BIM技术在体育馆施工项目中的应用

PAGE22PAGEPAGEBIM技术在体育馆施工项目中的应用设计总说明BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型，即在建筑设计、施工、运维过程的整个或者某个阶段中，应用三维和四维信息技术，进行协同设计、协调施工、虚拟仿真、工程量计算、造价管理、设施运行的技术和管理手段。本设计是本人结合生产实习中的工作体会以及工作单位的工作理念，对南方科技大学体育馆施工项目进行BIM技术的应用，该设计任务来源于广东工业大学华立学院的本科毕业设计环节。它以《广东工业大学华立学院本科生毕业设计（论文）手册》、《广东工业大学华立学院本科生毕业设计（论文）任务书》和建筑工程有关规范为设计标准，以全面、实用、创新为设计原则，运用BIM技术对工程项目的指导施工，力求在实际的施工管理中起到一定的参考价值。本设计在应用BIM技术方面中，分别介绍了BIM模型、碰撞检测、净高分析、洞口预留预埋优化、管综深化调整、BIM施工指导、沟通协调及竣工交付运维等方面；在实施综合管理中，介绍了BIM协调机制及BIM实施评价体系。关键词：建筑信息模型，全过程应用，优化施工GeneralDesignDescriptionBIM(BuildingInformationModeling)referstothetechnologyandmanagementmeansofcollaborativedesign，coordinatedconstruction，virtualsimulation，quantitycalculation，costmanagementandfacilityoperationbyapplyingthree-dimensionandfour-dimensionInformationtechnologyinthewholeoracertainstageofarchitecturaldesign，construction，operationandmaintenance.ThisdesignistheapplicationofBIMtechnologytothegymnasiumconstructionprojectofsouthuniversityofscienceandtechnologybasedonmyworkexperienceinproductionpracticeandtheworkphilosophyoftheworkunit.Thedesigntaskcomesfromtheundergraduategraduationdesignofhualicollegeofguangdonguniversityoftechnology.ThedesigntaskcomesfromtheundergraduategraduationdesignofHualiCollegeofGuangdongUniversityofTechnology.Itwith"Bachelor'sGraduationDesign(Thesis)HandbookofHualiCollegeGuangdongUniversityofTechnology"，"Bachelor'sGraduationDesign(Thesis)TaskStatementofHualiCollegeGuangdongUniversityofTechnology"andtherelevantcriteriafordesignoftheconstructionengineeringstandard，comprehensive，practicalandinnovationasthedesignprinciple，theuseofBIMtechnologytoguidetheconstructionoftheproject，aimingattheactualconstructionmanagementplayacertainreferencevalue.IntheapplicationofBIMtechnology，thisdesignintroducesBIMmodel，collisiondetection，netheightanalysis，optimizationofholereservationandembedded，deepeningadjustmentofpipeharness，BIMconstructionguidance，communicationandcoordination，completion，delivery，operationandmaintenance，etc.Intheimplementationofcomprehensivemanagement，BIMcoordinationmechanismandBIMimplementationevaluationsystemareintroduced.Keywords:Buildinginformationmodeling，Thewholeprocessapplication，Tooptimizetheconstruction目录TOC\t"章标题,1,节标题,2,条标题,3"\h\u1、项目简介 12、应用BIM技术 22.1、创建BIM模型 22.1.1场地模型 22.1.2土建模型 42.1.3机电模型 72.2、碰撞检测 112.2.1Navisworks软件中的碰撞检测 122.3、净高检查 182.4、洞口预留预埋优化 192.5、管综深化调整 212.6、BIM施工指导 232.7、沟通协调 252.8、竣工交付运维 293、设计心得 35参考文献 361PAGEPAGE36项目简介工程名称：南方科技大学体育馆建设工程项目施工总承包工程建设地点：广东省深圳南山区建设单位：深圳市建筑工务署工程管理中心使用功能：体育馆面积指标：总用地面积：7075.32㎡；总建筑面积：9733.76㎡建筑总高度为：25.4m建筑性质：多层公共建筑（单层），小型丙级体育馆，座位数2004个所属气候分区：ⅥA夏热冬暖地区南方科技大学体育馆项目位于深圳市南山区西丽镇塘朗山片区，项目基地位于南方科技大学规划用地D-2地块，地下室1层，地上4层，结构类型为框架结构，屋顶为钢桁架结构，建筑耐火等级二级，人防工程等级易地建设。工程场地东侧为自然山体，有6~8米断面高差，山体自然植被情况良好，建筑物紧贴山体而建。整个外立面围护均为玻璃幕墙，楼板采用钢与混凝土组合楼板体系。图1.1该项目区域鸟瞰图2、应用BIM技术本项目要求实施BIM技术进行施工全过程的协同与管理。合理协调各阶段工作，提高效率，提高质量，实现与发包人、设计、设备供应、专业分包、劳务分包等相关企业无缝对接及应用、协同、共享。在本工程中，按招标要求，所列内容必须建立BIM模型，并利用BIM模型进行所要求的相关工作。2.1、创建BIM模型2.1.1场地模型随着建筑业的发展，对项目的组织协调要求越来越高，项目周边环境的复杂往往会带来场地狭小、基坑深度大、周边建筑物距离近、绿色施工和安全文明施工要求高等问题，并且加上有时施工现场的作业面大，各个分区施工存在高低差，现场复杂多变，容易造成现场平面布置的不断变化，且变化的频率越来越高，给项目现场合理布置带来困难。图2.1体育馆施工周边复杂地形图BIM技术的出现给平面布置工作提供了一个很好的方式，通过应用工程现场设备设施族资源，在创建好工程场地模型与建筑模型后，将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到Revit软件中，使用软件中的场地建模选项建立三维的现场场地平面布置，并通过参照工程进度计划，可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况，灵活地进行现场平面布置，实现现场平面布置合理、高效。图2.2创建场地表面选项图2.1体育馆施工场地模型2.1.2土建模型该大型项目中，模型的建立涉及专业多、楼层复杂、构件多，BIM模型的建立一般是分层、分区、分专业。这就要求BIM团队在建立模型时应遵从一定的建模规则，以保证每一部分的模型在合并之后的融合度，避免出现模型质量、深度、材质等参差不齐的现象。图2.3复杂的结构平面图图2.4体育馆立面图根据平面图及立面图，我们分专业、分层次地对模型进行建模。图2.5体育馆结构模型图2.6体育馆建筑模型2.1.3机电模型机电模型中包含了多种专业，如给排水、电气、强电、弱电和暖通等专业，同样地，我们需要分专业绘制模型。图2.7排水系统图图2.8电力系统图图2.9体育馆机电模型在建模过程中，我们需要查找出图纸中错漏碰缺等问题，同时记录。以BIM模型作为沟通的平台，更好的与业主、设计、监理单位进行图纸问题沟通，直观快捷地确定解决方案，提前解决问题，减少设计变更。