1 技术体系应用方案

　　根据工程特点，建立BIM模型，将理想状态下各种类型塔式起重机、施工电梯的性能、适用范围、工期要求等参数输入BIM模型进行分析，同时在工程中进行监控，针对不同高度超高层建筑总结适宜的垂直运输设备种类;结合BIM模型可视化特点，对项目各施工阶段工序特点、分时段运输量(施工人员、物料)、工作区域划分等方面进行模拟，研究超高层建筑施工现场垂直运输设备调度信息化管理体系，减少机械闲置，提高机械使用率，解决施工现场狭窄、平面布置难的问题。最终选用最优组合垂直运输体系，并通过科学调度使系统有效运行，创造更大效益。

　　1.1 应用软件选择

　　本项目选用基于Revit,Microsoft Project,Navisworks的5D模拟与信息管理。通过该BIM进度方案实施经验，解决问题、弥补不足，最终实现垂直运输系统机械设备的选型研究。

　　1.2 模型搭建主要内容

　　BIM技术5D模拟应用时，对模型的细度要求较高，除场地达到施工图设计要求外，建筑、结构、机电模型都须达到施工过程的细度。

　　建模前须确定建模标准，包括构件命名、构件属性定义及构件布置。按照统一标准方可实现多人协同快速建模，且对模型顺利整合。建模完成后对模型的准确性进行验证，査找错漏。

　　按流水段对模型进行拆分。针对本方案的模拟管理目标和数据传输方式，并基于Revit构件属性自定义和明细表设置的功能，在Revit创建BIM模型过程中，针对具体构件要求输入以下数据信息:结合具体项目施工进度计划，在BIM模型中对具体构件输入相应的任务名称属性参数，也可认为是分区参数;结合具体项目施工进度计划，在BIM模型中对具体构件输入相应的计划工期属性参数，明确每项任务的工期时长;结合企业内部或类似项目统计的设备工作效率，在BIM模型中对具体构件输入相应的统计工效属性参数，预测设备流水段台班的工作效率。

　　1.3 数据交换

　　Revit和Tekla建立的模型以．nwc格式导入Navisworks,Project的进度计划以．mpp格式可直接导入Navisworks。

　　1.4 关键步骤

　　1)设置日历定义工作时间、节假日、每日工时等。同一个项目内可建立多个日历，通过勾选“项目日历”来确定项目当前应用日历。例如，不同地区常有不同的法定节假日，通过对“项目日历”进行选择，施工组织随之调整对应的日期，简化了不同地区的进度管理流程。

　　2)创建新的施工组织模块施工组织模块与估算内容联系，将资源消耗量和具体的进度活动子目建立链接。

　　3)创建进度计划通过创建施工活动并关联上下活动的逻辑关系，实现项目进度计划编制，也可通过数据连接器导入已编辑好的Microsoft Project文件创建进度计划。

　　4)链接估算工作内容和施工活动通过选定需要链接的估算清单中的任意分部分项工程并拖放至施工活动上，即可实现估算工作内容和施工活动的链接。自此施工模拟层级完成建立。

　　5) 5D模拟在三维模型中以不同颜色显示不同工况下的施工内容，通过实时数据反馈设备运载和人工、材料等主要资源的投入消耗等随时间变化的进展信息，最终实现项目垂直运输系统的参数模拟。

　　1.5 成果表达

　　按数据输入要求对BIM模型相应构件录入“任务名称”“计划工期”“统计工效”等自定义属性参数后，则可通过Revit明细表功能对施工进度计划表进行个性化定制，包括在明细表中增设“人员配置”参数。借助中转站Microsoft Excel将Revit明细表中根据实际需求定制的数据化信息映射到Microsoft Project中生成传统的甘特图(横道图)，形成进度计划管理成果文件。Navisworks可导入目前项目上应用的进度软件编制(Microsoft Project等)的进度计划，并与模型直接关联。通过将三维模型数据与项目进度表相关联，首先实现将时间维度与模型构件关联的4D模拟，Navisworks可清晰地表现出在已拟定的进度计划下的施工组织情况。

　　在4D模拟基础上，建立与各流水段资源运输量等信息的链接，实现5D模拟，通过数据分析从而获得优化方案，进而验证设备参数与配备量。

　　2 实施模拟

　　昆明置地广场建设项目T1塔楼为核心筒-钢结构外框筒结构，塔楼核心筒高258.8m，整栋楼地上共53层，总高度258.8m，属超高层建筑。在技术应用体系确定后，整个实施模拟过程有以下4个阶段。

