大型场馆施工时由于本身施工场地广、结构复杂、施工工期紧、构件数量多、专业交叉频繁等特点,在施工中往往会遇到质量把控难度大、安全隐患多等顾此失彼的情况。威海国际经贸交流中心施工伊始,项目部结合项目实际情况,集全公司之力运用BIM技术为实际施工排忧解难,积累了不少运用经验,现将其整理成文与广大读者分享。
一
工程概况
威海国际经贸交流中心项目选址于东部滨海新城核心区,逍遥湖西侧,北邻环海路,西邻逍遥大道,南邻松涧路,通山达海,山海相融。项目规划建设内容包括会展中心、人居中心、国际交流中心、五星级酒店及商务酒店区。 项目分两大区域,会展综合区和会议人居区,总建筑面积约32万㎡。会展综合区包含多功能展厅、标准展厅、登陆厅、会展廊等部分;交流人居区包含国际会议中心和人居中心两部分。
项目分区图
二
工程重难点
本工程结构类型多,造型新颖,含双曲正交桁架结构、钢框架结构、张弦梁结构等;体量大,工期紧,如何高效融合土建、钢构、机电、装饰、幕墙、金属屋面等专业难度大;40mm以上厚板占比大,且项目临海,大风天气多,支撑胎架的安装与卸载、厚板及超厚板的焊接、钢构件的防腐技术要求高。标准展厅张弦梁最大跨度87.2m,采用双索反拱屋面张弦梁、高钒索索夹安装,索的张拉过程控制,张拉力的计算、变形控制难度大。
(a)标准展厅立面效果图
(b)标准展厅斜向效果图
对此,项目部采用BIM技术,在“场地布置”、“深化设计”、“3D可视化”、“虚拟样板”、 “施工模拟”、“施工验算”、“进度管理”、“质安管理”、“成本管控”、“BIM+VR”、“BIM+大数据平台”等方面集成应用,确保工程品质。
三
BIM技术实际应用
项目场地辽阔,占地32万㎡,单体众多,用钢量大,构件数量庞大。施工前期,对施工各阶段进行三维立体虚拟布置,直观反映进场道路、材料堆场、加工棚 、临时用电等情况;施工阶段采购大疆无人机对施工现场累计500余次航拍,高清照片数万张,动态调整现场平面布置,保证现场道路畅通,方便人员管理,合理组织水平运输,动态掌握现场实时进度 。
(a)场地虚拟布置
(b)无人机航拍图
利用模型可视、直观的优点,在图纸审查阶段借助模型发现图纸问题,并将图纸问题反馈给设计院后再根据设计方的回复修改优化模型,一方面提高了图纸审查的质量,另一方面也保证了BIM模型的准确性 。
(a)图纸会审一
(b)图纸会审二
综合考虑构件预制加工、运输、吊装等环节,建立与实际施工完全相同的1:1全真模型,最优化钢柱、桁架、张弦梁等的分段分节;根据钢筋排布,细化钢构件与混凝土连接节点,精确指导现场施工,大大降低现场构件返工率 。
(a)多功能展厅
(b)会议中心
(c)会展连廊
(d)双层展厅
(e)标准展厅
基于BIM可视化特点,模拟现场施工,对大跨度张弦梁、钢构与钢筋复杂连接部位等施工前向各专业人员进行三维交底,避免因作业人员错误理解导致的施工不当 。
三维技术交底
技术交底记录
通过BIM软件建立构件信息、节点做法、安装措施、安全防护等虚拟样板并生成二维码,在移动端直观、方便地对各个环节人员进行施工各阶段安全技术教育与交底,有效预防质量通病 。
(a)构件信息
(c)五局虚拟样板
(d)施工虚拟样板
利用BIM技术模拟多功能展厅、会议中心、标准展厅大跨度张弦梁、高钒索张拉等施工过程,同时对设备行走路线、临时支撑措施、构件安装顺序进行模拟,提前找出施工中可能遇到的各种问题,对各项施工方案进行比选,确定最经济且安全的施工方案 。
多功能展厅施工模拟
1、搭设支撑胎架
3、钢屋盖支座及立柱施工
5、安装拉锁,安装滑移设备
7、吊装第三榀组合梁及两侧次梁
9、完成剩余累积滑移部分
11、拆除高空拼装平台
12、安装两侧山墙及上部结构
利用Midas gen对标准展厅张弦梁安装及挂锁过程中的跨中挠度、竖向位移、变形等进行全过程模拟计算分析;对临时支撑在受侧向风压、顶部荷载情况下进行竖向侧向位移、沉降等模拟计算,确保施工全过程安全可靠 。
标准展厅屋盖安装过程分析
盖挂索及安装完成
采用BIM技术导出待安装构件清单,编制构件进场计划和安装计划,明确每根构件的进场时间,确保进度可控。将构件加工进度计划、进场进度计划、吊装进度计划等输入BIM模型内,并根据现场实际情况进行对比,对未满足计划的构件进行跟踪反馈,分析原因,及时纠偏,同时辅以无人机进行进度监测,避免盲目施工 。
(a)导出构件清单
(b)输入进度信息
(c)标记状态信息
采集现场数据,对应到工程模型相关位置,在移动端建立质量缺陷数据库,形成可追溯记录,对易产生问题的节点进行数据分析统计;在模型中找到施工过程中所有危险源,对安全兜网、生命线、操作平台以及安全通道等进行模块化布置,保证施工安全 。
(a)质量数据采集
(b)质量数据采集
(c)安全数据采集
(d)安全设施模块化布置
合理的分段分节可降低运输及现场吊装成本;提高支撑胎架、地下室顶板加固措施的周转使用,可最大程度上节约成本;同时利用BIM模型快速提取各施工阶段工程量,为成本计划、分包结算、业主算量等各阶段的成本管理提供准确数据支持 。
(a)构件分段分节
(b)构件加工详图
(c)准确提取工程量
(d)构件相关信息
施工前期,积极与总包和业主沟通,详细阐述建筑施工领域新的BIM技术对施工产生的积极性影响。将VR与BIM技术相结合,建立仿真场区,既可节约场地,又可减少实体投入;将BIM技术与大数据智慧工地云平台,解决施工现场管理难,安全事故频发、环保系统不健全等问题。满足总包随时随地查看、跟踪、及时解决现场问题,提高工作效率的需求 。
(a)BIM+VR
(b)BIM+大数据平台
经实例证明,超大型多结构大型场馆运用BIM技术能有效解决传统施工中存在的各种通病问题,为今后类似项目提供了很好的一个解决方案 。
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装饰BIM应用
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BIM技术在设备管线方面的优化工程设备管线主要包括强电、弱电、消防喷淋、综合布线、给水、中水、污废水排放、燃气供应、通风空调、防排烟和采暖供热等,这些管线错综复杂,各预制构件搭接处钢筋密集交错,如果在施工中发现各种管线、预制构件搭接发生碰撞,将给施工现场的各种管线施工、预埋和现场预制构件吊装、制安带来极大的困难。
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