2023年BIM论文0201.doc

BIM技术在常州文化广场二期工程中的应用 林 芳1，周燕峰2 (1、江苏城乡建设职业学院，江苏 常州 213000； 2、，江苏 常州 213000） [] 常州市文化广场二期工程，作为我公司推行BIM技术的试点工程，从BIM团队建设、BIM工作流程、土建BIM应用、钢结构BIM应用、机电BIM应用五个方面探索了BIM技术在该工程上的应用。不仅积累了BIM技术在此类大型公共建筑工程上的应用经验，同时也为公司转型升级培养了一批BIM技术人才。 [关键词] 深化设计；公共建筑；BIM技术 全球已进入大数据时代，这是信息化、互联网时代的升版。研究说明：建筑业是数据量最大、业务规模最大的数据行业，每个工程数据（工程实物量、材料、设备、人员等）按不同时间、不同地区、不同品牌随工程进展动态变化，难于掌控，而管理必须依赖于数据和信息。BIM技术的开展应用给建筑业的大数据管理带来了蓬勃的开展生机。 常州市文化广场二期工程为常州市重点工程，同时也是我公司推行BIM技术的试点工程。公司以此为契机，战略性引进了鲁班企业级BIM平台。依托公司技术中心，应用各专业BIM软件建立了混凝土结构、钢筋、钢结构、地下室机电、组合铝合金模板信息模型，同时建立了公司的BIM工程管理的组织架构，探索了BIM技术在工程施工中的优势所在。 1 工程概况 常州市文化广场二期工程位于常州市天宁区市民广场南侧，东至晋陵北路，南至锦绣路，西至惠国路，北至龙城大道。总建筑面积约34万m2，其中地上建筑面积约14万m2，地下约20万m2，建筑高度米，地上10层，地下2层。地上共6个拱形单体，拱的形状相同但方向不同，构建成江南石拱桥的建筑形象。本工程是聚集了图书馆（10#）、美术馆（9#）、书城（8#）、酒店（7#）、培训中心（5#6#）等多种文化及生活功能的大型综合体工程。建筑效果图如图1所示。 图1 建筑效果图 该工程结构形式为型钢混凝土核芯筒+外悬挑钢框架组合结构体系，核芯筒内钢骨由钢板剪力墙、箱型和H型钢骨柱、H型钢骨梁等组成，两层地下室结构层高分别为4.72m、8.18m，地上10层结构层高为4.8m、5.4m 不等，总用钢量约2.4万吨。整体结构概况如图2所示。 图2 结构概况图 2 工程重难点与采用BIM技术的原因 2.1 工程重难点： 1、城市重点公建工程，社会关注度高； 本工程被列为2023年常州市重点社会事业工程，投入的人力、物力、财力和机械设备数量巨大。作为大型综合体，本工程的质量目标为确保江苏省“扬子杯〞优质工程，并争创“鲁班奖〞。 2、工程体量大，工期紧，任务重； 本工程体量大（建筑面积约34万m2，钢结构2.4万吨）、工期紧（总工期636日历天，钢结构工期285日历天），每个单体钢结构最大悬挑长度大40米，安装难度大。施工过程中设计变更多，如何在紧张的工期内，减少设计变更带来的经济损失和工期延误。 3、参建单位多、多专业交叉施工，协调难度大。 本工程除了施工总承包方外，还有预应力、钢结构、机电安装、幕墙等专业分包，对工程的施工组织及技术保障要求高。 2.2 采用BIM技术的原因 1、本工程为常州市重点工程，应甲方要求施工过程中运用BIM技术； 2、提高工程精细化管理水平。目前建造技术更多的依赖2D技术，而工程实体是三维立体技术问题，导致大量的问题在施工前无法发现，损失工期和资源。 3、借此大型综合体工程，加快公司BIM团队建设和企业级大数据平台建设，为企业转型开展助力。 3 BIM实施筹划 本工程实施初期，公司技术中心、鲁班BIM驻场参谋、工程部三方人员针对本工程重、难点进行剖析，结合 BIM 技术的特点，从管理和应用两方面进行了工作筹划，编制了常州市文化广场二期工程BIM实施方案，明确了应用目标、BIM团队架构、BIM 建模标准及各项工作流程。 