大厦南塔工程BIM综合应用案例

天津恒富大厦南塔工程BIM综合应用中建三局第一建设工程有限责任公司1、成果名称：天津恒富大厦南塔工程BIM综合应用2、参赛单位简介（1）企业总体简介中建三局第一建设工程有限责任公司（简称中建三局一公司）始建于1952年，是世界500强企业中国建筑的三级法人单位，具有房屋建筑施工总承包特级资质，建筑行业（建筑工程）设计甲级资质，通过六十余年的发展，已成长为合约额超过500亿元，营业收入超过200亿元的国有大型建筑施工企业。公司先后获评全国实施用户满意工程先进单位、全国最佳施工企业、全国用户满意施工企业、全国质量效益型先进施工企业、全国质量管理先进企业、全国守合同重信用企业、全国文明单位、全国模范职工之家等荣誉称号。（2）企业BIM应用简介1）BIM起步公司自2004年起开始关注BIM在建筑行业中的巨大影响，投入了大量的资源用于BIM技术的研发和应用取得了一系列具有科技含量的成果，形成了一整套基于BIM的建筑全生命期管理技术和工具，应用于工程项目，获得了业主方以及施工参与方的广泛认可。与此同时，公司各级BIM团队和专业人才数量也逐步壮大。2）BIM研究总体情况公司作为发起单位之一成为中国BIM发展联盟理事单位。参加联盟和中建协的各项推广和研发活动，开展大量课题研究，主要包括：参与各类行业论坛并做报告、承办建筑主管部门BIM宣讲会、参编中建总公司《建筑工程施工BIM应用指南》、参编国家住建部信息中心《中国建筑施工行业信息化发展报告（2014）-BIM应用与发展》、参编《BIM应用系列丛书》（丁烈云主编）。3）公司BIM知识产权(注册软件)①、基于BIM的机电设备智能管理系统（简称BIM-FIM）。②、基于BIM的（简称BIM-FC建筑工厂化（设计、加工、仓储）管理系统）。4）BIM获奖情况中国建筑业协会“工程建设BIM应用大赛”奖序号成果名称奖项名称奖励年度1嘉里建设广场二期期工程基于BBIM的建筑筑机电智能管管理系统研发发与应用一等奖20132广州东塔（周大福福国际金融中中心）项目BBIM系统研研发与应用一等奖20133基于BIM的建筑筑工厂化管理理系统一等奖20134北京浦项中心工程程分包工程施施工管理综合合应用三等奖20135都会.首站总承包包项目BIMM综合应用三等奖20136天津恒富大厦南塔塔工程BIM综合应用二等奖20147深圳阿里巴巴/阿阿里云大厦施施工总承包工工程BIM综合应用二等奖20143、工程项目简介项目名称天津富力广东大厦厦（恒富大厦厦南塔）项目目地理位置天津市滨海新区响响螺湾商务区区A09地块建设单位天津富力滨海投资资有限公司勘察单位天津市勘察院设计单位华东建筑设计研究究院有限公司司监理单位广州广骏工程监理理有限公司总包单位中建三局第一建设设工程有限责责任公司工程性质商业、办公、酒店店综合体工程工期2013年5月330日至2017年4月30日天津恒富大厦南塔（富力A09）工程，位于天津市滨海新区响螺湾商务区滨河西路与众智路交口，占地面积15000㎡，为响螺湾第一主峰。工程总建筑面积为29.7万m天津恒富大厦南塔（富力A09）工程，位于天津市滨海新区响螺湾商务区滨河西路与众智路交口，占地面积15000㎡，为响螺湾第一主峰。工程总建筑面积为29.7万m2。地下4层，地上91层，总建筑高度480m；基坑开挖深度达-31.6m，为天津市最深基坑，地下室参与半逆施作法。建成后是集五星级酒店、商业、酒店式公寓及观光娱乐中心为一体的综合性建筑。4、BIM团队介绍本项目BIM团队共9人，序号姓名职务本成果职责BIM技术履历1颜斌分公司总工领导、指导分公司BIM技术术推广总负责责2文江涛分公司副总工领导、指导分公司BIM技术术推广实施3乔龙项目经理BIM技术推广天津恒富大厦南塔塔项目BIM推广应用。