基于BIM的大型鋼結(jié)構(gòu)工程建造技術(shù)

1、 PAGE PAGE 4BIM摘要文章研究以國(guó)際上先進(jìn)的項(xiàng)目建造BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型）理念，通過(guò)對(duì)三維建模軟件的研究和運(yùn)用,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn) 行數(shù)字化錄入,形成三維管理數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工中從材料整 理、計(jì)劃編排、施工跟蹤、資源安排、吊裝計(jì)算等各方面進(jìn)行全面數(shù)字化 該安裝技術(shù)在揚(yáng)子石化巴斯夫二期改造項(xiàng)目高吸水性樹(shù)脂裝置中得到了 成功應(yīng)用，取得了十分顯著的技術(shù)和管理效果.關(guān)鍵字：BIM 技術(shù)；信息化管理；云網(wǎng)絡(luò)；鋼結(jié)構(gòu)工程；模塊化施工引言造要求。大型鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)必將朝精細(xì)化、模塊化、規(guī)范化方向進(jìn)展。水平對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)行人員、機(jī)

2、械、機(jī)具的安排及安裝順序規(guī)劃，鋼結(jié)構(gòu)吊裝計(jì)算也憑借近似計(jì)算的方法進(jìn)行校核，此方法在小型項(xiàng)目中可以順利運(yùn)用，而大型鋼結(jié)構(gòu)安裝往,施工順序混亂，安排不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象,造成不必要的進(jìn)度和質(zhì)量問(wèn)題.在此基礎(chǔ)上,我公司運(yùn)用目前國(guó)BIM（Building Information Modeling， 建筑信息模型）理念，通過(guò)對(duì)三維建模軟件的研究和運(yùn)用，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化錄入,形成三維管理數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工中從材料整理、計(jì)劃編排、施工跟蹤、資源安排、吊裝計(jì)算等各方面進(jìn)行全面數(shù)字化管理，使鋼結(jié)構(gòu)安裝形成了計(jì)劃合理化、進(jìn)度可視化、數(shù)據(jù)精確化的水平,取得了十分顯著的技術(shù)和管理效果.BIM。建筑信息模型(B

3、uilding Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),信息.它具有可視化,協(xié)調(diào)性,模擬性和優(yōu)化性等特點(diǎn)。三維可視化功能再加上時(shí)間維度，可以進(jìn)行 4D 虛擬施工。隨時(shí)隨地直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)進(jìn)BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè),大大減少建筑質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題,減少返工和整改。、目前國(guó)內(nèi)大型鋼結(jié)構(gòu)安裝工程，主要采納現(xiàn)場(chǎng)單根構(gòu)件吊裝技術(shù)。單根構(gòu)件吊裝;度不易控制,間高空作業(yè)增加施工危險(xiǎn)性缺點(diǎn);經(jīng)過(guò)前期項(xiàng)目的總結(jié)與思考，我公司決定研究以 BIM ,險(xiǎn)性，節(jié)約成本。技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2012 年承接揚(yáng)子石化巴斯夫二期改造

4、項(xiàng)目高吸水性樹(shù)脂裝置CSAMEI標(biāo)SAP 主生產(chǎn)廠房、干燥間、溶劑回收單元、配電室及綜合樓單體組成。其中SAP 主生產(chǎn)廠房為裝置生產(chǎn)流程核心區(qū)域，為10 層鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)，總建筑高度 60。40m，底部結(jié)構(gòu)尺寸為 46m30m，總建筑面積 6155.23 ,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件總計(jì)10552 1101962050T;2-6層為混凝土樓板,采納鋼結(jié)構(gòu)樓承板組合混凝土樓面,面積共計(jì) 4362.4 ，體積總計(jì) 1090.6m；0。5 層,1。5 層，5。5層層間平臺(tái)及7-10層為花紋鋼板平臺(tái),加上層間設(shè)備平臺(tái)花紋鋼板總面積約1800； 外部采納壓型鋼板雙層復(fù)合保溫墻面及壓型鋼板復(fù)合保溫防水卷材屋面作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)

