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广联达助力北京新机场BIM应用落地

2018-03-05  浏览次数:187
核心提示:在2017这一年中,应用BIM技术的工程项目比比皆是。但对于BIM应用如何为项目提供价值、应该提供哪些价值?很多企业还处于摸索阶段。其中,《中国建设行业施工BIM应用分析报告(2017)》特别介绍了北京新机场航站区工程项
 在2017这一年中,应用BIM技术的工程项目比比皆是。但对于BIM应用如何为项目提供价值、应该提供哪些价值?很多企业还处于摸索阶段。其中,《中国建设行业施工BIM应用分析报告(2017)》特别介绍了北京新机场航站区工程项目,下面就让我们一睹为快吧!

一、项目概况

1.项目基本信息

北京新机场航站区工程项目,以航站楼为核心,由多个配套项目共同组成的大型建筑综合体。总建筑面积约143万平方米,属于国家重点工程。其中,航站楼及换乘中心核心区工程建筑面积约60万平方米,为现浇钢筋混凝土框架结构。结构超长超大,造型变化多样,施工人员众多,对施工技术与管理的要求较高,需引进新技术协助项目施工。

2.项目难点

(1)东西最大跨度562m,南北最大跨度368m,结构超长超大,施工段多,这些因素可能会使施工部署及技术质量控制的风险增大。

(2)上下混凝土结构被隔震系统分开,节点处理非常复杂,对制定技术方案和技术交底的细节把控提出挑战。

(3)钢结构的竖向支撑柱形式多样,包括C型柱、筒柱、幕墙柱扥等,生根于不同楼层,不能同时安装,且需要与屋面钢网架结构连接,安装难度大。

(4)屋面钢网架结构本身造型变化大,与竖向钢支撑C型柱相连,可能造成屋面钢网架结构及室内天花复杂多变,安装难度大。

(5)机电系统复杂,机电设计施工图过程调整量大。在机电工程深化设计过程中,所涉专业众多,各系统覆盖面广,交互点多,协同工作量大,可能会为项目施工过程中的协同工作留下隐患。

(6)参与单位多、参与施工人员高峰期预计超过8000人,人员过多可能会造成现场施工管理混乱等问题出现。

3.应用目标

在本项目BIM技术应用中,要实现两个目的,第一,解决项目本身管理过程中的问题;第二,验证和积累BIM应用方法,为后续的类似项目应用提供经验。在此之前,已经在多个房建项目上进行了BIM应用,对于房建项目的建模方法、建模标准、项目应用方法等,已经有一定的积累。这些积累成果是否都可以在机场项目上应用?机场项目的BIM应用还有哪些特殊的要求?为了实现上述目的,本项目应用中确定了如下四个目标:

(1)项目技术管理目标:根据项目特点进行施工部署和技术质量控制、制定技术方案和进行技术交底时注意项目中的难点细节、多造型钢结构的精准安装、项目协同管理及现场施工管理等问题。

(2)BIM人才培养:建模人才、BIM5D平台应用人才。

(3)BIM应用方法总结与验证:BIM建模标准的优化、项目部各管理岗利用BIM5D进行项目管理的方法总结。

(4)新技术应用的探索:GNSS全球卫星定位系统、三维数字扫描、测量机器人及MetroIn三维测量系统、大跨度钢网架构件物流管理系统。

二、BIM应用方案

1.BIM应用内容

针对以上项目难点和BIM应用目标,本工程在项目管理、方案模拟、商务管理、动态管理、预制加工和深化设计等六大方面应用了BIM技术。

BIM应用内容

(1)项目对包括劲性钢结构施工工艺、隔震支座施工工艺、临时钢栈道方案等技术难点进行BIM模拟。

(2)通过应用BIM5D管理平台,基于BIM模型对项目进度、质量、安全、成本和物料进行精确、高效的管理。

(3)通过将BIM技术与三维扫描技术、放样机器人、物联网等信息技术结合,提高工程信息化管理水平。

2.BIM应用策划

(1)在BIM实施前期,制定相关技术标准,包括《BIM模型管理标准》、《BIM技术应用实施方案》、《土建模型标准指南》、《BIM建模工作流程》、《机电建模标准指南》、《机电三维深化设计方案》等。