4何晓东项目总工BIM技术推广中建三局第一期BBIM学员，天津津经理部BIM技术推广负负责人。5胡正欢技术部门负责人模型建立、应用中建三局第二期BBIM学员，BIM竞赛全国三三等奖、BIM竞赛公司二二等奖6付坦经理部技术经理模型建立、应用中建三局第二期BBIM学员，BIM7张爽技术员模型建立、应用分公司BIM技术术推广人，天天津恒富大厦厦南塔项目BIM技术员。8刘凯技术员模型建立、应用中建三局一公司第第二期BIM学员，天津津恒富大厦南南塔BIM技术员。9谢意锋技术员模型建立、应用中建三局一公司第第二期BIM学员，天津津恒富大厦南南塔BIM技术员。5、参赛成果BIM技术应用软硬件配置项目配置4台工作站，配置为i7处理器，8G内存，1G独显，1T硬盘。项目技术人员及主要管理人员均能熟练应用Revit、Navisworks、MagiCAD、3dsMax、Tekla、等BIM软件；Revit主要应用于结构、建筑、机电安装模型建立、结构节点深化、钢筋排布，钢结构深化、顶模族建立、顶模整体模型建立、顶模爬升规划等，但目前国内设计院应用Revit做设计的仍然较少，应为未得到普及，故在施工过程中大力推广应用受到约束，另Revit应多开发与力学计算软件接口，将模型直接导入软件中进行受力计算，即可进行结构设计，又可方便其在施工阶段针对施工措施进行结构受力计算。Navisworks主要用于施工模拟、动画可视化交底、动态5D管理、顶模安装动画、顶模及机电安装碰撞检查等。MagiCAD主要用于选取产品、二维出图、预留洞口处理、IFC输出、管道水力计算等。3dsMax主要用于模型建立、图形渲染、可视化交底、动画模拟等。Tekla主要用于模型建立、节点深化及数据输出等。6、参赛成果BIM应用情况6.1项目采用BIM技术原因中建三局一公司非常重视BIM人才培养及BIM技术应用，项目作为天津市滨海新区响螺湾第一高楼，基坑深度深，采用半逆作法。塔楼钢结构复杂，采用顶模施工。采用BIM技术，一方面可通过模型可视化可信息数字化，提高施工效率，减少施工成本，提升施工质量。另一方面可以项目为依托，开发基于BIM的总承包管理平台、顶模设计软件及其他技术成果，使BIM技术能在整个公司更大范围的推广使用。6.2BIM应用内容及解决的工程问题（1）BIM技术应用特点和创新1）图纸检查及技术交底本阶段工作包含建筑、结构、机电、钢结构等专业的信息模型的建立，在建立模型之前需要根据数据交换要求确定信息模型建立的标准，信息模型建立完成后，对模型进行检查，整理图纸问题及根据建立的信息模型编制相应的方案及技术交底。2）施工进度模拟分析本阶段工作将建立的3D模型与进度计划关联形成4D模型，施工前对施工进度进行模拟，在施工过程中根据现场实际情况对整个进度计划进行分析和调整，保证现场和计划进度相匹配。3）管线综合碰撞检查及深化设计主要工作内容有：管线综合的碰撞检查、管线及钢结构深化设计、工作面管理子系统。4）工程量的统计主要工作内容有：广联达算量软件的使用、广联达与BIM软件接口开发、施工过程中工程量动态查询分析。5）施工组织模拟与分析主要工作内容有：资源信息模型的建立、4D资源管理、5D成本管理6）数字化建造主要工作内容有：施工过程精细化模拟、施工信息查询、3dsMax真实感渲染和动画输出。7)竣工模拟交付采用中建三局一公司与清华大学共同产权的“基于BIM的机电设备智能物业管理系统BIM-FIM”（以下简称BIM-FIM系统），通过开发4D-BIM系统与BIM-FIM系统的共享接口和BIM-FIM系统的使用培训，实现竣工模型的交付。8）维护维修与应急处理采用BIM-FIM系统，依据构件的类型，为构件关联维护计划、维修方案、备品信息和上下游关联，用于辅助业主进行日常的维护维修工作，同时为应急处理提供决策支持和相应的工具。