BIM技術(shù)在常州文化廣場二期工程中的應(yīng)用

1、BIM技術(shù)在常州文化廣場二期工程中的應(yīng)用 摘要 常州市文化廣場二期項(xiàng)目，作為我公司推行BIM技術(shù)的試點(diǎn)工程，從BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)、BIM工作流程等五大環(huán)節(jié)為切入點(diǎn)，進(jìn)一步具體分析常州市文化廣場二期項(xiàng)目是如何將BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。不僅積累了BIM技術(shù)在此類大型公共建筑工程上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，同時也為公司轉(zhuǎn)型升級培養(yǎng)了一批BIM技術(shù)人才。關(guān)鍵詞 深化設(shè)計(jì)；公共建筑；BIM技術(shù) 5 / 5現(xiàn)階段，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及度日益提高，各行各業(yè)都以飛快的速度進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時代。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：就數(shù)據(jù)的需求和使用規(guī)模而言，建筑業(yè)首當(dāng)其沖，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為建筑業(yè)各個階段、不同項(xiàng)目有序開展的必要條件之一，與此同時，受限于時間、品牌等因

2、素的影響，不同項(xiàng)目的數(shù)據(jù)也不盡相同，因此，掌控?cái)?shù)據(jù)也具有一定難度，但是數(shù)據(jù)和信息往往很大程度上決定著最終的管理水平。而BIM技術(shù)的運(yùn)用，對于建筑行業(yè)的大數(shù)據(jù)管理意義深遠(yuǎn)，為其進(jìn)一步發(fā)展帶來了積極影響。常州市文化廣場二期工程為常州市重點(diǎn)工程，同時也是我公司推行BIM技術(shù)的試點(diǎn)工程。公司也剛好借此機(jī)會，大膽突破，將魯班企業(yè)級BIM平臺引入并加以運(yùn)用。依托公司技術(shù)中心，應(yīng)用各專業(yè)BIM軟件建立了混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)、地下室機(jī)電、組合鋁合金模板信息模型，另一方面，創(chuàng)建了公司BIM工程管理體系，以此分析BIM技術(shù)為工程的實(shí)際開展帶來的積極影響。1工程概況常州市文化廣場二期工程處于常州市天寧區(qū)，其北面

3、為市民廣場，往東一直到晉陵北路，往南則到錦繡路，西至惠國路，北邊則以龍城大道為界。該工程包括地上建筑大約14萬m2和地下建筑約20萬m2，總面積約34萬m2，地上建筑高度50.4米，其中地上10層，地下2層。地上共6個拱形單體，拱的形狀相同但方向不同，構(gòu)建成江南石拱橋的建筑形象。本工程是匯集了圖書館（10#）、美術(shù)館（9#）、書城（8#）、酒店（7#）、培訓(xùn)中心（5#6#）等多種文化及生活功能的大型綜合體項(xiàng)目。建筑效果圖如圖1所示。圖1建筑效果圖該工程在結(jié)構(gòu)形式方面主要為型鋼混凝土核芯筒+外懸挑鋼框架組合結(jié)構(gòu)，核芯筒內(nèi)鋼骨主要通過鋼板剪力墻、箱型等不同部分構(gòu)成，第一層地下室結(jié)構(gòu)高4.72m，第

4、二層高8.18m，地上則總共10層，高度主要集中在4.8m、5.4m ，總用鋼量約2.4萬噸。整體結(jié)構(gòu)概況如圖2所示。圖2結(jié)構(gòu)概況圖2 工程重難點(diǎn)與采用BIM技術(shù)的原因2.1工程重難點(diǎn)：1、城市重點(diǎn)公建項(xiàng)目，社會關(guān)注度高；本工程被列為2016年常州市重點(diǎn)社會事業(yè)項(xiàng)目，投入的人力、物力、財(cái)力和機(jī)械設(shè)備數(shù)量巨大。該工程屬于大型綜合體范疇，在開工之初就定下其最低目標(biāo)是江蘇省“揚(yáng)子杯”優(yōu)質(zhì)工程，而且要盡力實(shí)現(xiàn)贏取“魯班獎”。2、工程體量大，工期緊，任務(wù)重；本工程體量大（建筑面積約34萬m2，鋼結(jié)構(gòu)2.4萬噸）、工期緊（總工期636日歷天，鋼結(jié)構(gòu)工期285日歷天），每個單體鋼結(jié)構(gòu)最大懸挑長度大40米，安

