基于BIM技术的超高层超大型综合体智慧建造管理

基于BIM技术的超高层超大型综合体智慧建造管理合肥恒大中心项目施工总承包工程——CONTENTSPAGE目录页工程概况PROJECTOVERVIEW一单位简介INTRODUCTION二团队组织TEAMORGANIZATION三软硬件环境SOFTWAREANDHARDWAREENVIRONMENT四BIM应用及效果BIMAPPLICATIONANDEFFECTS五工程概况PROJECTOVERVIEW一龙图杯建设单位设计单位监理单位施工单位工程概况一合肥恒大中心C\D地块项目位于合肥市滨湖新区CBD核心区，规划用地性质为商业用地，地块东侧400m临近主干道包河大道，西侧一公里庐州大道下有在建的地铁。合肥恒大中心项目定位为集办公、酒店、服务式酒店为主的超大型城市综合体。其中主塔楼主要用于办公、服务式酒店，裙楼主要用于商业和会议，地下室主要作为商业及停车区等。4合肥华东建筑设计研究总院恒大地产集团有限公司工程概况一恒大中心项目分两个地块，其中：C地块总建筑面积43.5万平方米，塔楼部分地下4层，地上108层，建筑高度518m，合同总价约35.05亿；D地块总建筑面积47.8万平方米，由4栋塔楼呈逆时针逐渐升高布置，其中D4塔楼建筑高度298m，合同总价约35.17亿。5C：108层，518mD4：60层，298mD3：51层，248mD2：29层，166mD1：20层，99m单位简介INTRODUCTION二龙图杯单位简介二公司拥有房屋建筑工程施工总承包特级资质，地基基础工程、起重设备安装、电子与智能化工程、消防设施工程、环保工程、建筑装修装饰工程、建筑机电安装、建筑幕墙工程等壹级资质。7公司以承建“高、大、精、尖”项目为主，在超高层建筑领域成为业界领先，广州东塔（539米）、合肥恒大中心（518米）、广州西塔（440.85米）、深圳京基100（441.8米）、贵阳金融商务区双子塔（377米）等一大批地标性建筑均由公司主力承建，被誉为“超高层专业户，地标制造专家”。中建四局第六建筑工程有限公司获“中华人民共和国国家科学技术奖”获中国建筑业协会“第五届全国建筑业企业管理现代化创新成果”一等奖获“2014年龙图杯BIM大赛”一等奖获中国建筑业协会“全国第一届工程建设BIM应用大赛”一等奖公司总部大楼深圳京基100大厦（441.8m）中天·未来方舟合肥恒大中心（518m）贵阳花果园双子塔（334.3m）广州东西塔（539m、440.75m）国家科学技术奖励证书单位简介二广州威震技术服务公司，属创新型企业，公司成立于2012年。整合多年累积的建筑漫游、施工动画经验，借助BIM技术全国政策推动，向项目BIM咨询服务靠拢，成功转型。切实为业主、房地产、施工等单位提供基于BIM技术应用的解决方案。公司BIM团队技术力量雄厚，BIM技术实施及应用经验丰富，先后在全国服务数十个BIM技术应用于设计、施工、运维的项目。

