BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用范文
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《建筑技術(shù)雜志》2014年第二期
1bim技術(shù)深化設(shè)計(jì)實(shí)施案例
深化設(shè)計(jì)實(shí)施方案是本項(xiàng)目開展多項(xiàng)BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程中，通過不斷探索和大量研究總結(jié)而成。
1.1管綜深化設(shè)計(jì)在北京綠地中心工程中，627地塊的建筑物屬于超高層建筑，地下部分集中了大量的機(jī)電管線，各專業(yè)管綜錯(cuò)綜復(fù)雜、變更頻繁，加之部分樓層為雙層機(jī)械停車位、空間狹窄，同時(shí)還要滿足國家獎(jiǎng)項(xiàng)質(zhì)量要求，給綜合管線排布帶來巨大困難。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維深化不足，利用BIM技術(shù)進(jìn)行管綜深化設(shè)計(jì)，具體實(shí)施流程如圖1所示。
1.1.1基礎(chǔ)建模根據(jù)CAD圖紙，由具備施工現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的BIM工程師進(jìn)行三維建模。在建模過程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙問題并與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通解決。相對于傳統(tǒng)的二維圖紙審圖，在三維模型中更易直觀地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。結(jié)合不同階段需求，制訂符合工程特點(diǎn)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，對模型精度、模型標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行規(guī)定。
1.1.2碰撞檢測模型建立后，進(jìn)行各專業(yè)間模型碰撞檢測，尋找建模失誤或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題，并生成碰撞報(bào)告。根據(jù)項(xiàng)目部需求對碰撞報(bào)告進(jìn)行定制改版，讓現(xiàn)場管理人員可一目了然、準(zhǔn)確定位，并快速制訂出問題的解決方案。
1.1.3碰撞情況匯報(bào)及調(diào)整原則制訂在完成整體模型的碰撞檢測工作后，召集建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、總包方和專業(yè)分包相關(guān)負(fù)責(zé)人召開會(huì)議，結(jié)合碰撞報(bào)告和三維模型對綜合管線的碰撞情況進(jìn)行匯報(bào)。由各方協(xié)商確定出基本的管綜調(diào)整原則，包括各樓層區(qū)域的凈空要求、管線避讓原則及質(zhì)量獎(jiǎng)項(xiàng)安裝標(biāo)準(zhǔn)等，以指導(dǎo)下一步的管綜調(diào)整工作。
1.1.4管綜調(diào)整由專業(yè)BIM工程師依據(jù)管綜調(diào)整原則進(jìn)行管綜調(diào)整，對碰撞點(diǎn)進(jìn)行綜合管線優(yōu)化，并充分保證管線安裝空間調(diào)整順序按從上到下、從大管到小管的順序進(jìn)行，以減小后期調(diào)整避讓難度。
1.1.5模型確認(rèn)在模型綜合管線調(diào)整完成后，再次召集建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、總包方和專業(yè)分包相關(guān)負(fù)責(zé)人召開模型確認(rèn)會(huì)議，在會(huì)議中就調(diào)整后的模型是否達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)、建設(shè)方預(yù)期、施工標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行確認(rèn)，若存在問題繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整，直至模型可滿足各方需求。
1.1.6二維出圖模型確認(rèn)完成后，根據(jù)模型出具各專業(yè)二維圖紙，并在圖紙中標(biāo)注管線標(biāo)高、平面位置、翻彎節(jié)點(diǎn)位置等，確保圖紙可指導(dǎo)現(xiàn)場專業(yè)施工。并在核心筒出入口、機(jī)房豎井、車庫上方、機(jī)房出入口和走廊過道等復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處根據(jù)需要出剖面圖，結(jié)合平面圖綜合展示各類管綜空間位置，確保施工可順利進(jìn)行。所有圖紙均須經(jīng)設(shè)計(jì)方簽字確認(rèn)，確保圖紙信息無誤。