5、裝難度大。施工各個環(huán)節(jié)都存在較多變量，所以要采取適當(dāng)?shù)拇胧⒃O(shè)計(jì)變更帶來的負(fù)面影響將至最小，包括經(jīng)濟(jì)和時間方面的損失。3、參建單位多、多專業(yè)交叉施工，協(xié)調(diào)起來較為困難。本工程除了施工總承包方外，還有預(yù)應(yīng)力、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝、幕墻等專業(yè)分包，對工程的施工組織及技術(shù)保障要求高。2.2 采用BIM技術(shù)的原因1、該工程屬于常州重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，甲方也做出要求需要將BIM技術(shù)運(yùn)用到工程之中；2、提高項(xiàng)目精細(xì)化管理水平?，F(xiàn)階段，2D技術(shù)較為普遍，但是工程實(shí)體屬于三維立體范疇的問題，所以大部分問題無法在工程開前預(yù)料到無法發(fā)現(xiàn)，造成很大的工期和資源的浪費(fèi)。3、借此大型綜合體工程，加快公司BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)和企業(yè)級

6、大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展助力。3 BIM實(shí)施策劃本工程實(shí)施初期，公司技術(shù)中心、魯班BIM駐場顧問、項(xiàng)目部三方人員針對本工程重、難點(diǎn)進(jìn)行剖析，結(jié)合 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)，從管理和應(yīng)用兩方面進(jìn)行了工作策劃，編制了常州市文化廣場二期項(xiàng)目BIM實(shí)施方案，明確了應(yīng)用目標(biāo)、BIM團(tuán)隊(duì)架構(gòu)、BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)及各項(xiàng)工作流程。3.1 應(yīng)用目標(biāo)1、施工前期，通過搭建BIM模型，排查圖紙問題。2、使用BIM模型，然后碰撞檢查，處理專業(yè)內(nèi)及專業(yè)出現(xiàn)的碰撞問題。3、施工過程中，使用BIM模型完成三維交底，然后用對難度較大的施工部位進(jìn)行模擬。4、從企業(yè)級層面開始建立專門的平臺和專業(yè)隊(duì)伍管理BIM數(shù)據(jù)，培養(yǎng)BIM專業(yè)人

7、才。3.2 BIM團(tuán)隊(duì)架構(gòu)使用BIM技術(shù)提升企業(yè)價(jià)值過程中，專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)和人才的培養(yǎng)扮演著至關(guān)重要的角色，大多數(shù)時候起著決定性作用。本工程成立了由公司總工程師任BIM技術(shù)總監(jiān)、公司技術(shù)中心經(jīng)理任BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人，魯班BIM顧問過程指導(dǎo)的項(xiàng)目BIM 團(tuán)隊(duì)，同時為企業(yè)級BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)打基礎(chǔ)，如圖 3所示。公司技術(shù)中心負(fù)責(zé)信息模型的創(chuàng)建，下設(shè)土建、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)3個建模小組；模型的應(yīng)用則由項(xiàng)目部主要管理人員全權(quán)負(fù)責(zé)。圖3BIM團(tuán)隊(duì)架構(gòu)圖3.3 BIM建模標(biāo)準(zhǔn)及工作流程1、BIM建模標(biāo)準(zhǔn)：本工程建模工作量十分龐大，必須團(tuán)隊(duì)分工合作，為了保證模型能順利整合，建模工作開始前各專業(yè)進(jìn)行圖紙學(xué)審并統(tǒng)一建模規(guī)則

8、建立標(biāo)準(zhǔn)模板文件，利用魯班專業(yè)建模軟件創(chuàng)建各專業(yè)BIM模型并通過Luban BIM Works軟件進(jìn)行模型整合，建模標(biāo)準(zhǔn)示例見圖4。2、BIM應(yīng)用流程：通過整合之后的模型傳入企業(yè)BIM平臺，實(shí)現(xiàn)資源共享，然后設(shè)置權(quán)限，在此基礎(chǔ)上企業(yè)不同崗位的所有員工都可以在客戶端的作用下遠(yuǎn)程獲取模型信息，為管理決策提提供相應(yīng)的支持，最大程度發(fā)揮BIM模型的作用。3、BIM模型質(zhì)量控制流程：為保證BIM技術(shù)應(yīng)用效果，模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本工程BIM模型設(shè)置了模型自查、校對、審核三級審核機(jī)制，流程見圖4所示，有效的保證了模型的精度及準(zhǔn)確性。a 鋼筋建模規(guī)則b專業(yè)協(xié)同規(guī)則c 質(zhì)量控制流程圖圖4 BIM工作流程4B

