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摘要:建立BIM全局觀。 何為BIM全局觀?指掌握BIM貫穿建筑全生命周期的作用。有人將BIM應(yīng)用分為三層級:模型,模型+互聯(lián)網(wǎng),模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)。BIM的全局,就是用模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng),賦能建筑生命的每一個環(huán)節(jié)。 隨著BIM的傳播,使用BIM技術(shù)的項(xiàng)目成果逐漸呈現(xiàn)在大眾的視野。有的部分使用BIM技術(shù),有的實(shí)現(xiàn)了BIM全參與。
BIM是工具,是建筑信息化模型,BIM又不僅僅充當(dāng)一個工具的角色,從設(shè)計出圖、施工、運(yùn)營、物業(yè)裝修等,BIM通過富含各類信息的三維模型對工程全程進(jìn)行管理。
掌握BIM,只學(xué)會使用工具是不夠的,BIM貫穿了建筑生命全周期,它穿針引線的作用決定了BIM整體價值,同時也決定了BIM從業(yè)人的價值。會翻模的BIMer和懂全工程的BIMer,職位不同,能力和收入均不同。掌握BIM,就要掌握BIM的關(guān)鍵力量:建立BIM全局觀。
何為BIM全局觀?指掌握BIM貫穿建筑全生命周期的作用。有人將BIM應(yīng)用分為三層級:模型,模型+互聯(lián)網(wǎng),模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)。BIM的全局,就是用模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng),賦能建筑生命的每一個環(huán)節(jié)。
隨著BIM的傳播,使用BIM技術(shù)的項(xiàng)目成果逐漸呈現(xiàn)在大眾的視野。有的部分使用BIM技術(shù),有的實(shí)現(xiàn)了BIM全參與。隨著從業(yè)者對BIM技術(shù)的深入探索,掌握BIM技術(shù)在全建筑生命周期的作用,不僅是為了適應(yīng)未來職業(yè)需求,同時也符合我國現(xiàn)代化人才的培養(yǎng)目標(biāo)。
BIM在建筑全周期的運(yùn)用,舉例說明:
中國尊
中國尊位于北京市商務(wù)中心的核心,是北京市最高的地標(biāo)建筑,用地面積11478平方米,總建筑面積43.7萬平方米,其中地上35萬平方米,地下8.7萬平方米,建筑總高528米,建筑層數(shù)地上108層、地下7層(不含夾層)。于2013年7月開工。
BIM技術(shù)在中國尊項(xiàng)目的應(yīng)用與管理:
中國尊的建筑信息模型構(gòu)建、模型應(yīng)用和模型信息管理這三個維度由業(yè)主、設(shè)計、施工三方全體參與,在設(shè)計施工運(yùn)營全過程中應(yīng)用BIM技術(shù)。
一、BIM+深化設(shè)計上,中國尊項(xiàng)目與其他項(xiàng)目有兩點(diǎn)顯著不同:
(1)直接采用三維建模軟件進(jìn)行深化設(shè)計,先有模型,圖紙由模型導(dǎo)出,而非先二維設(shè)計再三維翻模。
(2)協(xié)同方式由各專業(yè)之間的協(xié)同變成了各區(qū)域之間的協(xié)同,每個工程師需要對自己負(fù)責(zé)的樓層、區(qū)域范圍內(nèi)的多有專業(yè)進(jìn)行綜合排布。各工程師進(jìn)行的是各區(qū)域間的接口協(xié)調(diào)。與各專業(yè)間的協(xié)同相比,這種方式能從整體上進(jìn)行規(guī)劃,從更高的角度對全專業(yè)進(jìn)行方案統(tǒng)籌。
二、BIM+工廠化預(yù)制加工
垂直運(yùn)輸是超高層施工的重難點(diǎn),中國尊施工現(xiàn)場幾乎沒有機(jī)電加工的場地。為了解決這一難題,項(xiàng)目使用BIM技術(shù)輔助工廠化預(yù)制加工。首先完成定位準(zhǔn)確的三維施工模型,然后在工廠中按模型進(jìn)行預(yù)制加工并編號,到現(xiàn)場后,根據(jù)編號將材料快速準(zhǔn)確的運(yùn)輸?shù)街付ǖ臉菍雍臀恢茫F(xiàn)場根據(jù)編號進(jìn)行拼裝,只進(jìn)行少量的拼裝。這樣現(xiàn)場加工量減少,隨之產(chǎn)生的建筑垃圾也減少,從而減輕二次運(yùn)輸?shù)膲毫Α?/span>
中國尊在多個專業(yè)和區(qū)域使用BIM+工廠化預(yù)制,如:
部分豎井內(nèi)管道(空調(diào)水、給排水、消防水等)采用預(yù)制立管施工技術(shù),預(yù)先在工廠內(nèi)制作成各組單元節(jié),在結(jié)構(gòu)施工的同時進(jìn)行安裝。
各標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)機(jī)房排布方案類似,將空調(diào)機(jī)組進(jìn)出口處的水管閥門管件做成預(yù)制模塊,減少現(xiàn)場焊接作業(yè)。
各標(biāo)準(zhǔn)層弱電間,橋架排布復(fù)雜且異形構(gòu)件多,在工廠根據(jù)BIM模型預(yù)制異形件并將各構(gòu)件編號,現(xiàn)場不再進(jìn)行橋架切割加工。
窗臺一體化系統(tǒng)的窗臺板采用BIM模型與現(xiàn)場測量結(jié)合的方式,在工廠完成定制。
蓄冰機(jī)房弧形區(qū)域管道采用工廠預(yù)制弧形管,不僅美觀也減少了大量焊縫,降低了施工難度。
三、BIM+三維激光掃描
機(jī)電安裝,中國尊采用三維激光掃描儀進(jìn)行現(xiàn)場掃描,機(jī)器掃描具有數(shù)據(jù)信息完整,無遺漏,精度高的優(yōu)點(diǎn),軟件通過將現(xiàn)場點(diǎn)云模型和施工模型做分析比較,可以生成各種可視化的圖表,方便管理者迅速發(fā)現(xiàn)問題,及時制定應(yīng)對策略。生成的色譜分析圖根據(jù)偏差大小的不同,在模型上顯示不同的顏色,管理者可以根據(jù)偏差的范圍,偏差的大小,采取不同的措施,來消除誤差。
在機(jī)電管線安裝前,對土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維掃描,規(guī)避風(fēng)險。對偏差較小的區(qū)域,可以通過施工交底,加強(qiáng)機(jī)電施工精度或者協(xié)調(diào)土建、裝飾專業(yè)共同吸收誤差。對無法吸收誤差的,需要事先調(diào)整深化設(shè)計方案,修改管線路由,避免因?yàn)楝F(xiàn)場條件與設(shè)計不符造成的機(jī)電拆改。
在機(jī)電管線安裝后,對機(jī)電管線進(jìn)行掃描和質(zhì)量管控。掃描確定重要設(shè)備和閥門的現(xiàn)場安裝位置與施工模型位置一致,方便后期運(yùn)維。分析機(jī)電管線安裝完成后的實(shí)際最低標(biāo)高,避免因安裝精度不夠造成吊頂標(biāo)高降低,提升建筑的品質(zhì)。
四、基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理
中國尊的BIM技術(shù)管理有三個一致:“模型與圖紙一致,模型與圖紙?zhí)峤粫r間一致,模型與現(xiàn)場一致”。為了達(dá)成這一目標(biāo),中國尊的BIM技術(shù)管理從設(shè)計、施工及驗(yàn)收三個維度進(jìn)行質(zhì)量管理。
設(shè)計質(zhì)量管控
中國尊的BIM模型首先由機(jī)電總包完成綜合管線排布并自審,然后由深化設(shè)計顧問單位對模型排布方案提出優(yōu)化建議,由BIM顧問單位對模型規(guī)范性作出審核(如命名、屬性、碰撞等),接著由施工總包結(jié)合其分包專業(yè)模型(土建、鋼構(gòu)、裝飾等)進(jìn)行綜合協(xié)調(diào),最后報送設(shè)計院審核。
每個步驟根據(jù)實(shí)際需要均有反復(fù)協(xié)調(diào)的情況,這樣各方從不同角度對模型進(jìn)行優(yōu)化后,從設(shè)計上確保模型的高質(zhì)量。
施工質(zhì)量管控
在施工之前對技術(shù)員及現(xiàn)場班組長就復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行三維模型交底,并與現(xiàn)場施工隨時保持緊密聯(lián)系,及時糾正因現(xiàn)場條件導(dǎo)致的模型無法施工的問題。同時對現(xiàn)場勞務(wù)隊(duì)加強(qiáng)管理,嚴(yán)格要求按圖、按模型施工,合理安排工序,禁止因自身方便隨意施工而影響其他專業(yè)。
驗(yàn)收質(zhì)量管控
為確保模型與現(xiàn)場的一致性,中國尊采用定期和不定期現(xiàn)場巡檢的方式,在施工過程中,由業(yè)主、施工總包、機(jī)電總包、BIM顧問、監(jiān)理組成聯(lián)合巡檢,手持移動設(shè)備查看BIM模型,比對模型與施工現(xiàn)場的一致性。