1.1.7施工監(jiān)督各分包施工單位依據(jù)各專業(yè)二維深化圖紙進(jìn)行洞口預(yù)留及管線施工，總包方依據(jù)三維模型對照現(xiàn)場影像資料進(jìn)行各專業(yè)施工安裝工作監(jiān)督，一旦各分包單位施工現(xiàn)場與模型出現(xiàn)不一致情況，總包單位及時(shí)調(diào)整，確保現(xiàn)場施工按管綜調(diào)整結(jié)果進(jìn)行，有效實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間施工管理協(xié)同，控制施工整體質(zhì)量。
1.1.8實(shí)施效果通過BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合二維深化，提前預(yù)見了管線施工中可能遇到的各種碰撞與工序交叉風(fēng)險(xiǎn)，并在模型中進(jìn)行調(diào)整，預(yù)先解決了該問題。在625地塊中經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，有效指導(dǎo)了現(xiàn)場實(shí)際施工。與傳統(tǒng)的二維深化相比，一層管綜的深化工作效率提高了至少50%，且深化圖紙更為詳盡、準(zhǔn)確，基于三維模型展示，各方對于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的把控更為得心應(yīng)手，該深化方法得到了建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、總包方的一致認(rèn)可和大力推廣，該深化與交底模式受到了各分包單位的歡迎（圖2,3）。在利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合深化過程中，為制訂出合理的模型調(diào)整原則，與甲方、設(shè)計(jì)方、分包方等進(jìn)行了多次溝通。在前期單獨(dú)溝通時(shí)，由于設(shè)計(jì)方更多考慮的是設(shè)計(jì)規(guī)范和功能需求，建設(shè)方更多考慮的是凈空標(biāo)高，而分包方更多關(guān)注的是方便現(xiàn)場的安裝施工，在給出模型調(diào)整建議時(shí)，各方均從本身角度出發(fā)，按自身情況進(jìn)行模型調(diào)整僅能兼顧一方需求，很難形成統(tǒng)一意見。為此，組織召開了BIM協(xié)調(diào)會(huì)，將建設(shè)方、設(shè)計(jì)、總包、分包的負(fù)責(zé)人集中，在會(huì)上利用模型，展示碰撞點(diǎn)的基本情況。根據(jù)各方需求直接進(jìn)行調(diào)整，在模型中直觀反映出各方調(diào)整建議的弊病，由建設(shè)方和總包從中進(jìn)行協(xié)調(diào)，制訂出更為合理的調(diào)整原則。這樣模型深化的成果既能被設(shè)計(jì)方簽認(rèn)，也能指導(dǎo)現(xiàn)場施工，避免了模型反復(fù)進(jìn)行調(diào)整所造成的浪費(fèi)，形成了一套基于BIM模型深化設(shè)計(jì)的協(xié)同管理機(jī)制。
1.2復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)深化北京綠地中心工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極為復(fù)雜，大量的鋼骨柱、鋼板墻給鋼筋深化工作提出了較大難題。在復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，甚至出現(xiàn)了5根梁與鋼骨柱交叉的情況，由于勁性鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的二維藍(lán)圖在關(guān)于鋼骨柱與梁之間鋼筋穿孔、錨固、貫通連接等環(huán)節(jié)常出現(xiàn)各種交叉錯(cuò)誤。現(xiàn)有的成熟軟件雖然以套用鋼筋規(guī)范，方便快捷的排布鋼筋、生成連接方式等，但是不能進(jìn)行局部微調(diào)，而現(xiàn)場實(shí)際施工變化太多，在符合設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上省時(shí)、省工、省料才是人為調(diào)整的根本方向，因此，選用Revit軟件對具有代表性的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了鋼筋排布的調(diào)整深化建模工作，具體實(shí)施流程如圖4所示。運(yùn)用Revit進(jìn)行鋼筋節(jié)點(diǎn)深化，雖然可滿足現(xiàn)場的施工指導(dǎo)需求，但是1個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化需1～2d，需投入較大人力。因此，自主開發(fā)了依托于REVIT的鋼筋插件，可根據(jù)施工圖集和各類規(guī)范，快速生成鋼筋彎鉤、自動(dòng)進(jìn)行箍筋排布、檢測鋼筋與鋼構(gòu)件碰撞，該深化模擬程度無論是一般軟件，還是傳統(tǒng)人工深化方法均無法比擬，生成的三維模型不僅可指導(dǎo)施工，附帶的尺寸信息、排布方式等還會(huì)隨設(shè)計(jì)變更進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整，大幅提高了節(jié)點(diǎn)深化的工作效率，將復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)的排布由7d縮短至1d，節(jié)省了大量人工。深化設(shè)計(jì)完成以后，將深化結(jié)果以圖紙和模型的形式配合現(xiàn)場進(jìn)行了技術(shù)交底，有效指導(dǎo)了現(xiàn)場的施工過程，最終取得了良好的應(yīng)用效果。