图2.10报告图纸设计不规范图2.11报告图纸缺失我们现在基本完成了创建BIM模型，BIM模型是BIM应用的基础，需要不断完善BIM模型才能继续进行下一阶段，通过导出视频，我们可以直观地看到该模型三维展示。图2.12模型三维展示（扫描二维码可观看）2.2、碰撞检测在综合了土建、管线及设备的BIM模型基础上，即可进一步进行管线的碰撞检测。我们将使用Revit软件进行简单的碰撞检测，实现模型内按类别区分的硬碰撞检测，再通过Navisworks软件来实现自动化的碰撞检测，并给出检测报告逐一列出各碰撞点的情况。对管线碰撞检测结果报告进行输出，还可以对管线进行间隙碰撞检测及报告项目与碰撞模型对照查看等。图2.13使用Revit软件进行碰撞检测2.2.1Navisworks软件中的碰撞检测1.分专业创建三维模型后，在Revit软件中导出nwc格式文件。图2.14Revit软件中导出nwc格式文件分专业导出nwc文件后，基于同一原点的各专业模型在Naviswork平台上进行整合。图2.15在Navisworks软件中整合模型按照检测流程先后顺序，实施各专业间的碰撞检测。图2.16Navisworks软件中的碰撞检测设置图2.17运行检测后的碰撞结果导出碰撞检测报告，定位碰撞点。图2.18碰撞检测报告通过检测报告找到碰撞点，调整模型，消除碰撞，完成模型深化设计。图2.19管线碰撞优化前图2.20管线碰撞优化后

在应用过程中，整个综合管线设计周期应用BIM技术作为设计、检测手段，由于碰撞检测结果由各构件的实际空间位置经过计算得出，碰撞结果可以全面、精确、无遗漏，碰撞数量从设计初始汇总经过检测对结果逐一检查，管线碰撞全部解决。同时，在此过程中，我们可以借助一些插件软件辅助调整碰撞点，以达到快速高效地优化BIM模型。图2.21管综优化插件图2.22桥架优化前图2.23桥架优化后因图纸设计问题，无法调整的碰撞点，列出问题报告。图2.24碰撞检测报告2.3、净高检查在机电方面，管线交叉密集，排布复杂，很容易出现净空不足的现象。利用BIM技术，通过对管线进行优化，减少不必要的管线碰撞，满足管线净空要求，从而避免后期在施工出现返工现象。同时记录与设计方、施工方沟通，并讨论解决方案，提前解决问题减少设计变更。在净高检查中，我们使用的软件为Navisworks软件，该软件在审阅视图中有点到点、点直线、角度、区域等方面的测量，通过该软件能直观地看到两点之间的距离为多少，从而去判断是否符合净高要求。图2.25Navisworks软件中的测量选项图2.26使用软件测量净高图2.27优化前图2.28优化后2.4、洞口预留预埋优化在结构专业前期建模中，预留洞口牵涉到与机电专业的配合，项目中对模型进行预留洞口出图工作，并根据模型进行设备管线与结构预留洞口之间的校核工作，找出问题点。提交设计单位进行修改、确保设备管线能准确定位到预留洞口中，把施工中可能出现的问题消灭在BIM模型中。图2.29楼板预留洞口同样地，我们借助开洞插件，可以实现一键开洞，方便快捷，达到快速高效地深化模型，减少工作量。图2.30开洞插件图2.31墙体预留洞口图2.32桥架预留洞口2.5、管综深化调整各专业分包之间的组织协调是建筑工程施工顺利实施的关键，是提高施工进度的保障，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，不可避免地存在很多局部的、隐性的、难以预见的问题，容易造成各专业在建筑某些平面、立面位置上产生交叉、重叠，无法按施工图作业。传统CAD手段检测管线碰撞由于人工检测的局限性，检测结果有遗漏的情况普遍存在，这些遗漏的碰撞全部积累到实际管线安装现场实地实施时才能发现，增加了现场安装难度甚至造成返工。因此传统的综合管线施工图作为现场管线安装的施工指导已不能完全实现综合管线设计的目的。优势具体体现在：（1）BIM模型将所有专业整合在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、标高方向上的碰撞是关注的重点。模型按照真实尺寸进行建模及设置保温层，使精确最大化。（2）整体项目各专业建模并协调优化，三维模型可在任意位置剖切大样及轴测图，观察并调整该处管线的标高及碰撞情况。（3）管线综合后确定各楼层吊顶高度，配合精装修工作的展开。（4）BIM模型管线综合后还可进行实时漫游、重要节点观察批注等。（5）由于BIM模型已集成了各种设备管线的信息数据，因此还可以对设备管线进行较为精确的列表统计。