機(jī)電總包及其分包單位、監(jiān)理也各自組織人員進(jìn)行不定期的巡檢。對于發(fā)現(xiàn)模型與現(xiàn)場不一致處,根據(jù)實(shí)際情況要求現(xiàn)場整改或模型整改保持兩者一致。
除人工巡檢外,在機(jī)電安裝完成后,采用三維激光掃描技術(shù)對現(xiàn)場進(jìn)行還原,在軟件中對模型和現(xiàn)場進(jìn)行對比。
這樣通過人工和三維掃描技術(shù)檢驗(yàn),中國尊做到模型與現(xiàn)場基本一致。
港珠澳大橋
港珠澳大橋連接香港、澳門、珠海,是目前世界上最長的跨海大橋,港珠澳大橋開通儀式于2018年10月23日上午在廣東珠海舉行。正式通車后,港珠澳將形成“一小時生活圈”,廣闊的伶仃洋,將由天塹變?yōu)橥ㄍ尽?/span>
BIM技術(shù)在港珠澳大橋的應(yīng)用與管理:
BIM技術(shù)在設(shè)計階段主要有路線設(shè)計、BIM多專業(yè)協(xié)同設(shè)計、BIM模型出圖、設(shè)計方案論證等多個方向的應(yīng)用。
1.路線線形設(shè)計
項(xiàng)目組將Autodesk Revit軟件與中交二公院自主研發(fā)的路線專家系統(tǒng)結(jié)合,利用路線專家系統(tǒng)的平面坐標(biāo)、縱斷面高程以及坡度計算等功能,生成用于Autodesk Revit建模的路線數(shù)據(jù),采取二次開發(fā)的手段,實(shí)現(xiàn)隧道路線三維實(shí)體的自動創(chuàng)建。
2.BIM多專業(yè)協(xié)同設(shè)計
拱北隧道BIM建模項(xiàng)目由結(jié)構(gòu)專業(yè)、交通工程專業(yè)、防排水工程專業(yè)及路基路面專業(yè)等四大專業(yè)協(xié)同設(shè)計完成。由于組成全專業(yè)拱北隧道BIM模型的構(gòu)件較多,項(xiàng)目組建立企業(yè)級BIM構(gòu)件管理系統(tǒng),并將全部構(gòu)件導(dǎo)入管理系統(tǒng),形成中交二公院自主知識產(chǎn)權(quán),為項(xiàng)目組協(xié)同管理、快速建立BIM模型起到積極作用。
3.BIM隧道設(shè)計流程
拱北隧道設(shè)計可以分為兩類:工作井和特殊段建模,其BIM建模的主要流程有項(xiàng)目模板、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、路線線形、橫斷面、管幕及附屬構(gòu)造,最后形成BIM設(shè)計成果。
4.BIM模型與出圖
基于以上步驟,項(xiàng)目組完成了凍結(jié)曲線管幕、暗挖開挖斷面345平方米拱北隧道BIM模型,以及東、西兩側(cè)工作井和周邊主要建筑物拱北口岸BIM模型。通過BIM三維可視化直觀的展示方式,有效解決項(xiàng)目挑戰(zhàn)多部門協(xié)調(diào)難度大的問題。根據(jù)拱北隧道BIM模型出圖,工作井施工圖、襯砌施工圖、管幕施工布置圖等。
5.工作井選址方案
采用三維BIM模型與實(shí)景照片相結(jié)合的方法,對避免口岸建筑拆遷、工作井進(jìn)入澳門界內(nèi)等問題,提供了論證方案。
6.BIM三維設(shè)計平臺與有限元分析系統(tǒng)集成
通過軟件二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)在BIM建模軟件中導(dǎo)出工作井計算模型,與大型有限元分析軟件結(jié)合,對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維仿真受力分析。從基坑開挖階段到暗挖破墻階段的坑內(nèi)水平形變、豎向彎矩分析,計算結(jié)果變形最大值為14.2mm,出現(xiàn)在開挖面中下部,最大彎矩699KN·m ,最大負(fù)彎矩-984KN·m,均滿足設(shè)計要求。
BIM技術(shù)在施工階段主要應(yīng)用有建立暗挖段BIM施工模型、施工進(jìn)度管理、漫游與工序模擬。
1.暗挖段BIM施工模型
隧道暗挖段為保證施工安全,開挖斷面共劃分5個臺階15個分區(qū),臺階高度約3.8m左右,長度約5m左右,主體結(jié)構(gòu)以及支護(hù)構(gòu)造物較為復(fù)雜。暗挖段BIM施工模型包含 初期支護(hù)、二次襯砌、三次襯砌,分為先仰拱、側(cè)墻及中板、最后拱部、臨時支撐、袖閥管劈裂注漿管,完成暗挖段全部模型后,可用于施工各個管理段。
2.施工進(jìn)度管理