9）基于BIM的信息管理系统在公司原有的信息系统中增加专门的BIM模块，将建立的预算模型及施工模型及时上传，其中施工模型中各构件与施工信息（构件的施工时间、检验批、原材料的合格证、钢筋原材、直螺纹、混凝土试块、钢结构焊缝等试验资料、设计变更单、工程洽商单、结构验收单等资料）相关联，实现公司层面对项目的掌控与管理。并以此为基础，使整个模型形成一个数据库。既实现了资料的数字化，更能实现方便的检索与定位。10）BIM数据协同系统利用云数据中心同步共享BIM数据。各部门、各岗位按需共享，直接调用模型及数据，提高协同效率，为决策提供依据。过程中服务器积累上传数据，进行数据二次挖掘，方便后续应用。11）基于BIM的总包管理接口的课题研究与清华大学合作，研究基于BIM的总包管理接口课题研究。设计监理一个总包管理BIM平台，为各专业及队伍提供总包管理BIM结构平台。12）基于BIM的顶模设计运用Revit建立3D节点和构件模型，通过确定的构件和节点的模型进行组合，模型建立完成后，运用navisworks对进行碰撞检查，对相互冲突的地方重新优化设计。将顶模各标准构件进行预拼装，为现场实际安装提供参考。（2）BIM应用实施过程1）Revit模型与Navisworks、Project、Visio软件结合来进行4D进度施工模拟，实现进度计划与模型的关联，从而更好的实现进度优化、工期优化的效果。1）Revit模型与Navisworks、Project、Visio软件结合来进行4D进度施工模拟，实现进度计划与模型的关联，从而更好的实现进度优化、工期优化的效果。2）资源投入分析基于BIM模型，对拟投入的人力、材料、机械进行反向计算和定量分析，以确保在满足施工需要的前提下合理配置资源。将BIM模型，结合进度计划形成各阶段的人、材、机的需求信息，优化劳务人员和材料的分配，辅助编制科学合理的资源投入计划。3）安全分析结构安全分析结构横向位移分析4）钢柱节点深化设计牛腿示意图节点钢筋排布多节点对比钢柱整体模型圆管柱柱脚节点模型圆管柱—梁节点模型5）可视化指导施工、方案对比与交底可视化助于土方开挖、集水坑优化、钢筋翻样、交底、算量（混凝土）；底板集水坑优化：提高了整个项目的阅图效率和沟通效率，同时明显降低基坑开挖过程中的错挖、超挖等情况，减少了返工、换填等补救措施，降低施工成本。6）机电安装应用管道竖向综合排布管道竖向综合排布管道水平综合排布管道水平综合排布管道排布西部节点图管道排布西部节点图7）试验柱工艺模拟对比利用BIM可视化特点，建立方案模型，模拟方案施工过程，找到可能存在的问题，可视化视频技术交底。提供试验柱施工方案的文字资料、视频、电子图、蓝图等，协调设计方、业主的工作。利用BIM可视化特点，建立方案模型，模拟方案施工过程，找到可能存在的问题，可视化视频技术交底。提供试验柱施工方案的文字资料、视频、电子图、蓝图等，协调设计方、业主的工作。8）基于BIM的顶模设计平台贝雷片连接件3D设计：运用Rvite建立想象中的3D节点和构件模型，集中讨论，确定方案；通过确定的构件和节点的模型进行组合，选取符合本项目的特点的最优化方案，最后生成二维图纸。贝雷片的连接柱头节点液压顶升系统挂架系统桁架平台系统平台贝雷片连接件3D设计：运用Rvite建立想象中的3D节点和构件模型，集中讨论，确定方案；通过确定的构件和节点的模型进行组合，选取符合本项目的特点的最优化方案，最后生成二维图纸。贝雷片的连接柱头节点液压顶升系统挂架系统桁架平台系统顶模走道板及防护图挂架楼楼梯图顶模整体模型图顶模挂架局部图可视化模型解决了施工人员对图纸理解困难的问题，极大提高了施工效率，减少返工。顶模液压顶升系统图顶模碰撞检查图碰撞检查：模型建立完成后，运用Navisworks对液压顶升系统、挂架系统和平台系统之间进行碰撞检查，对相互冲突的地方进行重新优化。