5、，7260。SAP裝置土建和鋼結(jié)構(gòu)模型圖SAP20121112013310日,排除春節(jié)期間及惡劣雨雪天氣影響,100天左右,1 11 5 層7 層花紋鋼板鋪設(shè)和固定，技術(shù)難度十分巨大,對(duì)技術(shù)力量和多專業(yè)SAP 項(xiàng)目施工提出了防水、防塵、防蚊蟲(chóng)的完全密封竣工高標(biāo)準(zhǔn),對(duì)施工過(guò)程的文明施工和現(xiàn)場(chǎng)清潔程度也提出了更高的要求,進(jìn)度壓力不可謂不大.對(duì)此業(yè)主也給予了“順利完成廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝,SAP 項(xiàng)70%的評(píng)論.在緊迫的工期要求和高標(biāo)準(zhǔn)的施工要求背景下，如何能夠更快速、有效、安全的完成工程施工，是對(duì)公司技術(shù)力量和管理水平的極大考驗(yàn)，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部的研究,突破傳統(tǒng)思維，從技術(shù)創(chuàng)新角度動(dòng)身,下如期完成任務(wù),實(shí)現(xiàn)工

6、程的成功竣工。下面以本建造技術(shù)中的創(chuàng)新點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)為動(dòng)身點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行闡述:三維鋼結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)建立在工程招投標(biāo)階段,2D3D 建模，建模流程主要包括下列步驟：軸線網(wǎng)絡(luò)建立平面、立面區(qū)域劃分構(gòu)件定位、型號(hào)輸入確認(rèn)構(gòu)件類型、名稱、截面、材質(zhì)、表面處理工藝、顏色等級(jí)信息輸入構(gòu)件號(hào)編碼構(gòu)件預(yù)制、安裝狀態(tài)、計(jì)劃開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間狀態(tài)輸入構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)、螺栓及焊接狀態(tài)輸入設(shè)置可視化模型模版及模型管理器等級(jí)劃分細(xì)節(jié)微調(diào)，三維渲染完成總體模型,可實(shí)現(xiàn)真實(shí)直觀的吊車站位及吊裝流程的預(yù)先模擬,項(xiàng)目的施工部署和規(guī)劃有充分的預(yù)備,對(duì)順利進(jìn)行投標(biāo)工作和實(shí)體工作的實(shí)施均有顯著的幫助，打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。構(gòu)件狀態(tài)和建造信息錄入

7、吊車站位模擬，整體施工模型渲染 PAGE PAGE 12材料到貨可視化跟蹤及信息反饋將會(huì)造成十分嚴(yán)峻的影響,因此工程前期十分有必要做好和鋼結(jié)構(gòu)廠家/業(yè)主采購(gòu)部的多方溝通聯(lián)絡(luò),使跟蹤分析到貨情況是否滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求，進(jìn)行反饋意見(jiàn)和建議。同時(shí)需要做好現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的規(guī)劃，結(jié)合分片/整體安裝計(jì)劃，合理利用材料堆場(chǎng)及安裝場(chǎng)地進(jìn)行施工安排。SAP 項(xiàng)目前期，依據(jù)已到貨構(gòu)件清單建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)，生成鋼結(jié)構(gòu)到貨狀態(tài)模型,從模型信息可直觀反饋出已到貨構(gòu)件是否滿足現(xiàn)場(chǎng)分片安裝需求的結(jié)論及依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)到貨情況編制優(yōu)先到貨清單并將此狀態(tài)反饋給相關(guān)部門(mén),從而及時(shí)的進(jìn)行材料到貨跟蹤反饋，減少由于材料原因?qū)е碌倪M(jìn)度滯后現(xiàn)象。2012