9、IM技術(shù)的應(yīng)用4.1 施工BIM模型創(chuàng)建企業(yè)只有在完成施工BIM模型創(chuàng)建的背景下，才具備利用在項(xiàng)目管理中使用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的二維施工圖通過創(chuàng)建各專業(yè)BIM模型并進(jìn)行整合，能快速清晰的查找各構(gòu)件的信息及位置關(guān)系，然后分析模型，最終將BIM技術(shù)應(yīng)用在施工中。該工程綜合使用了魯班土建、Xsteel等專業(yè)軟件，按照不同專業(yè)、不同分單體創(chuàng)建模型，針對性的創(chuàng)建了相應(yīng)的土建模型、鋼筋模型、機(jī)電模型、鋼結(jié)構(gòu)模型。各專業(yè)模型如圖5所示。4.2 鋼結(jié)構(gòu)BIM應(yīng)用4.2.1 鋼結(jié)構(gòu)BIM模型深化此工程的所有單體核芯筒都屬于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，這也直接決定了該工程的施工難度大。其中難度較大的是如何完成鋼筋

10、與型鋼的穿孔和連接，梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋加密區(qū)則尤為困難。本工程在角柱部位還設(shè)置了a 土建整合模型b鋼筋模型c 鋼結(jié)構(gòu)單體模型 d 機(jī)電模型圖5各專業(yè)BIM模型豎向預(yù)應(yīng)力套管，使得節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋、型鋼、鋼套管三者之間碰撞矛盾更為突出。團(tuán)隊(duì)成員基于Xsteel軟件對所有型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模模擬，通過三維可視化及時發(fā)現(xiàn)鋼筋、鋼骨、預(yù)應(yīng)力筋套管三者之間的構(gòu)造碰撞問題，依據(jù)組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ138-2016及型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則與構(gòu)造詳圖12SG904-1對剪力墻、連梁、柱鋼筋進(jìn)行了二次深化排布。在該工程中，鋼筋與型鋼的連接原則有：（1）、鋼柱間鋼筋凈長大于9米，與鋼柱翼緣連接采用兩端套筒；（2）

11、、鋼柱間鋼筋凈長小于9米，與鋼柱翼緣連接采用一端套筒，一端連接板；（3）、鋼筋遇H型鋼梁、H型鋼柱腹板，采用腹板開孔；（4）、箍筋遇型鋼，采用穿孔或彎折避讓；本次深化設(shè)計(jì)在Xsteel軟件中賦予了構(gòu)件關(guān)于截面、材質(zhì)、焊縫、重量等相關(guān)信息，通過轉(zhuǎn)化成IFC格式文件上傳至魯班BIM平臺后為每一個構(gòu)件生成獨(dú)有的二維碼，以二維碼為媒介查詢相關(guān)構(gòu)件的信息和跟蹤每一個構(gòu)件的實(shí)時情況，對鋼結(jié)構(gòu)吊裝和進(jìn)度管理創(chuàng)造了實(shí)用價(jià)值。如圖6所示。4.2.2 三維可視化交底并輔助出圖傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工技術(shù)交底是項(xiàng)目管理人員基于2D施工圖給施工班組進(jìn)行講解，碰到復(fù)雜工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)難免發(fā)生誤解對方意圖的情況，導(dǎo)致施工錯誤返工。圖6

12、 節(jié)點(diǎn)模型及構(gòu)件信息本工程中，BIM團(tuán)隊(duì)成員利用BIM模型生成了每個節(jié)點(diǎn)的鋼筋排布圖，在排布圖中用圓圈數(shù)字標(biāo)識出縱橫兩方向鋼筋的上下層關(guān)系，并標(biāo)注了豎向鋼筋間距，如圖7所示。在現(xiàn)場交底時利用3D模型并結(jié)合鋼筋排布圖向施工人員進(jìn)行交底，使復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)清晰立體地呈現(xiàn)出來，把鋼筋排布、鋼筋綁扎等細(xì)節(jié)信息完全呈現(xiàn)在工人眼前，有效的避免過程中的返工及材料浪費(fèi)現(xiàn)象。圖7鋼筋排布與連接4.3 土建BIM應(yīng)用4.3.1 圖紙問題梳理傳統(tǒng)的圖紙會審基于二維設(shè)計(jì)藍(lán)圖，發(fā)現(xiàn)問題的多少依賴于專業(yè)工程師的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)能力，這種傳統(tǒng)方式的最大弱勢是無法將各個專業(yè)的圖紙進(jìn)行疊加，因而無法將多專業(yè)信息進(jìn)行整合。通過二維設(shè)計(jì)藍(lán)圖創(chuàng)