公司BIM技术团队由具备一定的现场施工经验的，且熟练掌握Revit、Navisworks、3DMAX、Lumion、广联达BIM5D、Tekla等软件操作能力的建筑、结构、机电、幕墙等专业建模、分析的BIM工程师组成,并具备完成多个复杂架构大型项目的经验。8团队组织TEAMORGANIZATION三龙图杯团队组织三10BIM组织架构恒大集团有限公司（业主）施工总承包（BIM模型信息整合）土建团队（土建建模团队）钢构分包（钢构模型）机电分包（机电模型）幕墙分包（幕墙模型）其他分包（其他专业模型）中建四局六公司BIM中心软硬件环境SOFTWAREANDHARDWAREENVIRONMENT四龙图杯软硬件环境四Revit12Navisworks3DMaxRhinoTeklaLumioniTWO平台鲁班平台广联达建模及应用软件：管理平台：软硬件环境四13办公环境与硬件：BIM应用及效果BIMAPPLICATIONANDEFFECTS五龙图杯15BIM应用及效果五方向：建模辅助审图，消除信息孤岛，解放“对图”安全、进度、质量（可视化、分析、追踪）管理机电、钢构“数字化工厂预制、装配式现场施工”成本管理实时、动态，可追溯产品实景提前体验，满足客户的定制化沉浸式体验需求运维阶段提供与现场高度统一竣工模型，交付业主使用顺应行业发展趋势，将BIM技术手段嵌入项目管理，制定BIM实施制度、技术标准，在协同工作平台下，实现项目建设信息的全面、共享、协同，动态化管理产品信息、进度、质量及成本。应用目标：16BIM应用及效果五基本应用点：BIM技术辅助图纸会审方案对比分析可视化施工阶段场地布置后浇带支撑方案可视化交底施工方案模拟大体积混凝土施工方案附着塔吊内爬模架爬升模拟钢结构施工方案模拟深化设计深化设计流程碰撞检查、空洞检查、净高分析机电深化设计出图、预留预埋套管洞口钢结构深化设计出图、指导加工生产及施工二次结构、砌体施工深化、工程量统计幕墙深化设计、碰撞检查、工程量统计、下料单及施工应用安全体验馆设计布置BIM集成应用资料管理进度管理材料管理成本管控质量安全管理iTWO平台应用创新应用点：新一代智能顶模系统集成应用BIM应用-新一代智能顶模系统介绍BIM应用-顶模钢结构数字化加工BIM应用-塔吊标准节与顶模立柱二合一方案优化BIM应用-顶模系统安装模拟BIM应用-顶模系统缩尺试验BIM应用-顶模系统监测管理BIM应用-顶模系统监测平台BIM应用-公司联合开发手机端监测APP鲁班、iTWO双平台管理应用沉浸式体验物联网技术-二维码应用信息化技术应用-公众号交流平台1.BIM技术辅助图纸会审基于BIM的图纸会审会发现传统二维图纸会审所难以发现的许多问题，基于BIM的图纸会审是在三维模型中进行的，相关专业人员开始依据施工图纸创建施工图设计模型，在创建模型的过程中，发现图纸中隐藏的问题，在完成模型创建之后通过软件的碰撞检查功能，进行专业内以及各专业间的碰撞检查，发现图纸中的设计问题，在多方会审前将图纸中出现的问题在三维模型中进行标记，各工程构件之间的空间关系一目了然，在多方会审过程中，将三维模型作为多方会审的沟通媒介，对问题进行逐个的评审并提出修改意见，大大地提高了沟通效率。BIM应用及效果五172.方案对比分析：施工阶段场地布置根据不同施工阶段，利用BIM技术对施工场地进行协调管理，检验施工场地布置的合理性，优化场地布置，指导现场实施。区域堆场优化前后对比主体结构施工阶段施工场地布置地下结构施工阶段施工场地布置场地大门BIM应用及效果五18现场实景2.方案对比分析：后浇带支撑方案建立后浇带素混凝土回顶方案模型，通过计算分析对比，与结构一同浇筑素混凝土替代原后浇带支撑架体，降低材料租赁费用，保证结构安全，加快工程进度。