通过在综合管线设计中对BIM技术进行实例应用，由BIM作为碰撞检测依据枚举模型中构件的空间数据通过计算得出，避免了人工检测的遗漏，作为现场施工的指导依据，能全面、精确地体现设计意图，最大化体现综合管线设计的初衷。图2.33优化前图2.34优化后通过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，可以减少因技术错误和沟通错误带来的协调问题，大大减少返工，节约施工成本。2.6、BIM施工指导机电安装管线复杂，在指导机电施工的管线安装工作中，应该形成管线安装节点详图，指导施工。图2.35管线安装节点详图图2.36预留预埋图纸单单以二维图纸施工是难以猜测管线的复杂程度，甚至在施工过程中各施工队没有及时的沟通好，安装时候容易出现问题。通过BIM模型可以清晰管线安装节点位置具体定位，以模型和二维图纸结合施工模拟工艺辅助指导施工。图2.37二维图纸图2.38三维模型图2.39三维模型与现场施工对比2.7、沟通协调为了保障设计与施工信息传递，由施工方组织BIM咨询单位及建筑设计院召开基于BIM设计专题会议，打通设计与施工有效的信息传递，解决设计图纸上的缺陷，优化施工方案。图2.40BIM专题会议-1图2.41BIM专题会议-2通过会议讨论，施工单位、设计单位、咨询单位等人员可以及时了解该项目的实时情况，对于一些设计交底和图纸会审，能够在当场提出讨论，提高工作效率，减少工人返工，及时跟进施工进度。图2.42会议纪要2.8、竣工交付运维对比传统的竣工图纸，竣工模型能更直观的，准确，快速找寻物件的所有相关信息，能省去不必要的找寻翻阅资料、查阅图形和学习认识时间。所以对比传统2D的竣工图与文档模式，竣工模型在实现共享信息，协同管理，提高运营效率上有优势。用模型更新更改信息，保证了各个平面图，直观图，剖面图的一致性，省去了查验比对一致性的一个复杂环节。建筑周期从设计到施工完成，中间产生的海量变更信息，都可以事无巨细的存储在模型中，并且实时更新。在这一阶段，我们使用的是Twinmotion软件，Twinmotion软件可以通过Revit模型项目中创建高清图像、高清视频。通过安装单机版，可以随时导出项目为.EXE文件，该文件可以作为交互3D模型被客户端访问。该软件适用于后期渲染图片及制作动画视频，相较于lumion软件对电脑的要求低一点，该软件还能渲染出全景图，可通过720云系统在手机上浏览。以下讲解Twinmotion软件的操作：1.在Revit软件中打开已创建好的模型文件，通过Revit插件——Twinmotion导出器，导出Twinmotion软件适配的fbx格式。图2.43Twinmotion导出器2.在Twinmotion软件中，导入fbx格式的文件。图2.44Twinmotion中导入文件

3.因Revit软件中的材质库为系统自带，不真实也不完善，在Twinmotion软件中我们需要对模型的材质进行重新贴图，使其更加符合真实场景。图2.45进行材质更换及贴图4.因周边场景环境复杂，这时可以使用Twinmotion软件中的加载环境功能，通过定位到项目的实时位置，从而生成模型周边的真实环境，让业主方更加身临其境。图2.46加载环境功能5.完善模型及场景后，在Twinmotion软件中即可导出体育馆图片、体育馆动画及全景图等，方便快捷，一键生成。图2.47生成图片及动画

导出动画后即可观看完整三维竣工模型。图2.48三维竣工模型图2.49模型室内漫游3、设计心得本项目设计、施工阶段采用BIM技术，整体优化设计方案、提升设计质量，减少施工过程的变更，提高工程品质。通过以上BIM技术的实施应用，预计能为本项目取得以下几点主要经济效益：（1）90%的图纸错误排除；（2）60%的返工减少；（3）10%左右的工期节省；（4）质量安全管理能力显著加强；（5）项目协同能力大幅提升，项目管理人员工作强度减轻；（6）竣工BIM模型，为后期业主方运维提供价值。在该设计中，通过BIM技术很好的解决了专业间设计的矛盾和不规范等问题。BIM软件对于管线碰撞的检测，可以全面检测到各专业之间的碰撞问题，并导出问题报告给各专业人员调整优化。加快了施工进度，避免了不必要的返工。对管线标高进行全民精准的定位，并且以技术手段直观反映净高的分布状态，发现影响净高的问题，进而优化设计，控制净高。虽然目前BIM技术的发展仍处于初级阶段，但我国住房与城乡建设部也在近几年陆续出台相关政策给予支持，在2018年，BIM