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摘要:本文结合工程实例,结合BIM技术特点,基于BIM模型对该技术在超高层钢结构中的应用进行分布讨论,从钢结构加工、工序穿插、结构安装等方面对BIM应用的实用性进行了探讨。指出了BIM技术在成本管理、进度管理、施工指导等方面所取得的良好效果。
关键词:超高层钢结构;BIM技术;参数化;施工技术
随着建筑设计及施工技术的发展,超高层建筑在特大城市及大城市中已不再稀奇,超高层建筑本身的数量和高度都在不断突破上线,伴随而来的是越来越多的高层建筑施工技术难题需解决,而BIM技术的出现,为解决这些难题提供了一个有效的平台,BIM技术的发展契合了超高层钢结构工程对施工技术的综合性要求。本文结合某地超高层钢结构项目,对BIM技术在其中具体应用和实施进行探讨,为类似的工程项目提供借鉴和思路。
1 关于BIM技术的概述
BIM,又称建筑信息模型,是一种基于信息技术和数字模型对建筑设计、施工、运营管理进行决策的技术,BIM技术的出现是继CAD后建筑行业的第二次技术革命,它包含了以下三方面的元素:建筑信息模型建立(即建模)、建筑信息模型应用、建筑信息模型管理。
与CAD类似,可将BIM视为建筑类应用或工程技术工具,但与CAD的平面表不同的是,BIM更加立体、直观、并且综合性更强,包含的信息更多,它在项目的整个周期,包括设计、施工、维护、运营等环节都有广泛的应用,具有高度的共享性和传递性,使一个项目中不同类型的工作组别可联合对建筑信息作出准确和及时的管理,一个BIM信息化模型联系了设计单位、建设单位、施工单位、物业单位等各个相关单元,使之联系成有机整体[1],可开展有效地合作,提高了工作效率,节约成本。
但是,BIM并不是简单的将建筑数字信息进行糅合,而是具有整体的管理思想和核心,将传统的二维思想向三维、多维发展,并通过可视化平台将信息进行整合和表达,是一种先进的综合性技术。
2 BIM技术在超高层钢结构中的应用
2.1 工程概况
C市某五星级酒店,建筑高度242.3m,地下3层结构为停车场,地上46层,46层以上为大跨度穹顶结构,四周为多层裙房。
2.2 工程施工中的特点和难点
本项目施工中具有以下特点:
工期紧张,楼层高、体量大建筑场地偏小。
参与建设的分包众多,设计土建、机电、保温、幕墙、钢结构安装等多个专业,穿插配合复杂。
钢结构工程量巨大,约20000t,且单件结构数体积庞大,结构总件数量多,部位区分难度大,钢结构主要材质为Q390B,主要为箱形柱、工字型钢梁、钢管柱、连接方式为焊接结合高强度螺栓。
建筑形状独特,多异性结构,节点繁多且复杂。
安装难度大,结构吊装为垂直吊装,安装要求精度高,跨度大。
安全形势严峻,超高层结构施工多为高空作业,危险源多,防护点多,范围广。
2.3 BIM技术在本项目中的应用
2.3.1场地布置
对本项目场地进行实地勘察,结合气候、环境、地质条件等因素,建立3D场地施工模型,基于此模型,进行前期总坪规划及施工准备;临建建设、围挡设置、道路铺设、塔吊设备基础点灯,把施工过程分段表示,通过直观的动态展示及静态模型向建设单位代表展示对项目的整体把控,使后期施工有一定的预见性和更强的可实施性。
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2.3.2进度安排
通过已建立的3D建筑模型,划分各工序所需施工时间,统计每阶段结构所需钢结构构建总量以及相应的原材需求量,结合匹配的劳动力,机械资源参数[2],编制相对精确的施工进度计划,建立初步的资源配置模型和实际施工中的行动管理机制。
2.3.3钢结构制作加工可视化