通过素混凝土替代原后浇带支撑架体预计可节省经济效益59.6万。后浇带素混凝土回顶方案模型BIM应用及效果五后浇带素混凝土回顶现场照片传统后浇带回顶方式优化创效立项书对比19临边洞口安全防护施工分区可视化交底预留洞口外框钢柱（圆柱）钢筋绑扎交底会议照片BIM应用及效果五20现场临边防护3.可视化交底3.可视化交底通过软件建模，针对复杂节点的内部构造进行演示，提前发现设计、施工问题，对施工班组进行三维可视化技术交底，避免返工，提高施工效率、节约施工成本、确保施工质量。BIM应用及效果五核心筒钢板剪力墙深化设计核心筒钢板剪力墙钢筋绑扎剪力墙暗梁箍筋焊接外框钢柱深化设计外框钢柱型钢与钢筋节点塔吊基础、附着钢梁深化设计214.施工方案模拟:大体积混凝土浇筑施工方案D4塔楼底板浇筑方向及输送泵、混凝土搅拌车摆放位置利用BIM技术对进行大体积混凝土浇筑方案模拟，对输送泵、混凝土搅拌车等大型机械摆放位置进行合理规划，对不同时段机械设备投入量进行分析；动态展示混凝土的浇筑过程，使现场施工人员直观的了解施工过程中相关的工艺、工序等信息；确保施工质量，提高施工效率。5小时工况10小时工况30小时工况20小时工况混凝土搅拌车定位信息系统BIM应用及效果五224.施工方案模拟:附着塔吊内爬模架爬升模拟利用BIM技术对附着塔吊内爬模架进行爬升模拟，直观详细的展现出模架爬升的工艺及爬升过程中需要注意安全事项，对施工班组进行可视化交底，提前做好预防措施，确保模架爬升顺利进行。BIM应用及效果五23结构体系4.施工方案模拟:钢结构施工方案模拟塔楼主要根据结构形式分成外框架、核心筒劲性柱+钢板墙、环带桁架和伸臂桁架、塔冠几大部分。外框及桁架层塔楼分布有7道环带桁架和3道伸臂桁架，外框钢结构主要包括8根外框王字形劲性钢骨柱、8根外框十字形劲性钢骨柱和外框钢梁结构。裙房钢结构BIM应用及效果五整体钢结构（不含钢梁）外框巨柱钢骨核心筒钢板剪力墙桁架结构裙房屋面钢结构为8榀桁架+连系梁。24钢板剪力墙、外框钢骨安装模拟1.采用土建TC7030塔吊在地下室底板钢筋绑扎时安装好钢柱定位螺栓3.采用一台ZSL2700塔吊首节柱结构，钢柱采用刚连接，保证钢柱精度6.按上述方法完成塔楼地下室结构安装BIM应用及效果五1.对称安装两根外框巨柱3.顺时针对称安装相邻外框巨柱6.按上述方法顺时针完成余下钢柱和钢梁的施工桁架钢结构安装模拟251.核心筒安装至52F，安装53F和54F核心筒钢骨柱3.按上述安装方法继续向上安装核心筒内伸臂桁架结构6.安装四个角部劲性钢骨柱核心筒钢骨安装模拟塔楼塔冠钢结构安装模拟6.拆除胎架，拆解屋面吊，塔冠安装完成1.使用M440D塔吊对北侧塔冠水平连系桁架逐层安装。2.设置胎架，安装东北角塔冠桁架。根据裙房屋盖结构特点，采用汽车吊在楼板原位拼装、整体提升，部分嵌补件高空散件安装的施工方法。使用2台25t汽车吊，由屋盖中部各自向东、西两侧拼装，桁架拼装完成后采用柱顶提升器提升就位，在整体完成提升后进行屋盖与混凝土结构连系梁高空补装。裙房桁架地面拼装示意图1.两台25t汽车吊由17轴、18轴开始拼装桁架2.两台25t汽车吊同时安装17轴、18轴间桁架连系梁3.补装16与17轴、18与19轴间桁架连系梁4．依照上步完成14轴、21轴桁架及对应桁架间连系梁安装5.安装提升器，对提升设备进行检查，准备提升6.逐级进行提升，做好过程监控7.提升到达目标位置，进行桁架端部杆件嵌补，与结构连接为整体8.拆除提升设备，使用25t汽车吊进行屋盖边侧连系梁安装BIM应用及效果五裙房钢结构安装模拟26