3.1 应用目标 1、施工前期，通过搭建BIM模型，排查图纸问题。 2、利用BIM模型，进行碰撞检查，解决专业内及专业间的碰撞问题。 3、施工期间，利用BIM模型进行三维交底，动画模拟复杂部位施工。 4、搭建企业级的BIM数据管理平台，建立BIM实施团队，培养BIM人才。 BIM团队架构 要想利用BIM技术为企业提升价值，BIM技术团队的建设、人才的培养是企业BIM实施能否成功的关键因素。 本工程成立了由公司总工程师任BIM技术总监、公司技术中心经理任BIM技术负责人，鲁班BIM参谋过程指导的工程BIM 团队，同时为企业级BIM团队建设打根底，如图 3 所示。公司技术中心负责信息模型的创立，下设土建、机电、钢结构3个建模小组；工程部主要管理人员负责模型的具体应用。 图3 BIM团队架构图 3.3 BIM建模标准及工作流程 1、BIM建模标准：本工程建模工作量十分庞大，必须团队分工合作，为了保证模型能顺利整合，建模工作开始前各专业进行图纸学审并统一建模规那么建立标准模板文件，利用鲁班专业建模软件创立各专业BIM模型并通过Luban BIM Works软件进行模型整合，建模标准例如见图4。 2、BIM应用流程：基于整合后的模型上传到企业BIM平台中进行共享，通过权限设置，企业的管理层、各条线、各岗位的人员都能通过相应的客户端远程获取模型信息，协助管理决策，最大化BIM模型的价值。 3、BIM模型质量控制流程：为保证BIM技术应用效果，模型的准确性至关重要。本工程BIM模型设置了模型自查、校对、审核三级审核机制，流程见图4所示，有效的保证了模型的精度及准确性。 a 钢筋建模规那么 b专业协同规那么 c 质量控制流程图 图4 BIM工作流程 4 BIM技术的应用 4.1 施工BIM模型创立 创立施工BIM模型是利用BIM技术进行工程管理的前提。传统的二维施工图不能快速的反响建筑结构的空间几何关系和各专业交叉施工的影响情况，通过创立各专业BIM模型并进行整合，能快速清晰的查找各构件的信息及位置关系，并对模型进行综合分析，进而实现BIM技术应用。 本工程利用鲁班土建、鲁班钢筋、鲁班安装、Xsteel等专业软件，分专业、分单体进行模型创立，分别建立了土建模型、钢筋模型、机电模型、钢结构模型。各专业模型如图5所示。 4.2 钢结构BIM应用 4.2.1 钢结构BIM模型深化 本工程每个单体核芯筒均为型钢混凝土组合结构体系，是施工较为复杂的一种结构体系。主要矛盾在于钢筋与型钢的穿孔和连接，尤其在梁柱节点钢筋加密区。本工程在角柱部位还设置了 a 土建整合模型 b钢筋模型 c 钢结构单体模型 d 机电模型 图5 各专业BIM模型 竖向预应力套管，使得节点区钢筋、型钢、钢套管三者之间碰撞矛盾更为突出。 团队成员基于Xsteel软件对所有型钢混凝土节点进行建模模拟，通过三维可视化及时发现钢筋、钢骨、预应力筋套管三者之间的构造碰撞问题，依据组合结构设计标准JGJ138-2023及型钢混凝土结构施工钢筋排布规那么与构造详图12SG904-1对剪力墙、连梁、柱钢筋进行了二次深化排布。本工程钢筋与型钢的连接原那么主要有以下四种： （1）、钢柱间钢筋净长大于9米，与钢柱翼缘连接采用两端套筒； （2）、钢柱间钢筋净长小于9米，与钢柱翼缘连接采用一端套筒，一端连接板； （3）、钢筋遇H型钢梁、H型钢柱腹板，采用腹板开孔； （4）、箍筋遇型钢，采用穿孔或弯折避让； 本次深化设计在Xsteel软件中赋予了构件关于截面、材质、焊缝、重量等相关信息，通过转化成IFC格式文件上传至鲁班BIM平台后为每一个构件生成独有的，以为媒介查询相关构件的信息和跟踪每一个构件的实时情况，对钢结构吊装和进度管理创造了实用价值。