应用BIM技术的相关措施(东山一中一期)

东山一中一期项目应用BIM技术的相关措施本项目工程体量大（总建筑面积达到15万平方米，新建建筑包括普通教室、专用教室、公共教学用房、办公综合用户房等着各类教学设施；体育场馆行运动设施；学生宿舍、教师宿舍、食堂等生活用房、人防地下室等，共计12幢）、系统复杂、工期紧（合同工期730天）,且所有的设计资料都是平面的，如果不能很好的解决大跨度结构及屋面钢结构施工等一系列问题，不仅会给钢结构制作和拼装带来麻烦，也将影响混凝土结构的施工，造成间接的经济损失。因此，针对本工程施工的重点、难点，公司要求本项目技术人员在施工全过程中依托先进的 BIM 技术,做好项目质量、安全、进度、物资管控，以提高项目专业服务水平，达到提升项目质量、保证工期、有效控制成本、减小项目风险，提升项目总体品质的目标。一、 项目建筑专业BIM模型创建项目施工初期，公司通过对项目调研，组建了项目BIM建模小组，以公司BIM建模标准为基础，利用鲁班、REVIT等国内外知名BIM软件对项目各建筑单体进行快速建模，模型精细度达到LOD300。以此作为项目正式应用BIM技术的工作开端。下图所示为BIM小组以项目施工图纸为基础，创建的各单体建筑专业BIM模型： 图1 左：风雨操场模型 右：高中（食堂）模型 图2 左：图文信息中心模型 右：高中教师宿舍模型 图3 左：学生礼堂模型 右：艺体楼模型 图4 教学楼高中部二部、三部模型 图5 学生宿舍楼B、C楼模型 图6 左：教学楼高中部一部模型 右：学生宿舍楼A模型二、利用BIM技术模拟施工场地规划 施工场地布置是项目施工的前提，合理的场地布置能够在项目开始之初，从源头减少安全隐患，是方便后续施工管理、降低成本、提高效益的重要方式之一。 本项目占地面积大，单体建筑多，为确保施工过程中场地（如施工通道、办公区、生活区、生产区及大型机械设备、材料堆放等）重要区域的合理布置，以满足工程绿色施工要求，减少二次搬运，杜绝安全事故等要求，项目采用BIM技术预先模拟各阶段的施工场地布置,模型精细度达到LOD200。同时，针对地基基础、主体结构及装饰装修等不同施工阶段的需求，将公司CI标准要求在BIM场布中进行模拟，确保各阶段场布方案合理性的同时充分展示企业形象。图7 项目BIM场布模型图8 办公区BIM模拟三、利用BIM技术优化土方开挖施工方案设计及施工模拟为保证本项目基坑施工安全及周围环境不受损害，项目将通过创建基坑BIM模型，在BIM软件中进行基坑工程施工流水段划分，模拟基坑开挖各工况施工顺序，科学指导项目技术人员制定土方开挖施工方案，并利用BIM可视化的特点，指导现场施工。图9 教学楼高中部三部基坑开挖方案BIM模拟四、项目利用BIM技术进行 5D施工进度控制项目开工前期，项目部利用BIM进度计划软件制定5D进度计划，并通过施工动画模拟，在满足项目总体进度计划要求下，对各单体建筑分别制定出合理的施工进度安排并组织施工。图10 项目各建筑单体分布模拟同时，施工过程中，项目经理部将基于 BIM 技术,实时通过对空间信息与时间信息、施工工序关联在同一个BIM 5D进度计划中, 对现场施工进度进行有效管控，保证工期。图11 5D施工进度计划模拟五、利用BIM技术对项目钢结构进行深化设计、指导施工本项目有多个钢结构，其中，风雨操场其屋面为大跨度钢结构，最大跨度达到56米，对钢构的零件和构件下料吊运、拼装都提出了很高要求。图12 大跨度风雨操场施工图针对本工程实际，项目钢构专业人员以设计院提供的设计图纸、技术要求以及其他相关资料为依据，依托专业深化设计软件Tekla Structures进行加工详图的深化设计，包括建立三维实体模型，开展施工过程仿真分析，进行施工过程安全验算，计算节点坐标定位调整值，并生成钢结构构件大样图、结构安装布置图、报表清单等。在深化过程中，通过钢结构杆件碰撞检查、钢结构与建筑专业模型碰撞检查，发现问题并及时通知建设方和设计方等确认修改方案。以下为项目创建的钢结构BIM模型：图13 艺体楼玻璃顶钢结构模型 图14 礼堂钢结构模型图15 风雨操场大跨度屋面钢结构模型图16 钢构模型与建筑专业模型进行合并对钢结构进行深化设计后，项目利用Tekla Structures软件出具项目钢构深化后的清单报表用于零构件材料采购、生产。