5.深化设计：BIM应用操作流程BIM应用及效果五施工图深化设计阶段BIM应用的操作流程图275.深化设计：各专业模型幕墙模型各专业整合模型钢构模型机电综合模型土建模型BIM应用及效果五285.深化设计：碰撞检查、孔洞检查、净高分析BIM应用及效果五碰撞检查孔洞检查净高分析29共检查碰撞点3205条，其中315个碰撞点可留预处理，1485个碰撞点需机械拆除处理，1440个碰撞点通过图纸优化可避免。5.深化设计：BIM工作报审BIM应用及效果五BIM工作计划报审表30BIM

碰撞检查报告BIM碰撞检查报告5.深化设计：机电管线BIM应用及效果五315.深化设计：预留预埋套管及洞口剖面展示三维展示预留套管明细表BIM应用及效果五325.深化设计：机电管线出图机电综合平面图机电综合大样图电气平面图暖通管线平面图消防、给排水平面图预留套管、预留洞口平面图BIM应用及效果五33BIM应用及效果五34钢板剪力墙及钢梁深化设计钢柱深化设计钢柱深节点图、构件清单钢板墙平面布置图钢板墙深化节点图、构件清单5.深化设计：钢结构出图模拟现场吊装巨柱、伸臂桁架、环桁架电脑模拟预拼装5.深化设计：钢结构预制加工拼装BIM应用及效果五工序工艺模拟交底35BIM应用及效果五36现场照片钢板剪力墙吊装巨柱、桁架拼装5.深化设计：二次结构、砌体施工利用BIM技术提前完成二次结构、砌体的优化组合方案，对墙体进行编号，形成平面排砖指引图，出具每一个编号对应的砌体工程量，指导商务部采购不同型号的砌块量；对现场施工班组进行砌块排布交底，避免材料浪费，提高砌体施工质量。BIM应用及效果五37结构复核、碰撞检查幕墙和土建碰撞校核

幕墙和管线碰撞校核立柱密封腔体被破坏垂直方向管线过长立柱密封腔体被破坏保留腔体的完整管线长度最短BIM应用及效果五385.深化设计：幕墙碰撞检查利用BIM软件对幕墙单元板块深化设计，建立整体幕墙BIM模型，进行各专业碰撞检查，对各专业间相互矛盾的地方及时讨论做出调整，避免返工而耽误工期，根据模型提取单元板明细表形成材料下料单，生成构件加工图，指导幕墙加工。BIM应用及效果五幕墙单元族统计明细生成下料单单元组合圆弧处幕墙导出三维坐标提供测量放线准确的依据395.深化设计：幕墙工程量统计、下料单、指导施工6.安全体验馆设计布置BIM应用及效果五项目用地紧张，决定D2塔楼一层，设置安全体验馆、通过对现场测量，在实际数据基础上进行安全体验馆设计，合理利用空间。40安全带、移动操作平台模型安全带体验区实景消防设施体验平台模型消防设施体验展示区质量安全体验区平面布置图质量安全体验区三维布置图项目人员及时将图纸、规范、合同、进度、质量、安全等工程资料信息，及时上传至鲁班管理平台，将工程资料与模型进行关联，实时查看模型构件所对应的工程资料信息，也可以通过资料信息反查模型构件，便于工程资料的管理与查找，工程资料储存于云端，避免工程资料的遗失。BIM应用及效果五7.BIM集成应用：资料管理41鲁班管理平台资料目录图纸上传，移动查看施工资料，随时调阅在鲁班管理平台中将进度计划与BIM模型相关联，通过计划进度与施工员上传的实际进度对比，实时反映现场进度的偏差情况，生产经理找出进度滞后的施工任务，及时做出调整。通过LuBanPlan将进度计划与模型关联BIM应用及效果五7.BIM集成应用：进度管理42挂接模型与施工进度计划施工进度计划4D模拟展示通过PC端沙盘模式或者手机端定义模型状态将实际施工进度与模型关联BIM应用及效果五7.BIM集成应用：进度管理43实际进度展示手机端输入构件实际进度电脑端输入构件实际进度实际进度与对应工程量电脑端输入构件实际进度将鲁班算量软件处理好的模型导入鲁班管理平台，可实现按不同时段、不同区段提取工程量，也可根据生成的工程量报表反查模型，实时查看模型构件所对应的工程量信息，根据施工进度导出相应的工程量信息，指导商务部门根据工程进度采购工程材料，指导现场施工班组限额领料，实现材料的精细化管理。BIM应用及效果五7.BIM集成应用：材料管理44根据清单工程量反查模型构件根据工程进度导出清单定额对应工程量明细表施工进度匹配工程量清单将合同清单、变更管理、进度款等信息上传至鲁班管理平台，将合同清单与BIM模型清单进行清单匹配，并与施工进度关联，动态的展现工程进度与资金的关系。BIM应用及效果五7.BIM集成应用：成本管控45赋予工程量清单的模型，将计划进度与实际进度动态对比，绿色区域表示超前工作。计划资金与实际资金动态对比合同费用明细分部分项工程清单汇总不同施工时段对应清单量所需价款恒大中心项目参与单位众多、体量巨大、质量安全隐患众多。现场质量及安全员对现场质量问题及安全隐患通过移动终端或PC端发起任务协作，对其进行文字描述，并关联图片等资料，挂接相应模型部位，指定责任人及限期整改时间，待其问题整改后，将整改结果回复给相关负责人，从而直观展现本工程的协作数量、类型、闭合状态等相关信息。通过BIM管理平台，对项目参建各方进行协同管理。解决了分包多、沟通难的问题。BIM应用及效果五7.BIM集成应用：质量安全管理46任务协作类型与闭合状态统计分析手机端发起任务协作PC端发起任务协作公司积极探索新道路，与国际接轨，大胆使用iTWO管理平台，为恒大中心D地块项目成本管控及进度管理做出了突出贡献。BIM应用及效果五7.BIM集成应用：D地块iTWO平台应用47工程量计算成本核算1.创新应用：新一代智能顶模系统BIM创新应用548BIM应用及效果五我司自主研发的顶模系统，2012年获国家技术发明二等奖、国家级工法、多项发明专利等荣誉；顶模系统由支撑系统、液压动力及控制系统、钢平台系统、模板系统、挂架及围护系统6大部分组成，被誉为“空中造楼机”。合肥恒大中心项目采用了新一代智能顶模系统，将2台动臂塔吊成功集成在顶模系统上，技术水平处于国内领先地位。