1.3深化設(shè)計(jì)及零剔鑿理念除此之外，根據(jù)不同需求，利用BIM技術(shù)進(jìn)行了更多的深化設(shè)計(jì)工作。建立的機(jī)房大樣模型，提前確定了設(shè)備的安裝位置以及機(jī)房內(nèi)各類管線的排布位置，充分考慮到設(shè)備與管線的安裝連接需求和相對空間位置，有效指導(dǎo)了現(xiàn)場施工；在基礎(chǔ)建模和管綜深化過程中，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口的驗(yàn)證工作。基于BIM深化提出了結(jié)構(gòu)“零剔鑿”的管理理念；通過BIM技術(shù)對桁架層預(yù)拼接進(jìn)行深化模擬，提前發(fā)現(xiàn)了與結(jié)構(gòu)施工、爬模爬升等交叉碰撞問題，綜合考慮塔式起重機(jī)不同半徑運(yùn)力和拼裝順序?qū)﹁旒軐悠囱b帶來的影響，驗(yàn)證了桁架層拼裝方案，提供的三維交底也大幅提高了工作效率（圖5~7）。
2優(yōu)勢分析
BIM深化設(shè)計(jì)成為北京綠地中心項(xiàng)目技術(shù)管理的重要組成部分。對比傳統(tǒng)的二維深化設(shè)計(jì)管理，BIM深化設(shè)計(jì)體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢及創(chuàng)新技術(shù)管理思路，主要體現(xiàn)在以下方面。（1）快捷高效。采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的二維深化設(shè)計(jì)相比，大幅提高了深化效率。例如，采用BIM技術(shù)，將復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)排布的周期由7d縮短為1d，效率提高了近86%。（2）節(jié)約成本。通過BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，只需在建立的模型中進(jìn)行深化調(diào)整，便可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)排布、數(shù)據(jù)驗(yàn)證，無須耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證和計(jì)算，特別是桁架層預(yù)拼裝方面，節(jié)約了大量預(yù)拼裝人工和機(jī)械成本。（3）管理創(chuàng)新。基于BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)，給實(shí)施項(xiàng)目提供了基于BIM技術(shù)的總包管理模式，通過建立總包模型管理機(jī)制和分包管理協(xié)議等，可將模型深化成果順暢地應(yīng)用到施工現(xiàn)場。例如，基于BIM技術(shù)深化提出的結(jié)構(gòu)“零剔鑿”管理建議，成為了實(shí)施項(xiàng)目管理的一大特色和優(yōu)勢，在項(xiàng)目施工質(zhì)量和整體形象方面帶來了較大提升。（4）直觀準(zhǔn)確。基于BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)，可直觀展示復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的空間位置關(guān)系和不規(guī)則形體信息，包括基礎(chǔ)模型、效果展示、工藝搭接等，即使不是專業(yè)人士，也能對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)圖紙信息一目了然，而且BIM模型都帶有真實(shí)信息，也能夠通過模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提高了復(fù)雜節(jié)點(diǎn)和方案的技術(shù)交底問題發(fā)現(xiàn)率和整體效率，從而保證深化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。
3結(jié)語
北京綠地中心工程通過BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)應(yīng)用，將整個(gè)深化設(shè)計(jì)過程變得更為直觀、精確，實(shí)施成本和錯(cuò)誤率大幅降低，工作效率大幅提升。在應(yīng)用過程中，結(jié)合超高層工程體量大、專業(yè)多、協(xié)調(diào)工作復(fù)雜的特點(diǎn)，總結(jié)出了集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、協(xié)同流程、針對性方案以及深化成果實(shí)施保障機(jī)制為一體的BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)模式和管理流程，不但保證了BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)的有效實(shí)施，而且將建設(shè)單位、設(shè)計(jì)、總包和分包等各參與單位的溝通協(xié)作統(tǒng)一在BIM模型提供的三維平臺(tái)上進(jìn)行，為項(xiàng)目部開創(chuàng)了一種全新的技術(shù)管理模式，提升了項(xiàng)目部的整體管理水平。
作者：楊震卿張莉莉張曉玲羅藝吳華單位：北京六建集團(tuán)有限責(zé)任公司