BIM技术在成功大广场中的应用.doc

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BIM技术在成功大广场项目中的应用

作者：

程淑珍张春燕张缘君

（中建二局第一建筑工程有限公司）

摘要：

本工程成功大广场项目水上乐园为三层框架结构，砼楼板上分布有9个水池，仅首层顶板标高就有8个，对于这样复杂的砼结构，采用revit软件建立三维模型，结合现场实际情况，合理进行流水段划分、优化吊车施工方案，以减少人工倒运费用。

另外，通过建立好的模型，进行建筑与结构、土建与机电管线碰撞检查，优化了设计图纸，节省因返工造成的建安成本，保证了工期。

从模型快速的导出施工中发生的钢筋、砼、模板等材料用量，为指导施工、控制材料用量提供了依据。

关键词：

水上乐园、三维建模、流水段划分、碰撞检查、材料用量、优化吊车方案

1.项目简介

成功（中国）大广场项目位于河北省三河市燕郊经济技术开发区102国道南侧，是一个由主题公园（B3）、商业街（B2W）、动力楼（B3A）组成的大型公建项目。

主题公园分高、中、低区，高跨为过山车区域，中低跨为水上乐园区域。

水上乐园区域为三层钢筋混凝土框架结构，砼楼板上分布有标高不同的9个水池，仅首层顶板就有8个标高。

同时，由于本工程为改造工程，现场钢结构部分已施工完，由此导致水平运输和垂直运输条件有限，使得项目施工难度极大，鉴于此，公司决定在本项目进行BIM技术的示范应用。

2.采用BIM技术的原因

1.

2.

1

2

2.1项目难点及解决方案

项目部根据项目实际情况分析出项目的施工难点。

难点表现在如下几个方面：

1.

2.

2.1.

2.1.1.垂直运输难度大

本工程钢结构桁架已施工完，如果按照传统方式支设塔吊，由于钢结构的影响，塔吊无法发挥作用，不能将建筑材料起吊到指定的作业面，只能徒增二次搬运工作量。

所以只能采取汽车吊来进行垂直运输。

由于汽车吊本身的覆盖半径有限，汽车吊运行时还受钢结构影响，人工倒运量较大，如何合理利用汽车吊进行作业，同时又能减少人工倒运量，是本次施工的一大难点。

2.1.2.合理安排进度计划

本项目占地面积大，垂直运输困难，因此采用汽车吊进行垂直运输，结合平面上的二次搬运完成材料运输。

根据实际情况，采用流水块施工的方式进行施工，也就是将整个工程进行立体切块，逐个进行立体块的施工，由此导致进度计划安排不尽合理，为了能合理安排流水施工，尽量合理压缩工期，决定采用Navisworks进行虚拟施工，进行进度计划的合理安排。

2.1.3.解决施工图纸碰撞

本工程为大型公建，占地面积大，结构标高和建筑标高复杂，同时，由于业主是国外投资商，对国内的基本建设程序不清楚，不了解，导致在项目前期一些问题不能很好地协调解决。

这些因素导致设计图纸不全面、设计单位图纸质量有问题，由此对施工过程产生了较大的影响。

2.1.4.斜板找坡层标高控制难度大

本工程南区造浪池为多块有坡度的斜板组成，结构板施工完后，还要根据设计要求进行建筑找坡（非线性坡度，而是曲面），根据不同的厚度才能形成造浪池。

建筑找坡的厚度不同，采用传统的手工计算方法并不能快速解决问题，因此转而采用BIM技术进行曲面不同位置的厚度。

2.1.5.优化施工计划

水上乐园流水块的施工计划由project软件编制，将计划导入到rvit软件，然后将计划与动画结合起来模拟施工。

通过形象直观的模拟，我们发现最初的计划中有部分流水段并非在关键工序上，可以延迟施工时间，腾出工作面以便吊车作业。

另外，水上乐园业主要求的工期较紧，通过多次虚拟施工观察，我们发现地上结构顺序可以调整为更加合理且有效缩短工期的方案。

2.1.6.工程量统计

以往项目进行工程量统计时，需要在预算软件中导入有关的设计图纸或者二次建模，费时费力，本项目中，为了快速进行工程量预提，采用PKPM算量软件进行工程量的计算。

3.采用的软件

项目

型号

系统

I7 3770

主板

Z75全固态

内存

金士顿16G

硬盘

希捷2T

显卡

索钛TI 650 2G

电源

安钛克500W

表1电脑配置表

显示器

22寸

为了完成本项目的BIM应用，结合公司以往的培训情况和工程技术人员对软件的熟悉程度，决定采用AUTODESK公司的RevitArchitecture、Revitstructure、RevitMEP、Navisworks、Econtect、以及PKPM等软件。

