展示等方面应用,有效地解决了复杂公共建筑施工过程中出现的多项难点问题,具有较大的经济效益和社会效益,为同类项项目的施工提供了参考。

　　关键词：　BIM技术; 三维场布; 模拟; 可视化; 管线综合;

　　我国目前处于构建 BIM 数据信息集成和数字表达领域建设项目中的应用阶段[1],随着国家各类BIM的政策、标准的陆续推出,各参建方对BIM的重视程度的提高,使得BIM技术的应用越来越广泛。BIM技术具备可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性五大主要特点。施工阶段的BIM应用可以是说是主要的应用阶段,起到了承上启下的作用,上可承接设计单位的相关成果,下可传递给运维单位相应BIM信息。施工阶段的BIM技术应用作为建设项目过程中重要的一环,其主要应用点体现在图纸审查、临建策划、各专业施工深化、模拟施工、施工技术交底、工程量统计等方面。

　　1 、工程概况

　　1.1、 项目简介

　　合肥文化服务中心项目位于合肥市高新区,由中国建筑第五工程局有限公司承建。地上 6 层、地下 2 层(含人防),总建筑面积110 780 m2,其中地上建筑面积 76 140 m2,地下建筑面积约34 640 m2。项目建设周期为690日历天,建成后以市民服务中心、国际人才服务中心、要素资源交易中心、规划科技展示中心、大型会议中心以及公共停车等文化服务功能为一体多元化建筑。

　　1.2、 施工难点

　　本项目的双层地下室,管线布置复杂,净高要求较难以满足;部分区域高支模多;钢结构形式复杂,最大的单品桁架钢构件重达350 t,需合理布置吊装方案;大体积混凝土浇筑难度大,原材料、配合比、约束条件、混凝土入模温度、保温保养等方面不到位容易引起混凝土开裂需利用BIM技术辅助现场施工生产。

　　2 、实施BIM技术综合应用

　　BIM技术应用涉及到从项目建设到运行维护全生命周期过程[2],在项目实施过程中,通过多专业视图展示了施工阶段BIM模型;利用三维场部模拟基础、主体、装饰阶段布置方案;利用Power BI软件梳理并分析碰撞检测及图纸检查过程中产生的大量的条目;合理排布各专业机电管线的空间位置指导项目生产;利用品茗软件模拟高支模搭设方案,在项目方案评审及施工中发挥了作用;利用Dynamo软件结合现场的温度采集数据,可视化展示了各区域温度的变化;制作了三种施工动画用于施工技术交底。

　　2.1 、BIM实施前的准备工作

　　根据项目BIM技术要求及公司制定的BIM实施目标,依据公司BIM技术应用策划样本,工程施工BIM模型建设标准等指导文件,合理制定BIM实施策划书,主要包含工程组织架构、各BIM岗位职责、软硬件配置要求、BIM建模标准、BIM技术应用清单、成果提交时间节点及格式等内容,并根据项目的推进进行升版[3]。通过针对性的制定BIM实施策划书指导本项目BIM技术的实施,达到为项目建设提质增效的目的。
 

　　2.2 、BIM信息模型的建立

　　BIM模型中构件的划分规则以及信息的丰富程度将直接影响到BIM技术应用的实施,文化中心工程BIM技术实施主要集中在施工阶段,由于设计在移交成果中并不包含BIM模型的内容,因此,首先是按照项目实施策划书的要求并根据施工图纸建立各专业模型,三维模型图如图1所示,主要包含建筑模型、结构模型及钢结构模型、机电模型。

　　图1 三维模型

　　2.3、 三维场地布置优化

　　本项目施工场地四边环绕高端住宅及大型商业楼,可用于在项目上用来办公和生活的地区范围只有7 500 m2,运用BIM软件创建三维场地模型,如图2所示,分基础阶段、主体阶段、装饰阶段。通过模拟不同方案的经济性、施工便利性对比,得出最优的施工场地布置方案并按照BIM模型方案指导现场实际施工布置。

　　图2 三维场地布置模型

　　2.4、 碰撞数据分析

　　传统项目的碰撞检查常规方式为通过运行碰撞检查软件进行碰撞检查,找出设计不合理的部位对碰撞信息进行梳理后再导出碰撞问题生成碰撞报告,由于碰撞的数据结果动辄几百上千条,这会使梳理碰撞的过程十分烦琐,同时导出的结果也就只有进行过数据筛选的人员才能清楚知道问题的实际情况,没有对最终的数据信息进行深度的分析处理,从而导致实际应用过程一堆有价值的数据没有充分发挥他更大的作用,文化中心项目在梳理图纸问题上使用Power BI软件,如图3所示,将BIM审图导出的数据信息进行整理汇总并分别按照图面问题、构件冲突问题、专业设计缺失为主的三类情况对问题进行分级,不同等级代表不同的重要程度,借助分析后的数据结果。

　　图3 Power BI数据分析

　　2.5 、机电管线深化设计

　　本公建项目在大厅、地库等多处区域存在管线密集的情况,同时业主对净高要求较高,为满足净高要求利用BIM软件进行调整管线空间排布,如图4所示为机电管线深化设计,其中70余处调整了管线尺寸。有效指导了现场施工对机电管线模拟排布,更好地美化地下室机电管线,节约了成本。利用建模大师提前设计规划好综合支吊架样式及角钢型号。并对多专业的管道支架进行优化组合,把多个平行管道的独立支吊架优化为多专业共用的综合支吊架,并布置在模型的相应位置中,节省施工成本与下料时间,使得空间布局更加美观。

　　图4 机电管线深化设计

　　2.6、 高支模识别及方案模拟

　　高大模板一直是项目上十分重视的一道工序,利用BIM软件可优化高支模方案编制流程,以方便评审专家快速了解方案意图,首先将.rvt格式的模型文件按楼层标高导入品茗软件中建立高支模模型,利用品茗软件的功能快速识别出高支模区域,生成三维支模架模型如图5所示。本项目的高支模区域主要分布在3F、4F、5F。其中门厅位置最为复杂,其型钢混凝土梁最大跨度达到25.2 m,型钢混凝土梁最大梁截面尺寸650 mm×1 500 mm。

　　图5 三维支模架模型

　　2.7、 大体积混凝土温变可视化

　　运用Dynamo可视化编程技术在筏板浇筑后可视化展示不同区域混凝土的温度。首先创建大体积混凝土的温度应变模型,将现场大体积温控计的位置在模型体现出来,再利用项目上统计的不同时间段温度数值,与模型中各个区域布置的温度构件相关联,通过导入的混凝土材料的温度数值,智能显示体积与温度变化的关系。真实模拟了大体积混凝土的温度变化,如图6所示。实际项目生产过程中可参考各区域不同的色温图,制定一定温控措施来减少底板混凝土出现裂缝的情况。

　　图6 大体积混凝土温度变化

　　3 、结语

　　BIM应用的全过程智能控制和协同工作,提高了项目施工质量安全管理水平,在施工全过程中切实起到了指导作用并为本项目开辟了一条全新道路,既推动了整个项目工作模式的进步,也间接地加速了行业工作模式的转型,值得各项目推广使用。

　　参考文献

　　[1]钟娟.BIM在国内建筑业领域的应用现状与障碍研究[J].安徽建筑,2018,24(3):60-62.
　　[2]张跟柱,张道贺,刘家会,等.BIM技术在肥东大剧院施工中的应用[J].施工技术,2019,48(18):75-77,115.
　　[3] 杜杨,马华明,戴晶,等.BIM技术在项目管理中的综合应用[J].建筑施工,2019,41(6):1177-1178.