拱北隧道項(xiàng)目工期要求嚴(yán)格,在總體進(jìn)度控制框架下,由施工單位在征求各單位的意見后,編制總體進(jìn)度計劃;然后利用軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合功能,將總體進(jìn)度計劃與BIM施工模型各構(gòu)件相互關(guān)聯(lián),采用軟件二次開發(fā)方式,實(shí)現(xiàn)拱北隧道施工進(jìn)度管理系統(tǒng)。
施工進(jìn)度管理系統(tǒng),整合工程項(xiàng)目各單位計劃進(jìn)度信息,在施工過程中重點(diǎn)監(jiān)控進(jìn)度執(zhí)行情況,協(xié)助總體單位完成進(jìn)度的動態(tài)控制,當(dāng)系統(tǒng)采集的進(jìn)度執(zhí)行情況與計劃情況不一致的時候,系統(tǒng)會主動提示并持續(xù)跟蹤和反饋;4D施工模擬更是以可視化的方式,向眾多參與方,集成展示整個項(xiàng)目的總體進(jìn)度情況,嚴(yán)格控制工期起到重要作用。
3.漫游與工序模擬
拱北隧道工程復(fù)雜,主要對復(fù)雜工點(diǎn)進(jìn)行工序模擬,利用游戲引擎強(qiáng)大的展示功能,制作三維施工工序模擬,可以直觀瀏覽、檢查和方案的修改,有效應(yīng)對拱北隧道工程項(xiàng)目工序復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
五、項(xiàng)目創(chuàng)新
經(jīng)過充分的調(diào)研和專家咨詢,項(xiàng)目組針對拱北凍結(jié)法施工,結(jié)合BIM技術(shù)特點(diǎn),制定了管幕凍結(jié)設(shè)計方案,開發(fā)了管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)。為配合暗挖施工,凍結(jié)管幕橫斷面上分為A,B1,B2,B3,C五個區(qū)。為控制土體的凍脹效應(yīng),采用控制性凍結(jié)施工,并在凍結(jié)A區(qū)及局部敏感區(qū)域采用注漿改良凍結(jié)法。同時,分別在各區(qū)安裝溫度傳感器,以便掌控溫度的變化情況。
拱北隧道凍結(jié)法管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng),首先需要建立凍結(jié)管、監(jiān)測點(diǎn)BIM模型。然后,對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行編號,將溫度采集數(shù)據(jù)與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)。管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、溫度變化趨勢查詢、溫度預(yù)警以及風(fēng)險定位等功能。相對于傳統(tǒng)模式,基于BIM技術(shù)的管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以結(jié)合三維模型對于歷史數(shù)據(jù)、監(jiān)測點(diǎn)位置等多個方面進(jìn)行綜合分析,可以更加準(zhǔn)確、及時定位于風(fēng)險的位置,使項(xiàng)目的安全與質(zhì)量得到提升。
從上述兩例中,BIM的深入應(yīng)用,須建立在高質(zhì)量的模型基礎(chǔ)上。這個“高質(zhì)量”不僅僅指模型的深度,也包括了設(shè)計人員在模型創(chuàng)建時體現(xiàn)出的專業(yè)知識和施工經(jīng)驗(yàn)。BIM從業(yè)人員需要不斷累積經(jīng)驗(yàn),才能為項(xiàng)目提供更有力的技術(shù)支持。
BIM在大型工程中的作用非常顯著,節(jié)省工期、節(jié)約資源,而近年各地也多次發(fā)文,綠色建筑、智慧城市等詞頻頻提出,BIM作為滿足當(dāng)下國情需要的建造技術(shù),必將在越來越多的項(xiàng)目中彰顯其價值。而BIM從業(yè)者在定位未來時,BIM全局觀是關(guān)鍵。
要想引領(lǐng)未來,BIM從業(yè)者不妨多分析多思考,是否匹配BIM鏈條上的業(yè)務(wù)需求,有何優(yōu)勢與不足,針對性地學(xué)習(xí)積累,也不妨多關(guān)注一些BIM應(yīng)用的項(xiàng)目,為將來實(shí)踐累積知識。
【注】圖文來源:中國BIM網(wǎng)
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