BIM应用的软硬件配置见表1：

4.BIM技术应用情况说明

针对前述的项目难点，逐一有针对性地应用BIM技术，解决项目中的各项难点。

在解决项目的难点时，主要从各专业的模型建立、各专业间的碰撞检查、虚拟施工、可视化成果展示、方案仿真、工程量计算以及项目协同应用这几方面着手。

1

2

3

4

4.1模型的建立解决流水段施工问题

图1建筑和结构模型

在BIM技术应用的初期，即对文件进行分类管理，并建立好项目样板，以及建模标准、命名规则等，各专业、各流水段用同一个样板文件在统一的标准下开始建立模型。

定期进行模型整合，检查问题偏差及时修正，以免造成最后难以整合甚至返工的现象。

成功大广场项目根据现有规范，水池施工完后，在防水层施工前，必须对水池进行满水试验，以检验水池渗水是否在允许范围内，由于施工缝、后浇带均为施工的薄弱点，故不易过多留置。

鉴于上述情况，利用rvit软件，根据图纸建立出三维模型，分析结构的实际情况，考虑水池板与周边楼板的结构关系、不同标高的建筑面积大小、水池板浇筑的整体性、施工的先后顺序、施工道路等等，最后将水上乐园划分为流水块施工，以AR轴为界分南北两区，共分为13个流水块，北区7个流水块，南区6个流水块，通过建立的模型分析，流水顺序分别如下：

南区：

13-10、11-2-14-15

北区：

3、4-5、7-6-8-9

通过调整的方案实施可节约成本106200元。

图1展示了所建立的建筑与结构模型整和。

4.2碰撞检查

成功大广场项目为大型公建，结构形式复杂，管线较多，设计院的图纸提供的并不是很全，而且还在有设计变动，通过创建的建模检查出设计图中存在的问题，提前做出合理实施方案，节约因返工，延期造成的浪费。

在这一部分共节约190万元左右。

建模后进行了碰撞检查，发现了诸多问题，解决了项目标高复杂，管线较多等问题，碰撞检查如图2所示。

图2碰撞检查示例

通过碰撞检查，检查出图中存在的问题数量如表2所示。

根据碰撞检查得出的结果，我们结合设计图及施工图纸，对模型进行深化设计，并及时与设计单位进行沟通，得出最佳施工方案，使整个建筑更加合理化。

如图3所示：

表2碰撞检查统计表

图3深化设计前后对比图

4.3虚拟施工

修改后

修改前

应用MSProject编制施工计划，将施工计划调入Navisworks软件后进行虚拟施工，我们发现计划中有的柱施工并不在关键工序上，可以推迟柱施工时间，腾出工作面作为吊车的站点，增加吊车的覆盖面积。

如：

原计划3、4流水段同时施工，而在虚拟施工时发现：

3、4流水块中5.7m柱在4.05m楼层板施工后再开始施工，即可增加吊车站点，且不影响工期，详见图4-5。

红色标注为新增站点

图4流水段汽车吊施工模拟图

图5为修改前后的吊车站点分别为：

13个和15个

通过在虚拟施工中加入汽车吊的运行路线进行综合分析，对汽车吊的运行路线进行优化，最终得到经过优化的汽车吊的行使路线。

修改前

4.4工程量计算

水上乐园的材料用量全部采用PKPM算量软件。

通过与设计单位沟通，从设计院获得结构计算数据，直接将结构计算数据导入到PKPM算量软件，直接形成混凝土框架结构模型，材料用量能作为施工生产提供依据，同时也能控制施工成本。