在顶模系统的整个设计过程中，通过Tekla模型导入SAP2000软件进行结构分析，通过在软件中进行多种施工工况下的结构受力及变形情况仿真分析和安全计算，形成了可靠的验算报告，数据返回至Tekla模型中调整模型后出图。桁架层杆件受力分析支撑柱受力分析箱梁和油缸受力分析BIM创新应用549BIM应用及效果五施工阶段验算复核报告智能顶模系统受力分析

依托Tekla软件，以结构设计模型为依据，利用软件自动生成了结构安装布置图、零构件图、报表清单等，指导工厂进行预制加工，通过数字化工厂预制加工，提高了顶模的施工质量，缩短了顶模安装工期、减少了现场的施工场地和加工场地，避免了工程材料不合理的损耗。50BIM应用及效果五钢构深化设计预制加工Tekla三维1:1实体模型碰撞检查形成碰撞报告导出安装图纸生成零构件图生成工程量清单工厂化编码加工工厂化预制拼装BIM的作用：（1）在优化设计阶段，建立两种方案的BIM模型，以可视化的方式，模拟焊接及螺栓连接的实际效果，比较两种方案的优劣，确保方案合理、施工可行；（2）将两种方案的模型导入MIDASGEN软件进行安全验算；（3）在安装施工阶段，以可视化的方式进行交底，确保管理人员及工人，明确安装要求，确保安装质量。MIDASGEN：采用该软件进行结构设计，优化型钢截面选型，优化连接节点，确保方案的合理及安全性。塔吊上部荷载钢板主桁架塔吊上部荷载主桁架方案一方案二现场塔吊节点图51BIM应用及效果五塔吊标准节与顶模立柱二合一方案优化垂直布置旋转布置旋转11°专家论证评审通过