通过已建立的BIM模型,将整体建筑进行拆分,把复杂的钢结构构建划分为小节点,零件,由于BIM的3D可视化功能,将拆分所得的节点、零构建进行动态的视频展示,可生成多角度立体图像,结合传统的CAD制图和文字说明,形成钢结构构建加工的可视化制作方案,工人更易理解和接受。
2.3.4安装方案拟定及安全防护设置
在BIM模型中,加入已规划好的总坪布置参数,详细的塔吊布置点位,则可结合钢结构安装工艺,对照高层钢结构钢柱机械性能表,立体直观地反映钢结构安装方案的施工流程,并且在吊装机械作业范围内,对钢结构构建坐标、形状、方向进行精确定位,确定安装时吊装方案。
在上述基础上,对高危作业点,重大危险源进行紧缺查找,并提取出BIM模型中钢结构构件、安全设施按照材质分类分区、分层统计材料的工程量,使钢结构资金和进度、安全管理等方面的成本控制更加得力。
2.3.5钢结构安装信息查询
结合BIM建筑模型进行深化设计和技术改良,保证了钢结构框架体系至上而下分段合理,在该体系中,可利用计算机快速精确的查找出构建位置坐标信息和外形构造,如构建曲线弧度,几何造型等,在模型中直接原位选取任意构建,则信息栏中可显示该构建的几何、材质、价格等数据信息,对采购、制作、施工进行有效地指导,同时将现场实测的数据同步到系统中,建立一个更精确的BIM模型,为其他专业的工序穿插提供更可靠的BIM模型[3]。
在建立并完成精确的BIM模型后,根据实际需要,按照总体布置、单体构建等,结合施工需求,直接快捷生成平法图、剖面图,立面图等。通过模型加图纸的方法,使业主单位、设计单位、施工单位共同协商出现的问题解决方案,节约了沟通时间成本。
3 BIM技术在超高层钢结构中的具体实施细则
3.1组织结构建立
BIM结构的可实时性,需专业人才的支撑,则相关公司必须成立BIM办公室,实验室等,按照专业分类,机电、土建、安装、幕墙等皆需成立由几人组成的BIM小组,在项目实施时将全体项目部人员纳入BIM技术管理体系中来。
3.2软件及硬件平台
由ATUODESK公司研发的REVIT软件是目前公认操作性好且在国内比较普及的BIM软件。可与AUTO CAD、NAVSIWORKS、3DMAX、PROJECT等兼容,硬件方面,由于可运行REVIT的操作平台为PC平台,则选用笔记本电脑、台式电脑,重点是把核心文件设置在电脑工作站内。在建模过程中,软件之间的协同需在统一平台上进行数据交换,选取Alway Sync,组员间可在此平台上实现彼此间的共享,且可实现电脑和移动设备间的文件交换。
结语
综上所述,在此项目中,引入BIM技术具有很高的可行性和必要性,BIM技术所带来的是项目数据更加准确和详尽的表达和共享,施工装配过程更加直观和简洁的展示,它使超高层钢结装配施工的复杂性大大降低,为团队协同工作提供了平台,提高了管理部门对项目的整体掌控力,提高了团队的合作意识,基于BIM模型的施工,为各工序插入时间,装配要求,都提供了更加综合的方案,使施工的协调性更强,彼此阻碍更小。
本文只能在较浅的层面作一个大概的探讨,为BIM的应用做出一点微小的工作,BIM技术是一个综合性的技术平台,它的推广和利用还需要更多的技术人员的研究,在不远的将来,这项革命性技术将会在建筑行业发挥更大的作用,并且产生更大的效益。
参考文献
[1] 张伟. 超高层钢结构施工关键技术研究[J]. 建筑知识:学术刊, 2012:61-62.
[2] 季俊. 钢结构BIM的理论与应用研究[D]. 同济大学, 2010.
[3] 杜炜平, 孙海龙. 超高层钢结构工程BIM应用和思考[J]. 建筑技术, 2014, 45(6):524-525.
论文作者:张扬
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/12
标签:钢结构论文; 模型论文; 技术论文; 建筑论文; 高层论文; 结构论文; 项目论文; 《基层建设》2016年11期论文;