　　2.1 数据收集、整理

　　1)实施数据5D模拟直接使用或设定所用的数据，包括:垂直运输设备运行参数(见表1);各流水段所需资源，如人力配备、材料资源等数据(见表2);峰值期间运输量的统计数据(见表3)。

　　表1 垂直运输设备运行参数 

　　表1 垂直运输设备运行参数

　　表2 各流水段所需资源 

　　表2 各流水段所需资源

　　表3 峰值期运输量统计 

　　表3 峰值期运输量统计

　　2)对照数据用以参考[5]D模拟是否合理和是否满足使用原则的数据，包括:类似项目的施工流水段划分、资源消耗数据、选用设备的参数等，本项目各流水段的划分、所需的各项资源、进度计划下各施工流水段的时间节点等。

　　2.2 试拟定垂直运输系统

　　试拟定的垂直运输体系包括3台施工电梯与先后共计3台塔式起重机的设备选型及覆盖范围，其布设位置如图1所示。其中，拟定在塔楼外框钢结构外安装2台SCD200/200G双笼施工电梯，在核心筒电梯井道内再安装1台SCD200单笼(定制)，主要用于人员及部分材料的垂直运输;拟下部区域采用1台7052平臂式塔式起重机，7层结构以上区域采用2台ZSL750动臂式塔式起重机，用于钢构件为主的大型构件吊装。

　　图1 T1塔楼垂直运输设备平面布置  

　　2.3 模拟分析

　　BIM 5D施工模拟结果显示，布置满足峰值人员垂直运输。在塔楼外框钢结构外安装2台SCD200/200G双笼施工电梯，分别为中速及低速各1台，高速施工电梯在上下班高峰期主要满足人员垂直运输，低速施工电梯主要用于安装、装饰、幕墙施工材料及设备的垂直运输，其轿厢可下沉到地下室各层停靠。核心筒电梯井道内再安装1台SCD200单笼(定制)变频中速施工电梯，可满足核心筒施工人员及小型设备、材料的上下垂直运输。

　　BIM施工模拟得出钢结构用钢量为13 008t，钢柱施工计划为2层一吊，钢构件最大质量为22t。现场钢结构堆场布置为塔楼正东侧30m及西北角45m。结合工程特点、起吊构件自重、作业半径等，大型材料垂直运输设备选型为大型平臂式塔式起重机及中型附着爬升式动臂式塔式起重机。

　　结合塔式起重机参数、混凝土施工及钢结构吊装、玻璃幕墙施工等综合考虑，制定施工顺序为钢筋混凝土核心筒、外框钢结构、外框钢结构外包混凝土及梁板混凝土、外框玻璃幕墙共4条流水线，前后合理搭接，平行作业。核心筒施工至±0.000后，开始安装地下室钢结构外框架，核心筒施工至7层时，开始安装±0.000以上钢结构外框架，地下室开始钢框架外包混凝土及楼层板钢筋混凝土施工。核心筒施工至33层时，22层以下低区外幕墙开始施工。核心筒墙体施工至49层，38层以下中区外幕墙开始施工。外框钢结构封顶后，开始38层以上高区幕墙安装。

　　2.4 确定垂直运输系统

　　综上所述，塔楼钢结构在基础及核心筒7层以下时，在坑内安装1台7052平臂式塔式起重机进行吊装;上部核心筒施工至7层结构，安装2台ZSL750动臂式塔式起重机进行吊装，地面采用1台100t及1台130t汽车式起重机配合钢构件倒运。以上设备组合后满足现场大型材料的垂直运输要求。

　　3 结语

　　超高层工程项目中应用5D虚拟施工技术是一个庞杂的系统工程，其中包括建筑三维建模、搭建虚拟施工环境、定义建筑构件信息、海量数据收集与整合、不同专业和人员间的信息共享与协同工作。利用BIM技术对超高层建筑垂直运输体系进行配置与调度的参数化分析，最终实现设备的配置与选型。建立基于BIM的5D施工模拟数据分析系统，基本满足分析参考需求，与传统方法相比准确性大为提高。通过建立基于BIM的5D实际施工效率数据库，将大量类似工程实际施工中收集、统计的参数信息进行分类汇总，消除累积误差，分析数据准确度和效率会越来越高。