13、建三維BIM模型，在建模過程中不僅能發(fā)現(xiàn)構(gòu)件碰撞問題，還能通過魯班云檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理或者不符合規(guī)范的地方。本工程土建模型建模完成后，共發(fā)現(xiàn)錯誤2634個。 如圖8所示。4.3.2 組合鋁合金模板模擬預(yù)拼裝新興組合鋁合金模板體系在建筑行業(yè)具有良好的發(fā)展前景，目前鋁合金模板在高層住宅項(xiàng)目上應(yīng)用較多，但在大型公共建筑項(xiàng)目上應(yīng)用較少。本工程5#、10#樓結(jié)構(gòu)層高為均為4.8米，每層圖8 圖紙問題檢查結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸相同，兩棟樓豎向構(gòu)件采用組合鋁合金模板，水平構(gòu)件采用木模板施工。在鋁模板配模設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)，然后利用SolidWorks軟件創(chuàng)建核芯筒結(jié)構(gòu)模型及鋁模板預(yù)拼裝模型，通過模型發(fā)現(xiàn)如下

14、兩問題并提出解決方案：（1）、墻身上的對拉螺桿與剪力墻分布筋碰撞，適當(dāng)調(diào)整剪力墻分布筋間距，避開對拉螺桿；（2）、頂部K板對拉螺栓與鋼梁腹板碰撞，鋼梁腹板開長圓孔。發(fā)揮BIM建模的作用完成模擬預(yù)拼裝，提前找到潛在問題的應(yīng)對措施，防止時間和成本的浪費(fèi)。如圖9所示。a 剪力墻模型 b豎向構(gòu)件配模 圖9 鋁合金模板模擬預(yù)拼裝4.4 機(jī)電BIM應(yīng)用4.4.1 管線設(shè)計(jì)機(jī)電工程往往有很多的設(shè)備與管線，要處理好這些管線之間的空間關(guān)系難度較大，施工也十分不易。在此背景下，使用 BIM技術(shù)就成為較好的選擇，進(jìn)一步對機(jī)電工程展開設(shè)計(jì)，分析工程實(shí)際情況，然后完成管線布置。項(xiàng)目開展初期，機(jī)電BIM工程師就可以開始著

15、手進(jìn)行BIM模型構(gòu)建，兼顧每個專業(yè)和項(xiàng)目進(jìn)度要求等信息，按規(guī)定進(jìn)行碰撞檢查，在此基礎(chǔ)上完成碰撞審核報(bào)告制定。然后按照審核報(bào)告，可以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得到全面系統(tǒng)的管線綜合設(shè)計(jì)方案。然后處理好機(jī)電管線、施工工序，預(yù)防工序沖突，杜絕返工等負(fù)面問題出現(xiàn)。針對文化廣場二期項(xiàng)目地下室，面積大、管線復(fù)雜等特點(diǎn)，應(yīng)用BIM技術(shù)在工程開工前預(yù)先對機(jī)電圖紙建模，如圖10所示。圖10 地下室給排水模型4.4.2多專業(yè)協(xié)調(diào)對于工程進(jìn)展度來說，不同專業(yè)分包之間的組織協(xié)調(diào)程度發(fā)揮著決定性作用?，F(xiàn)階段，因?yàn)槭┕がF(xiàn)場、專業(yè)協(xié)調(diào)、技術(shù)差異等方面的影響，導(dǎo)致暖通、給排水等不同專業(yè)的協(xié)調(diào)度較低，這導(dǎo)致一些硬碰撞等負(fù)面問題應(yīng)運(yùn)而生。詳細(xì)來看，在機(jī)電工程中，碰撞有：第一，不同管道間發(fā)生的碰撞。第二，橋架與管道間的碰撞；第三，設(shè)備與管道的碰撞；第四，結(jié)構(gòu)與管道間的碰撞。因?yàn)?BIM 技術(shù)具備可視化、參數(shù)化、智能化等特性，所以可以利用其進(jìn)行多專業(yè)碰撞檢查、凈高控制檢查和精確預(yù)留預(yù)埋，然后對施工過程進(jìn)行預(yù)模擬，針對潛在問題提前做好防范工作，此舉有利于避免技術(shù)錯誤和溝通錯誤產(chǎn)生的協(xié)調(diào)問題，有效杜絕返工現(xiàn)象，減少施工開支，如圖11所示。圖11 多專業(yè)協(xié)調(diào)5 結(jié)語常州市文化廣場二期項(xiàng)目作為我公司推行BIM技術(shù)的試點(diǎn)項(xiàng)目，戰(zhàn)略性的引進(jìn)魯班企業(yè)級BIM平臺，運(yùn)用魯班建模軟件、Xsteel、