图17 Tekla Structures出具钢结构清单报表 为确保本工程主体钢结构的整体施工质量，项目将根据本工程特点和技术条件，利用BIM技术制定详细的加工制作方案，施工组织设计方案等，特别是针对箱型梁制作的焊接应力变形的控制，如施焊顺序。同时，在对钢结构进行安装过程中，通过将钢构BIM模型及其他专业BIM模型合并，结合剖切面、透视观察模型的方式，在现场更直观、更迅速地对施工重要部位进行交底，保证吊装的准确度、施工的安全性。图18 利用BIM对屋面复杂的空间结构连接大样进行交底图19 利用BIM对钢结构关键节点进行交底图20 风雨操场钢结构施工重点、难点示意除上述介绍的本项目BIM辅助钢结构安装总体技术措施外，针对风雨操场大跨度结构，项目特制定了以下施工控制要点，主要从制作和安装两方面进行如下控制：1、制作方面：1.1 第一步从选择制作单位上给予把关，有施工过同样或类似项目的单位最佳。制作单位应具有承担过钢结构的加工制作经验，并具有国家建设部颁发的钢结构工程专业承包一级施工资质证书。1.2 钢结构的加工详图：应用钢结构专业详图深化TEKLA软件，根据设计院提供的设计图纸和技术要求进行加工详图的BIM深化设计，模型精度达到LOD400，深化设计的内容应完成所有钢结构构件大样图及明细表。在绘制详图时，发现杆件相碰时，应及时通知设计院。当需要修改时，制作单位应向原设计单位申报，经同意和签署文件后修改才能生效。1.3 对接控制： 所有杆件应尽可能按最大长度下料;图中无注明时,拼接位置应设置在内力较小处,一般可设在节间长度1/3处。1.4 制作工艺方面：为确保本工程主体钢结构的整体施工质量，制作单位应根据本工程的特点和技术条件制定详细的加工制作方案，施工组织设计方案和质量保证体系。钢结构制作前，应根据设计文件、施工详图的要求以及制作厂的条件，编制制作工艺文件。特别是针对箱型梁制作的焊接应力变形的控制。比如：施焊顺序。1.5 制作：a、 钢结构的各构件应在制作厂进行放样和预拼装；运输单元亦需在加工厂进行整体组装成型，并确认无误后，方可进行下料与运输。b、为保证构件的加工质量和外观要求，切割应优先选用数控等离子切割、机械剪切和氧-乙炔自动切割。2、安装方面：2.1 钢结构安装前，应编制详尽的施工组织设计,临时支承及稳定措施必须进行验算，安装程序必须保证结构的稳定性和不导致结构的永久变形。针对本项目，跨度达61米，高13米，单榀重量达40多吨，在临近餐厅一侧布置临时支承的胎架，结合拟建操场檐口高度选用大吨位履带吊。2.2 为保障风雨操场有足够的场外操作空间，餐厅应在本操场屋面钢结构吊装完成后再行施工地面以上部分。2.3 钢结构安装前应对建筑物的定位轴线、钢筋混凝土基础的标高和混凝土的强度等级进行复查，合格后方能开始安装工作。2.4 钢结构进入现场后，应立即验收，并设支架保护，全部结构不得外露和风吹雨淋。为保证结构的几何尺寸，宜于吊装前进行整体组装。正式安装前，必须按有关施工安装规范逐一进行验收，并按规定的质量验收表格详细记录，不合格者，严禁起吊。2.5 刚架吊装的吊点，应经计算确定，应保证吊装过程中结构及构件的强度、刚度和稳定性。当天安装的钢构件应形成稳定的空间体系。2.6 砼浇筑方面，遵行设计要求：二次灌浆采用C40早强、无收缩、自流淌、高强灌浆材料，施工时采用高压灌浆。用于保证钢箱梁内部砼的密实。2.7 施工中每天对已安装屋架进行侧向倾斜度及挠度监测。六、项目其他主要开展的BIM技术应用1、成本管控 施工过程中，项目将利用BIM模型工程量快速提取的特点，提高现场预算人员工作效率，同时，项目将实时利用BIM模型工程量与实际工程量进行对比、分析，查找偏差，及时做好相关措施，有效开展成本管控。图21 项目利用BIM管理平台收集、利用工程基础数据2、物资管控 项目在制定下月物资采购计划前，将通过阶段性提取BIM模型工程量，辅助做好物资采购计划，减少资金占用、材料浪费。3、质量、安全管控 通过手机APP的BIM应用，项目部安全员、质量员等在施工现场快速及时对现场具体部位的质量缺陷、安全隐患数据进行拍照，建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等数据资料，与BIM模型即时关联，实现缺陷问题的可视化,缺陷直接定位于BIM模型上，让管理者在办公室即可随时掌握现场的质量、安全情况，通过管理共享，提高各方的沟通效率、整改效率。图22 项目质安管理APP 4、机电管线碰撞检查、优化管综方案施工过程中，项目将利用Navisworks和鲁班BW软件对多专业（