BIM技术在超高层建筑施工中的应用

2015-09-18

建筑施工 2015年2期

中建八局第一建设有限公司济南 250100

1 工程概况

芜湖侨鸿滨江世纪广场A标段工程位于安徽省芜湖市，该工程地下3 层，主塔楼68 层，建筑面积21万 m2，建筑总高度318 m，结构体系为混合框架-钢筋混凝土核心筒结构。

2 BIM技术在施工形象进度和大型机械布置中的应用

在施工部署中，利用Revit软件建立三维信息模型，结合3dMax辅助软件输出的效果图可直观地表述各施工阶段施工现场的整体情况（包括施工形象进度、大型机械配置等），还可以通过漫游制作视频、通过漫游直接到建筑物的任何部位观看（图1），这样不仅可以增加本项目管理人员对施工现场的把握，还可以使监理、业主甚至是完全不懂施工的人在看了三维信息模型后，都会对施工现场的形象进度和大型机械配置等产生一个具体而清晰的了解[1,2]。

另外，通过提前建立BIM信息模型，还可以综合分析大型机械布置是否合理。

芜湖侨鸿1#ZSL750动臂塔吊设计位于地下室范围内，并且塔吊穿越设备房，由于前期设计没有充分考虑塔吊给裙房提前营业带来的影响，导致了以下问题：地下室顶板塔吊预留洞口长期漏水，地下室设备无法运行；塔吊通过设备间，设备无法安装。后来通过建立模型，进行综合布线，对机房设备位置进行了微调，对设备安装进行了模拟，保证了裙房营业不受影响。

图1 漫游进入建筑内部观看

塔楼施工采用2 台ZSL750动臂塔吊，定位时充分考虑了塔吊覆盖面及载重能力，同时考虑了2 台塔吊的碰撞问题，但是现场交叉施工工况十分复杂，存在施工过程中长时间仅一台塔吊可用，另一台闲置现象，这对塔吊的使用产生了一定的浪费。如果在施工前，我们用BIM信息模型进行虚拟施工，应该还有优化的空间。

3 BIM技术在材料计算中的应用

BIM数据库的创建，通过建立关联数据库，可以准确、快速地计算工程量，提升施工预算的精度与效率[3,4]。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，通过BIM输出各种材料清单，不仅可以减少人员工作量、减少材料计算错误发生率，还可以有效、快速地提出材料计划，加强对各种材料的管理，减少浪费，增加盈利。

在钢结构施工中，由于钢构件复杂、不规则，工程量很难计算，如果全凭人工计算，将耗费很大的人力，通过建立BIM信息模型，直接输出材料清单（图2），通过与手工计算相比对，BIM的计算结果十分准确，这为项目部节省了很大一部分人力。

图2 使用BIM软件直接输出材料清单

4 BIM技术在施工现场整体平面布置中的应用

施工现场临时设施、临时道路、材料堆放场地、加工场地等临时设施和道路不仅多，而且复杂，在施工过程中往往会发现很多前期布置不合理的地方，后期修改、返工会造成很大的工期及经济损失，这是很多项目都很难解决的事情。通过BIM软件将各个施工阶段施工现场所有临时设施及道路、材料堆放场地、加工场地全部建立模型，再考虑各个施工阶段临时设施及道路的更改，通过3D模型可以直观地发现哪些布置不合理，从而加以修改，这样就可以大大减少因为前期考虑不周全而造成的工期及经济损失[5,6]。

在前期项目东大门周边临时建筑施工过程中，由于没有考虑周全，很多临时建筑施工完成后发现有问题又拆掉，这给项目造成了不小的经济及信誉损失。

如果在开工前，将施工现场临时设施、临时道路、材料堆放场地、加工场地等建立BIM信息模型，通过三维模型，应该可以发现大部分问题。

5 BIM技术在重难点施工部位交底中的应用

有时对工人进行一些复杂节点的交底时会显得十分困难，他们可能不懂CAD甚至不会看图纸，很难理解你的意思。针对这种情况就可以通过建立BIM信息模型进行图纸中复杂节点施工交底，直观地告诉工人如何进行施工，工人们如同来到施工现场看到成品，一说即懂，通过BIM模型，使交底变得容易，同时工人在施工过程中出错的概率也大大降低[7,8]。

芜湖侨鸿塔楼底板8 000 m3大体积混凝土浇筑前的技术交底，初次采用BIM信息模型（图3），采用模型交底效果比预计的要好，工人也反应有这样的模型将更容易理解交底的内容，在浇筑过程中工人均按照交底施工，经过2天3夜的时间，顺利浇筑完成。

图3 芜湖侨鸿大体积混凝土浇筑交底模型

6 BIM技术在钢结构深化设计、预制件加工中的应用

通过建立BIM信息模型进行钢结构深化设计（图4），以一种直观的三维模型（效果图）与业主、设计、分包单位沟通洽商，这样不仅可以提高工作效率，可以提高洽商成功的概率，还可以通过建模发现设计不合理部位，及时与设计院沟通解决。

通过建立BIM信息模型，对预制件进行建模和深化设计，然后把这些3D模型通过图片的形式转交给钢构件加工厂，这样可大大减少加工构件错误率，从而达到节约工期、成本的目的。

芜湖侨鸿项目采用BIM软件中的tekla进行深化设计，建模过程中发现设计不合理部位6 处，其中4 处及时通知了设计院进行更改，还将复杂节点的模型（图5）通过图片形式移交给钢结构加工厂，大大减少了构件加工错误率。

图4 钢结构深化模型

图5 钢结构深化复杂节点模型

7 BIM技术在方案评选中的应用

通过建立BIM信息模型，将方案中需施工模型通过三维模式展现在眼前，还可以模拟施工，这样就可以从外观、施工难度、施工条件等通过综合考虑来确定最佳方案，这可以解决在施工中某项工作有两个或几个方案通过想象力很难抉择的问题。

芜湖侨鸿塔楼外框16 根圆管柱筒内均浇筑C60自密实混凝土，为了满足工期需要，圆管柱可能会在离楼板十几米高的地方浇筑混凝土，那么安全就是个问题。经项目部研究，决定采用固定便捷式架体作为安全防护，但是对设计的2 个加工方案（图6）意见不统一，项目部通过建立BIM信息模型，使方案模型一目了然，因而很快地决定了加工方案。

图6 圆管柱混凝土浇筑操作平台2 个方案模型

8 BIM技术在碰撞检测中的应用

无论是土建还是机电安装的设计中，总会有一些设计考虑不周全而发生碰撞的情况，特别是机电安装的复杂管线排布、设备房等地方往往会存在管道碰撞，如在施工过程中发现管道碰撞，再通过设计变更更改管道线路，不仅耽误工期，而且影响整体布置。

通过BIM软件可将水、电、暖通等建立模型，通过碰撞检测，找出碰撞部位，提前与设计院沟通。芜湖侨鸿项目在地下室及裙房施工阶段，发现多次安装要在型钢梁上开孔、预应力要在型钢梁或是型钢柱上开孔、钢筋无法从型钢柱中穿过也要开孔（图7），开这些孔首先要与设计院沟通，设计院同意后，监理才会允许开孔，由于这会影响到下一道工序的施工，所以这不仅会给项目带来经济损失，还会带来工期损失。

另外，很多安装管道开孔过大需要加强，但是现场不具备加强条件，最后无法开孔，只能更改管道线路。后期由于采用BIM软件建模，加强安装、钢结、土建等各单位之间的沟通，很好地避免了在型钢梁和型钢柱上的开孔，让开孔在加工厂加工完成（图8）。