8、 10 28 日到場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)材料模擬 2012 11 06 日到場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)材料模擬鋼結(jié)構(gòu)安裝模擬和施工記錄SAP 總，由項(xiàng)目部技術(shù)人員導(dǎo)入模型,高層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程提供了良好的借鑒閱歷。日鋼結(jié)構(gòu)安裝數(shù)據(jù)信息壓型構(gòu)件還是摩擦性連接構(gòu)件,依據(jù)安裝及柱連接點(diǎn)階段可以分為第一段、第二段、第三段區(qū)域結(jié)構(gòu)等。不同的種類劃分會(huì)決定了整體施工順序和重點(diǎn)的編排, 是進(jìn)行合理有效施工計(jì)劃的前提,通過(guò)三維管理軟件，可以有效的依據(jù)不同規(guī)格類型對(duì)構(gòu)件進(jìn)行區(qū)域劃分，明確施工重點(diǎn)。防火區(qū)域劃分第二層 13.47m 結(jié)構(gòu)劃分由于大型鋼結(jié)構(gòu)工程往往存在數(shù)量巨大的構(gòu)件，如 SAP 廠房鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件共10552 件,如此龐大的數(shù)量如何保證

9、安裝有存在構(gòu)件遺漏和尾項(xiàng)清理，是工作的重點(diǎn)和反應(yīng)未安裝構(gòu)件數(shù)量及區(qū)域，通過(guò)三維圖像及時(shí)直觀反饋給項(xiàng)目管理組，對(duì)保證構(gòu)件安裝完整性，避開(kāi)二次返工有著十分重要的意義。未安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件于模型內(nèi)的分布圖結(jié)構(gòu)吊裝驗(yàn)算及模擬SAP 項(xiàng)目中,結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件及三安全性大大提升。單片鋼結(jié)構(gòu)吊裝模擬驗(yàn)算模塊結(jié)構(gòu)重心計(jì)算整體管廊鋼結(jié)構(gòu)吊裝驗(yàn)算整體模塊鋼結(jié)構(gòu)重量驗(yàn)算細(xì)部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及碰撞檢查計(jì),采納三維截面構(gòu)造繪制及二次碰撞檢查的方法，從設(shè)計(jì)角度提高包邊設(shè)計(jì)的合理性，減少由于設(shè)計(jì)尺寸與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符導(dǎo)致的構(gòu)造誤差BIM 技術(shù)的大型鋼結(jié)構(gòu)分片及模塊化預(yù)拼接、整體吊裝工藝應(yīng)用BIM 技術(shù)的深入研究，結(jié)合真實(shí)直觀的安裝數(shù)據(jù)模擬

10、特性，研究以 BIM SAP 施工實(shí)體工作環(huán)節(jié)的運(yùn)用為例，進(jìn)行闡述：鋼結(jié)構(gòu)分片/整體安裝規(guī)劃SAP廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)和包邊建模三維節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和碰撞檢查SAP SAP廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)和包邊建模三維節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和碰撞檢查計(jì)算各分片的整體重量/高度/位置信息,從而計(jì)算出吊車站位及荷載等吊裝分析，為后期的材料到貨分析/安裝人力規(guī)劃/材料組對(duì)場(chǎng)地劃分等施工工藝提供了基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)支持。單片結(jié)構(gòu)模擬吊裝示意圖主裝置第一層框架分片模擬及數(shù)據(jù)分析主裝置第二段框架分片模擬及數(shù)據(jù)分析第2 段分片吊裝模擬及吊車站位第4 段整體吊裝模擬及吊車站位卸車及拼接場(chǎng)地規(guī)劃依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置情況和鋼結(jié)構(gòu)到貨計(jì)劃,結(jié)合三維模型的空間尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行S

11、AP 7*18 米區(qū)域,作為主要拼接場(chǎng)地，供四組班組流水作業(yè)，在廠房西面布置5*18 米區(qū)域供西面結(jié)構(gòu)堆放。518m 場(chǎng)地作為主區(qū)域拼接工作時(shí)候下道工序的材料堆放區(qū)域,AB 軸及干燥間已澆筑部分設(shè)置額外兩塊組裝區(qū)域,供B 和H 域布置參見(jiàn)如下：?jiǎn)纹M裝/吊裝 4 6 根，依據(jù)“井”字在拼裝場(chǎng)地布置好，進(jìn)行構(gòu)件拼裝.20采納懸梁扣件作為腳手架固定結(jié)構(gòu),在分片拼裝完成后,設(shè)計(jì)及安裝沿柱身布 置的懸挑腳手架，作為連系梁安裝等操作平臺(tái)。為便于摘鉤和安裝梁,吊裝前固 定上爬梯和生命線.,主吊車轉(zhuǎn)桿將其吊裝就位。初找正后固定，緊接著吊裝相鄰的框架，再安裝連系梁，使其穩(wěn)固。臨時(shí)螺栓固定懸梁腳手架搭設(shè)130T