计算成果如图6所示。

在这一部分所节省的费用如表3所示

图6混凝土工程量汇总截图

构件部位

计算混凝土用量

前期施工混凝土损耗达30%

下一步施工损耗量以BIM计算数据为依据，控制损耗量在10%

节省量

节省费用

（万元）

梁

3883

1165

388

777

27.58

柱

1330

399

133

266

9.44

板

3493

1048

349

699

24.81

墙

531

159

53

106

3.76

合计

65.59万元

C30P6砼：

355元/立方

表3混凝土节省用量及费用

4.5方案仿真与评审

汽车吊最佳方案表

定位点距离结构边

一层

二层

三层

角度

42°

42°-50°

50°-73°

半径

3m

1.2-2.6米

1.2米

所涵盖面积

表3汽车吊最佳方案表

519㎡

266㎡

261㎡

图7吊车最佳运行图

鉴于垂直运输中存在的困难，根据图纸建立出三维模型，分析结构的实际情况，合理划分流水段。

根据流水段划分平面布置，我们首先布置吊车的行经路线，计划采用4台50吨的吊车，南北区各两台。

针对每台吊车，给吊车赋予参数，调入结构模型进行施工模拟，得出吊车最佳站点、每层的最长臂长及最佳角度，综合各吊车的情况得出：

原计划的4台50吨吊车配置较浪费，用2台50吨、2台25吨吊车配合使用即能满足现场施工要求，且能节省成本。

图7为吊车最佳尺寸运行图，根据图中尺寸得出表3，即25吨吊车即可满足要求。

4.6确定曲面建筑找坡的厚度

造浪池根据设计是曲面的，而该曲面是通过建筑找坡形成的，因此确定该区域中建筑找坡中各点的厚度是一个繁琐的问题。

而通过BIM技术的应用，该问题得到很好的解决。

图8revit软件创建的楼板模型

首先，导入模型的CAD图在revit软件当中，创建楼板，在建好的楼板中根据CAD的边界线，在“绘制”面板中点击“边界线”，“边界线”可以直接画上去，还可以通过“拾取线”或“拾取墙”的方法。

板的轮廓线编辑完成后，在“模式”面板中点击“对勾”，完成对板的编辑模式。

在“形状编辑”面板中点击“添加点”。

根据CAD中波浪池坡度的等高线多添加一些点，添加的点越多所产生的曲面就越圆滑。

添加好点后，在点击“修改子图元”，选中其中一个点,根据此点在CAD等高线中的标高与板的高差，计算出数值来编辑此点的高度。

这里需要注意的是，点的位置是以楼板高度为基准高度，所以初始数值为“0.0”根据“+”或“-”数值来调整此点与板距离。

还有就是不能同时对多个点进行编辑，只有单选一个点时才能改变这个点的数值。

点击空白处就完成了模型如图8所示。

将造浪池顶板建筑云线图按每1米划分一个区段，形成1M×1M网格点，然后按照网格点进行剖切，得到每个剖面，最终从剖面图上读取所需要的建筑找坡层的厚度。

如图9所示。

图9建筑找坡中各点厚度的确定方法示意图

通过上述做法，很容易来控制每一点找坡高度，从而做出建筑图中要求的云线弧度。

5.BIM安全与质量的管控

根据现场情况，针对位于水上乐园内部的临时外架做了方案，当外架搭设时高度仅一层时，为便于下一流水段的施工，临时外架体采用碗扣架搭设（见图10碗扣式临时外架示意图），当流水块施工完后，临时外架直接作为内架支撑体系，减少重复搭设、拆除外架的费用，也节省了工期。

图10碗扣式临时外架示意图

图10碗扣式临时外架示意图

现场自制的可拆卸防护架，可用作基坑边防护，又可以用作水池临边防护，搬运及搭拆都较为方便，节省了人工搭拆防护架。

根据施工方案结合已经建立好的模型进行施工模拟建立坠落防护栏杆构件模型后，这些栏杆就被置于了结构BIM模型中。

在项目实施中，现场人员通过3D视图能够清楚地识别多个坠落风险。

提高安全管控。

如图11

图11安全防护栏

现场制作的可拆卸式型钢安全通道，安全方便，整体美观，能多次重复利用。

同时模型的建立提供了建筑物更为精准的