如图6所示。 4.2.2 三维可视化交底并辅助出图 传统的现场施工技术交底是工程管理人员基于2D施工图给施工班组进行讲解，碰到复杂工程复杂节点难免发生误解对方意图的情况，导致施工错误返工。 图6 节点模型及构件信息 本工程中，BIM团队成员利用BIM模型生成了每个节点的钢筋排布图，在排布图中用圆圈数字标识出纵横两方向钢筋的上下层关系，并标注了竖向钢筋间距，如图7所示。在现场交底时利用3D模型并结合钢筋排布图向施工人员进行交底，使复杂的节点清晰立体地呈现出来，使工人直观的知道钢筋排布、钢筋绑扎的前后次序、与钢骨的连接方式等信息，有效的防止过程中的返工及材料浪费现象。 图7 钢筋排布与连接 4.3 土建BIM应用 4.3.1 图纸问题梳理 传统的图纸会审基于二维设计蓝图，发现问题的多少依赖于专业工程师的经验和专业能力，这种传统方式的最大弱势是无法将各个专业的图纸进行叠加，因而无法将多专业信息进行整合。通过二维设计蓝图创立三维BIM模型，在建模过程中不仅能发现构件碰撞问题，还能通过鲁班云检查，发现设计不合理或者不符合标准的地方。本工程土建模型建模完成后，共发现错误2634个。 如图8所示。 4.3.2 组合铝合金模板模拟预拼装 新兴组合铝合金模板体系在建筑行业具有良好的开展前景，目前铝合金模板在高层住宅工程上应用较多，但在大型公共建筑工程上应用较少。本工程5#、10#楼结构层高为均为4.8米，每层 图8 图纸问题检查 结构布置及构件尺寸相同，两栋楼竖向构件采用组合铝合金模板，水平构件采用木模板施工。将BIM技术引入到铝模板配模设计中，基于SolidWorks软件建立核芯筒结构模型及铝模板预拼装模型，通过模型发现如下两问题并提出解决方案： （1）、墙身上的对拉螺杆与剪力墙分布筋碰撞，适当调整剪力墙分布筋间距，避开对拉螺杆； （2）、顶部K板对拉螺栓与钢梁腹板碰撞，钢梁腹板开长圆孔。 通过BIM建模模拟模拟预拼装，将施工过程中可能出现的问题在设计中发现并作出应对，从而节约时间和本钱。如图9所示。 a 剪力墙模型 b竖向构件配模 图9 铝合金模板模拟预拼装 4.4 机电BIM应用 4.4.1 管线设计 机电工程具有较多设备与管线，管线与管线之间在空间关系上较为复杂，具有很大的施工难度。基于此种状况，充分利用BIM技术，对机电工程进行深化设计，从工程实际情况出发，科学、合理的布置管线。 在工程开工前期阶段，机电BIM工程师在开展图纸深化设计作业时，可同步构建BIM模型，综合考虑各专业与工程进度要求与专业图纸，开展碰撞检查，并生成碰撞审核报告。以审核报告为依据，可对设计进行再优化，从而形成一套完善的、系统的管线综合设计方案。以此综合排布机电管线、施工工序，预防工序冲突，防止出现返工等问题。针对文化广场二期工程地下室，面积大、管线复杂等特点，应用BIM技术在工程开工前预先对机电图纸建模，如图10所示。 图10 地下室给排水模型 4.4.2 多专业协调 各专业分包之间的组织协调是本工程施工顺利实施的关键，是加快进度的保证，其重要性毋庸置疑。目前， 暖通、给排水、消防、强弱电 等各专业由于受施工现场、专业协调、技术差异等因素的影响，缺乏协调配合，不可防止地存在很多局部的、隐性的、难以预见的问题，这些问题多表现为硬碰撞。具体而言，在机电工程中，碰撞主要表现在四个方面：一是各个管道间发生的碰撞，二是桥架与管道间的碰撞，三是设备与管道的碰撞，四是结构与管道间的碰撞。通过 BIM 技术的可视化、参数化、智能化特性，进行多专业碰撞检查、净高控制检查和精确预留预埋，或者利用基于 BIM 技术的 4D 施工管理，对施工过程进行预模拟，根据