12、 25 噸汽車吊溜尾配合,完全起吊后人工摘25T 固定攬風(fēng)繩，之后繼續(xù)進(jìn)行下一分片的吊裝工作。待分片構(gòu)件成對(duì)安裝后,依據(jù)計(jì)劃利用液壓/曲臂升降車/懸挑腳手架進(jìn)行連系梁安裝工作，使其成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，過(guò)程中保持測(cè)量校正工作?？蚣芙Y(jié)構(gòu)安裝和圖紙分布，進(jìn)行人力資源安排，保證分片框架聯(lián)系梁-次梁等構(gòu)件安裝保持流水施工狀態(tài)。足大面積次梁等非框架構(gòu)件的施工需要。整體吊裝對(duì)于廠房第四段結(jié)構(gòu)，由于高度較高,2 3 排柱排布，依據(jù)結(jié)構(gòu)350T 吊車一次吊裝就位。地面框架整體拼接350T 主吊50T翻身整體模塊一次性吊裝就位云網(wǎng)絡(luò)及信息化技術(shù)應(yīng)用BIM 用共享的團(tuán)隊(duì)資源進(jìn)行工作分配,減少由于信息不對(duì)稱和溝通閉塞導(dǎo)致的管

13、理問(wèn)題。核心運(yùn)用之一，是一項(xiàng)提供用戶Web、PC、和手機(jī)客戶端多平臺(tái)數(shù)據(jù)共享的云大的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間,擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)安全保障,并且提供了數(shù)據(jù)共享的通道，其架構(gòu)如下。SAP BIM 要多方編輯,因此需要保證各成員的工作文件全都性，經(jīng)過(guò)研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立式，其具有容量大10T工過(guò)程中全體項(xiàng)目組成員資源同步，實(shí)時(shí)共享的效果,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的管理效率和溝通水平得到了很大的提高。主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，建立完整的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù),將安裝信息可視化和三維化,及時(shí)更新現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋和計(jì)劃調(diào)整，具體如下。模型構(gòu)建，真實(shí)反映鋼結(jié)構(gòu)材料特性、物理參數(shù)、連接模式等具體數(shù)據(jù)材料跟蹤，對(duì)材料到場(chǎng)情況、進(jìn)場(chǎng)時(shí)

14、間、堆放區(qū)域進(jìn)行跟蹤記錄，便于施工安排。模擬和反饋分類統(tǒng)計(jì),顯示，達(dá)到篩選和跟蹤的目的。吊裝計(jì)算，能對(duì)單根和組合構(gòu)件的重量、體積、長(zhǎng)度、表面積、重心等物理性能進(jìn)行計(jì)算和真實(shí)的吊裝模擬。云網(wǎng)絡(luò)管理，能將管理組成員的資源進(jìn)行整合，達(dá)到同步更改，實(shí)時(shí)共享的目的。與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較BIM（Building Information Modeling， 建筑信息模型）理念，對(duì)比國(guó)內(nèi)大部分采納SAP 裝置上的成功運(yùn)用得到德國(guó)巴斯夫公司的高度認(rèn)可，被成Bahia SAP 雙子項(xiàng)目上，處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)的水平。技術(shù)成果的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益SAP 裝置鋼結(jié)構(gòu)廠房安裝為例，（將近一個(gè)月）的情況下，于201338日完成（2013310日429元,為順利實(shí)現(xiàn)機(jī)械竣工打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)，得到了業(yè)主和管理比，來(lái)闡述其直接經(jīng)濟(jì)效益：除直接經(jīng)濟(jì)效益外，采納模塊化鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝,將原有粗放化、效率低的單根工時(shí)間及降低人工費(fèi)用,提升現(xiàn)場(chǎng)施工效率，提高施工安全技術(shù)水平，降低直接施工成本費(fèi)用,從而可大幅提高經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。管理水平,降低間接費(fèi)成本,對(duì)于管理團(tuán)隊(duì)的綜合實(shí)力和水平將