(2)模型创建及实施方案:

本工程BIM建模和BIM实施采取项目部自施与BIM业务分包相结合的方式。

主要的BIM业务分工按施工区域分为4块,即AL区、BL区、AR区、BR区,其中:

AL区——北京城建集团有限责任公司BIM中心

BL区——北京城建集团有限责任公司BIM中心

AR区——北京比目鱼工程咨询有限公司

BR区——CCDI悉地国际

(3)人才培养方案:建模人才的培养方式为北京城建集团BIM中心和CCDI、比目鱼咨询等公司合作为主,模型应用的人才培养以广联达公司为主。

(4)软件选取方案:

(5)咨询服务方案:

广联达——协助项目部进行模型验收,并对原有的建模标准提出改进意见;现场实施服务,培训项目部各相关岗位利用BIM5D进行现场管理。

北京比目鱼工程咨询有限公司——AR区全专业建模,并对原有的建模标准提出改进意见。

CCDI悉地国际——BR区全专业建模,并对原有的建模标准提出改进意见。

3.BIM组织介绍

(1)以项目经理为BIM应用主管领导,负责统筹协调项目BIM应用资源,确定BIM应用目标。

(2)组建以BIM主管为核心的BIM团队,负责制定BIM总体实施方针。

(3)北京城建集团有限责任公司BIM中心:AL区和BL区全专业建模及BIM应用实施。

(4)北京比目鱼工程咨询有限公司:AR区全专业建模及BIM应用实施。

(5)CCDI悉地国际:BR区专业建模及BIM应用实施。

(6)广联达科技股份有限公司:负责配合BIM模型的后期应用及BIM5D应用和培训。

(7)所有进场的专业分包单位:配有专业BIM技术人员,负责配合总包单位的BIM实施。

三、实施过程

1.BIM应用准备

(1)模型创建:

模型创建的流程:建模标准交底-模型创建-模型验收-建模标准的调整。

模型创建的内容: 基于BIM的建筑模型、结构模型、机电模型、钢网架屋盖模型、幕墙模型、地表模型、土方模型、边坡模型、桩基模型的创建。

(2)Revit、Navisworks、Magicad、Fuzor、Lumion、BIM5D等专业应用软件的操作培训。

2.BIM应用过程

(1)BIM与技术管理的结合:

1)模型的应用:

利于地表模型、土方模型、边坡模型和桩基模型,进行地质条件的模拟和分析、土方开挖工差算量、节点做法可视化交底对8275根桩基的精细化管理,将BIM模型作为技术交底动画制作和BIM管理平台应用的基础数据。

2)创建洞口族文件及标注族文件:

自动生成二次结构洞口及标注,大大减少了标注的工作量,并且避免由于人为失误导致的标注错误的发生,极大的提高了标注的准确性和统一性。

3)劲性钢结构工艺做法模拟:

由于本工程劲性钢结构具有体量大、分布广、种类多、结构复杂等特点,用钢量达1万余吨,与混凝土结构大直径钢筋连接错综复杂。在正式施工前,深化设计人员利用BIM技术,将所有劲性钢结构和钢筋进行放样模拟,在钢结构加工阶段,完成钢骨开孔和钢筋连接器焊接工作。通过与结构设计师密切沟通,形成完善的深化设计方案指导现场施工。

4)隔震支座施工工艺模拟:

通过建立BIM模型,对隔震支座近20道工序进行施工模拟,增强技术交底的准确性和一致性,提高现场施工人员对施工节点的理解程度,缩短工序交底的时间。

本工程建成后将成为世界上最大的单体隔震建筑,共计使用隔震橡胶支座1124套,如此超大面积超大规模使用超大直径隔震支座的工程,在国内外尚属首次。

5)临时钢栈道施工方案模拟:

本工程首次将钢栈道应用在超大平面的建筑工程中,以解决深槽区中间部位塔吊吊次不足的问题。在应用过程中,栈道的结构设计、使用方式、位置选择是钢栈道工程的难点,优化设计、节约材料是体现钢栈道经济性的关键。

在钢栈道的方案策划和设计过程中,充分利用BIM技术进行方案的比选,对钢栈道的生根形式、支撑体系、构件选择以及货运小车在运行中的受力情况,进行了详细的BIM模拟和验算。其中,方案模拟为最终决策起到了至关重要的作用。

6)钢结构方案模拟:

通过MST、XSTEEL、ANSYS、SAP、MIDAS、3DMAX等专业软件建立空间模型,进行节点建模及有限元计算、结构整体变形计算和施工过程模拟。

(2)BIM技术与现场管理的结合:

现场管理采用BIM5D管理平台,BIM5D基于云平台共享,能够实现PC端、网页端、移动端协同应用。以BIM平台为核心,集成土建、钢筋、机电、钢构、幕墙等全专业模型,并以集成模型为载体,关联施工过程中的进度、成本、质量、安全、图纸、物料等信息。BIM模型可以直观快速地计算分析,为项目进度、成本管控、物料管理等方面提供数据支撑,协助管理人员进行有效决策和精细管理,从而达到项目无纸化办公、减少施工变更、缩短项目工期、控制项目成本、提升项目质量的目的。

BIM5D管理平台

通过REVIT模型的GFC接口导入算量软件,可以直接生成算量模型,避免重复建模,提高各专业算量效率。

1)通过基于BIM模型的流水段管理:

通过基于BIM模型的流水段管理,能够对现场施工进度、各类构件完成情况进行精确管理。

流水段管理

2)基于BIM的物料提取:

将模型直接导入到BIM5D平台,软件会根据操作者所选的条件,自动生成土建专业和机电专业的物资计划需求表,提交物资采购部门进行采购。

基于BIM的物料提取

3)进度及资金资源曲线分析:

通过将BIM模型与进度计划相关联,可以直观地掌握工程进度情况,还可以利用BIM软件进行工程资金、资源曲线分析,实现对施工进度的精细化管理。

4)质量安全管理:

a.责任明确。质量安全问题可在BIM模型上直接定位,问题责任单位和整改期限清晰明确,为工程结算和奖惩决策提供了准确的记录数据。

b.多媒体资料清晰直观。除可以输入文本信息外,该平台还支持手机拍照,将图片文件实时上传,更加直观地反应现场质量问题。

c.移动端实时管理。通过移动端采集信息,能够实时记录问题、下发和查看整改通知单、实时跟踪整改状态,有理有据方便追溯和复查质量问题。

d.模型轻量化。通过先进的图形平台技术,将各专业软件创建的模型在BIM平台中转换成统一的数据格式,极大地提升了大模型显示及加载效率。

5)桩基础专项应用:

对桩基施工每区段、每个桩、每道工序进行进展监控,并通过数据平台进行多维度分析,包括总体进展、各区段进展、各工序、各队伍的进展分析。在模型平台中,“正常开始”、“延时开始”、“正常完成”、“延时完成”等状态均以不同的颜色显示,并附有实际和计划工程量对比图,能够快捷直观地展示各个部位的施工进展情况,实时掌握工程量变化情况。通过移动端平台,能够即时发布桩基施工进展情况和施工偏差检查结果,第一时间通报偏差责任单位,并可对比计划与实际情况,以及工序完成情况,从而实现管理高效性和记录准确性。

(2)BIM与其他新技术的结合:

1)三维扫描与高精度测量设备的应用:

本工程土方开挖量约270万立方米,通过对基坑进行三维数字扫描,将形成的点云文件,通过REALWORKS软件转换后,与创建的基坑模型进行比对校验,快速准确地发现土方开挖的差值,及时调整开挖工作,能够有效避免重复作业。在基础底板和结构施工阶段,引进GNSS全球卫星定位系统进行测量控制,并采用全站仪对基坑进行高精度测量。采用该项技术,仅用两人就完成了全场区的测量工作。

2)三维扫描与放样机器人的结合应用:

首次采用基于测量机器人及MetroIn三维测量系统的精密空间放样测设技术,实现了大型复杂钢结构施工快速、准确的空间放样测设。

3)大跨度钢网架构件物流管理系统:

针对63450根屋盖钢结构杆件和12300个焊接球的管理,项目上研发了以BIM模型、数据库及二维码为核心的物流管理系统。将物联网技术与BIM模型结合,利用物联网技术实现了构件管控的高效化和精准化。此外,还研发了移动端手机APP,通过实时显示所有构件的状态信息,把控项目的实际进度,适时调整计划。手机APP还可记录生产全过程中各类影像资料,通过BIM模型清晰展现构件到场和安装进度,实时显示各阶段构件到场数量。

四、BIM应用效果总结

1.项目实际应用问题的应用效果总结

(1)利用BIM技术对超大超长结构工程临时运输钢栈道进行建模、方案布置模拟及方案比选,快速高效地解决了钢栈道的结构设计、使用方式、位置选择等技术难点,解决了深槽区无法用塔吊进行物料运输的难题,最终优化设计、节约材料,降低投资费用,保证物料运输的高效完成。

(2)利用BIM技术对隔震支座进行建模,并对近20道施工工序进行模拟,更加直观地检验工序设置的科学性和合理性,缩短技术交底的时间,保证施工工序统一性和施工质量。

(3)在钢结构工程中,利用BIM技术进行施工方案模拟,并将BIM技术与三维扫描、物联网相结合,解决了钢结构施工部署和技术方案的确定、物料加工情况地跟踪及到场安装进度的实时检查等技术难题,提高了钢结构工程管控的精细化程度和管理效能。

(4)利用BIM技术进行机电系统深化设计,并通过创建各类族文件,实现二次洞口标注自动生成,使二次结构洞口标注工作量减少80%以上;利用Revit软件直接出图,使出图时间缩短70%以上;在正式施工前,发现机电专业图纸问题及管线碰撞,现场等待技术问题解决的时间缩短60%以上;通过合理化管线排布,提高机电专业施工效率10~15%。

(5)利用BIM5D管理平台,对项目的技术、进度、质量、安全进行管理,将管理信息传递效率提高15~20%,决策效率提升10%以上;通过BIM5D平台基于模型直接生成标准化物资提取单,打印后由物资人员直接签字确认即可生效,减少物资人员手动填写表格的工作量,物资提料所用时间减少15~20%。

(6)明确数据使用需求。在创建模型之前,首先明确模型数据使用需求,并根据需求建立模型创建标准,以保证模型一次创建完成而不进行二次修改或重建。

(7)利用好Revit族文件。通过将各类洞口、标注、图框和目录制作成参数化的族,可以大大减少出图的重复性操作和人为错误的发生,并且提高出图文件的标准化、统一化程度。通过视图样板文件和共享参数的建立和传递,可以提高多方协同作业的效率,并保证其标准的一致性,在由众多参与方进行协同工作的深化设计中,可以发挥出BIM技术在协同方面的更大价值。

2.BIM应用方法总结

(1)制定BIM模型标准及管理方法:包括钢栈道的建模标准、BIM模型管理标准、BIM技术应用实施方案、土建模型标准指南、BIM建模工作流程、机电建模标准指南、机电三维深化设计方案在内的相关技术标准。

(2)制定BIM实施方法,包括BIM工作管理方案、文件会签制度、BIM例会制度、质量管理体系四项管理制度,保证本工程BIM技术的实施。

3.BIM人才培养总结

 
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