顶模走道板及防护图挂架楼楼梯图顶模整体模型图顶模挂架局部图可视化模型解决了施工人员对图纸理解困难的问题，极大提高了施工效率，减少返工。顶模液压顶升系统图顶模碰撞检查图碰撞检查：模型建立完成后，运用Navisworks对液压顶升系统、挂架系统和平台系统之间进行碰撞检查，对相互冲突的地方进行重新优化。预安装：本顶模设计定义为标准装配式顶模体系，运用BIM将各标准构件进行预拼装，为现场实际安装提供参考。实时漫游：通过漫游实时体验各系统是否达到使用功能要求。如楼梯、挂架走道等。预安装：本顶模设计定义为标准装配式顶模体系，运用BIM将各标准构件进行预拼装，为现场实际安装提供参考。实时漫游：通过漫游实时体验各系统是否达到使用功能要求。如楼梯、挂架走道等。本工程屋顶皇冠结构采用四根天线采用竖向钢桁架的形式，底部通过水平桁架传力至主体结构，与基座部分通过多道水平支撑连接。通过BIM建模并做施工动画模拟，直观反映屋顶皇冠结构效果图，即能显示出现场施工工序，又能有效展现出塔吊换拆过程。通过实况模拟保证了施工方案的可实施性。9）屋顶皇冠BIM应用通过Rvite对现场高支模区域和复杂钢筋节点进行建模，通过Navisworks对现场管理人员和工人进行技术交底，工人可随意对模型进行横立剖进行查看，极大的解决了工人理解困难的问题。本工程屋顶皇冠结构采用四根天线采用竖向钢桁架的形式，底部通过水平桁架传力至主体结构，与基座部分通过多道水平支撑连接。通过BIM建模并做施工动画模拟，直观反映屋顶皇冠结构效果图，即能显示出现场施工工序，又能有效展现出塔吊换拆过程。通过实况模拟保证了施工方案的可实施性。通过Rvite对现场高支模区域和复杂钢筋节点进行建模，通过Navisworks对现场管理人员和工人进行技术交底，工人可随意对模型进行横立剖进行查看，极大的解决了工人理解困难的问题。6.3BIM技术应用整体效果和效益（1）在土方开挖及基础底板阶段的应用：提高了整个项目的阅图效率和沟通效率，同时明显降低基坑开挖过程中的错挖、超挖等情况，减少了返工、换填等补救措施，根据以往施工经验，如采用传统放线施工开挖，超挖及错挖土方量约为60立方米，施工前进行BIM三维建模，模拟基坑中电梯坑及集水井坑开挖后的控制点坐标，根据坐标放线并实时控制，减少了开挖期间错挖及超挖现象，工程实施最终超挖及错挖量约为10立方米。同时根据局部深坑分布，计算开挖量，合理布置开挖机械位置，避免机械多次倒运破坏深坑侧壁的影响。（2）在钢结构节点深化方面的应用：由于本工程钢结构结点复杂，钢筋分布较密，且直径较粗，梁及柱钢筋直径由25-40mm不等，结点处理复杂，原有设计未考虑到钢筋排布与钢结构结点的配合布置，导致部分结点设计无法施工，项目通过BIM建模，对节点模型做碰撞检查，提出深化设计建议，模拟施工方法，极大程度的减少了施工难度，提升施工效率。（3）在顶模设计阶段的应用：由于项目顶模为标准组合式，由几种标准化贝雷架组拼形成平台体系，顶模平台布置受剪力墙分布约束大。运用BIM设计顶模，通过确定的构件和节点的模型进行组合，通过碰撞检查进行顶模结构优化调整，选取符合本项目剪力墙的特点的最优化方案，最后生成2D图纸，运用于顶模加工。顶模设计中将模型中所有标准构件建立成族，形成标准族库，并将设计经验进行分享，运用于其他项目进行推广应用，明显缩短顶模设计周期，减少顶模设计的出错率。由于顶模一般只用于超高层，对项目管理人员及施工队伍比较陌生，顶模安装安装过程中通过可视化交底，碰撞检查、实时漫游、预拼装动画的应用，增强了管理人员及操作工人在顶模安装前的模型印象、为顶模安装提供了强有力的支撑。6.4取得的经验及教训经验：1、通过可视化技术交底可大大增强现场复杂工程的可实施性，可视化交底应结合各软件特点进行综合应用，如本项目三维可视化交底在结构复杂部位利用3dsmax渲染效果强的特点进行交底。2、模型建立越详细，提前