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中建钢构大厦施工阶段BIM应用研究

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中建钢构大厦位于深圳市南山区后海中心区内,是集科研设计、办公、商业、地下车库及配套设施为一体的综合性建筑。建筑占地面积2723.9m2,总建筑面积56052.19m2,其中地上44699.23m2、地下11352.96m2,结构形式为全钢结构框架-中心支撑体系。地上26层,地下4层,建筑高度148.5m,建筑总高度166.75m(见图1)。本项目的特点是施工工期短,位于商业区,周围无堆场,屋顶悬挑结构最重节点达11.8t,安装精度要求高,难度大,同时对现场进度计划与协调要求较高。

中建钢构大厦位于深圳市南山区后海中心区内,是集科研设计、办公、商业、地下车库及配套设施为一体的综合性建筑。建筑占地面积2723.9m2,总建筑面积56052.19m2,其中地上44699.23m2、地下11352.96m2,结构形式为全钢结构框架-中心支撑体系。地上26层,地下4层,建筑高度148.5m,建筑总高度166.75m(见图1)。本项目的特点是施工工期短,位于商业区,周围无堆场,屋顶悬挑结构最重节点达11.8t,安装精度要求高,难度大,同时对现场进度计划与协调要求较高。


1 BIM应用研究概述
1.1 研究目标
通过对施工阶段BIM技术应用流程化的研究,开发一套适合钢结构施工并衔接上、下游单位的应用方案,以信息化技术提高项目管理水平,达到标准化作业的目的。
1.2 BIM应用流程
BIM应用流程如图2所示。
1.3 阶段目标
1)通过设计阶段的BIM分析协助深化设计,完成结构优化。
2)完成深化模型向BIM模型的完整信息转换。
3)完成BIM模型在施工阶段可视化辅助施工管理的系统级应用。
4)完成LOD500的信息模型竣工交付。
1.4 基本配备
本应用研究针对一般工程(业主)对BIM应用的各项要求及相关配合,配备人员3人,电脑4台,以保证功能完善、成本低廉、易于操作。BIM应用主要软件名称、版本及用途如表1所示。
2 BIM实施过程
2.1 模型转换技术
建筑结构深化模型制作使用Tekla Structure进行。Tekla作为BIM软件的一种,支持IFC、3DDGN、Ascii、FEM、CAD等格式的输出,这些文件可以作为信息传递的桥梁。
2.1.1 IFC转换
Tekla模型通过IFC转换后,导入Revit,除零件信息外,其余信息能够完整保留。
2.1.2 各格式信息转换
进行3DDGN、FEM、CAD格式转换。通过对比清单得出IFC格式保留最为完整(见表2)。
2.1.3 模型转换补完措施
通过Revit模型,在软件立面图中增加与Tekla模型相同的标高,并将标高添加到模型构件中,完成缺失信息的补充(见图3)。
2.2 施工模拟应用
2.2.1编排工期清单
编制Project文件,并按照安装日期、构件编号详细划分,明确标示(见图4)。
2.2.2 工期模拟
将Revit模型与工期导入NavisWorks,可根据工期对模型进行可视化模拟(见图5),“所见即所得”的可视化效果是BIM技术最主要特点之一。
2.2.3 阶段划分
根据不同施工阶段(进场、吊装、焊接、涂装)进行可视化划分(工艺阶段划分如图6所示),通过射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification),实现识别、定位、跟踪、监控和管理。
2.3多专业协同
2.3.1协同流程
不同专业共享模型,并定期通过NWS(NavisWorks)进行一次(两两)碰撞分析,各专业独立进行分析,最终汇总结果,以便得出较为正确的结论。协同流程如图7所示。
2.3.2模型整合
不同专业共享模型,并导入NWS整合(见图8)。模型整合分析如图9所示。
通过模型整合,实现业主、设计、总包、分包等均能在项目设计阶段参与到项目中,共同对设计进行优化改进。

3 BIM应用成果
3.1 复杂工况应用
3.1.1 半逆序施工
以现场实际3层临时混凝土支撑梁及圆柱为基础,利用Revit绘制出真实模型,并依照软件提供的逻辑关系,与钢结构地下室构件进行碰撞分析,进而准确掌握3道临时支撑对构件的安装影响,以此指导现场施工,成功实现地下室半逆作法(钢结构安装优先于拆撑)施工(见图10)。
3.1.2 模拟分析报告
通过模型数据编制模拟分析报告,辅助施工、精排工序,节约工期14d。
3.2 多专业协同检测
3.2.1 建筑检测
联合设计院共检测冲突53处,如:斜撑与栏杆冲突,调整栏杆(见图11);钢斜撑与门洞冲突,调整斜撑(见图12); 钢拉杆与楼板冲突,调整拉杆(见图13)。
3.2.2 MEP检测
联合机电消防方面,逐个标准层综合比对,共检测冲突77处。管线综合与钢结构碰撞较多,处理方式主要以机电调整为主、钢结构调整为辅,如:地下1层管线与钢梁标高冲突,微调钢梁位置(见图14); 地下室泵房与钢梁冲突,同时调整管线和钢梁(见图15);26层管束密集处桥架与斜撑冲突,调整管线布置方式(见图16)。
3.3信息完善与模型竣工
3.3.1数据信息
利用自有接口自动转化工期信息。通过数据库(Acess、Filemaker等)实现信息列表(如Excel)中转(见图17),导入模型,并完善安装信息。
3.3.2信息模型竣工交付
整合模型(见图18),交付运营方。

4结语
中建钢构大厦项目建设过程中,通过模型搭建并指导现场施工,充分发挥了BIM技术的预先协调性与强大的模拟功能。由于工期紧,物业运营单位不具备BIM应用条件等因素,本研究尚存在许多待完善的地方。目前,BIM技术还处于不断优化和发展阶段,只有积极探索、大胆尝试、融合新技术,才能真正实现建筑行业成功变革。

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