BIM技术对自带塔机顶升模架平台整体安装实施流程的方案模拟应用，解决了顶模系统塔吊碰撞检查、顶模系统搭建工序多安装难度大等问题，并通过三维可视化动画做技术交底，将施工方案各个流程详细精确地展示出来，提高了安装工效，缩短了顶模系统安装周期，为后续施工奠定了基础。1.安装钢牛腿及下支撑箱梁2.安装油缸支架及油缸52BIM应用及效果五顶模系统安装模拟3.安装上支撑箱梁4.安装第一个立柱标准节钢牛角腿下支撑箱梁油缸安装上支撑箱梁5.安装第二个立柱标准节6.安装附墙及附墙导轨8.安装柱头9.安装Y方向2榀一级主桁架53BIM应用及效果五顶模系统安装模拟15.安装中间X方向的贝雷架立柱标准节一级主桁架贝雷架16.完成安装安装挂架顶模系统缩尺模拟试验

委托“华南理工大学”，对本项目顶模系统，进行“缩尺模拟试验”，按1:10的比例进行缩尺试验，本工程顶模钢平台尺寸为37.5m×37.5m，缩尺模型的尺寸为3.75×3.75m。模拟试验结论，顶升平台模型，在设计活荷载及塔吊荷载的作用下，安全可靠，可为“顶升平台”工程实体的安全可靠性作为参考。布置应力、应变监测点相似比指标及质量配重表模型加载试验54BIM应用及效果五模型加工成型模型加工制作

系统管理监测①应力应变监测利用SAP2000对顶模系统的有限元模型施工全过程进行模拟分析计算，预测各施工过程中关键部位和构件的变形和内力、位移。根据本工程集成塔吊顶模系统施工特点，将监测分为2个阶段:“工作状态-上支撑箱梁顶升”阶段、“下支撑箱梁顶升-工作状态”阶段，形成一个完整的顶模系统施工过程监测。④立柱垂直度监测②风环境监测③钢平台水平度监测测点模型监测数据现场安装AIOT-WS/WD风速风向传感器AIOT-JL068静力水准仪AIOT-A01BM103型应变传感器AIOT-A07V02双轴倾角传感器55BIM应用及效果五AIOT顶模系统监测平台

将AIOT技术应用到顶模系统设备管理中，将所有监测设备的基本数据、过程数据以及实时数据与BIM模型关联，利用AIOT检测平台进行实时数据采集和分析，改善传统设备管理模式中维护工作响应拖沓、人工采集工作量大、“数据孤岛”现象、数据查阅效率低等问题，实现智能化平台化设备管理。数据智能化信息实时化设备信息平台化响应敏捷化AIOT监测平台56BIM应用及效果五液压顶升系统平台传感器AIOT顶模系统监测平台应力应变监测画面57BIM应用及效果五应力应变监测数据倾斜角监测画面视频监控画面风速风向监测画面风速风向监测数据联合开发AIOT平台手机端APP58BIM应用及效果五AIOT手机端登陆界面AIOT手机端应力应变监控界面AIOT手机端视频监控画面我司与同济大学、恒大地产集团有限公司联合开发AIOT平台手机端APP，用于实时查看现场智能顶模系统使用状态及周围环境。市场存在的BIM应用管理平台较多，恒大中心项目C地块选用鲁班管理平台，D地块选择使用iTWO管理平台，将对过程总结、竣工后分析对比，选择适合企业和市场发展的平台。59BIM应用及效果五2.鲁班、iTWO双平台管理应用鲁班BIM应用管理平台iTWO管理平台60BIM应用及效果五多平台的用户体验iTWO管理平台合肥恒大中心D地块项目基于德国RIB集团的iTWO5D管理平台运用5D虚拟建造技术将三维模型与现场进度计划、成本计划相结合，通过模型分析、周报管理、CPI和SPI指数动态实时地查看分析项目的进度及成本情况，从而建立完善的资源采购计划，优化物资及资金管理。结合云技术和移动技术，将项目建筑信息模型及相关文件同步保存至云端，管理者可实时快速查看项目真实的成本数据，及时对各项成本进行有效决策。

广联达BIM管理平台公司在2015年广州东塔项目采用了广联达BIM管理软件，并与广联达联合开发了BIM5D管理平台，东塔项目BIM系统应用以信息模型为基础，以贯穿深化设计、材料采购、加工制作、现场管理全生命周期的5D管理系统为平台，为专业配合提供串联协同，为组织管理提供分析优化，为决策制定提供“大数据