BIM技术在合肥市公共卫生管理中心项目中的应用
0 引言
BIM技术能有效控制项目各阶段的施工质量。本文结合合肥市公共卫生管理中心实际条件,将BIM技术应用于参数化建模、三维场地布置、深化设计、施工模拟等方面,研究如何更好地将BIM技术主要应用点落实到施工过程中。
1 工程概况
1.1 项目概况
合肥市公共卫生管理中心施工总承包项目位于合肥市滨湖新区,是合肥市首个综合性的公共卫生管理中心,总用地面积34 000m2,总建筑面积72 397.43m2,主要建设内容包括市公共管理中心主楼、市疾病预防控制中心检验楼、市急救中心、市妇幼保健计划生育服务中心、市卫生人力资源中心及配套食堂、地下车库等设施(见图1)。
图1 合肥市公共卫生管理中心效果
1.2 工程重难点
1) 1A号楼钢管柱倾斜55°~66°,钢管柱直径1 800mm,高34m,底部预埋在6m厚筏板基础内。
2)劲性结构较多、节点复杂劲性梁跨度大、截面高、单体质量大,其中钢结构重达13t,劲性梁柱节点构造复杂,安装精度要求高。钢结构吊装、转移、定位难度大。
3)外立面造型较复杂外幕墙采用铝板幕墙及内置百叶玻璃幕墙,层间造型多变,控制难度大,是本工程重难点。
4)异形结构多样本工程异形主体结构多,1A,1B号楼存在较多型钢混凝土柱、钢梁、大跨度钢桁架屋面等结构,其他部位存在局部9层挑空、圆形筒式楼梯、弧形梁。
2 BIM技术综合应用
作为施工总承包单位,在投标阶段,BIM技术应用能够直观形象地展示待建建筑整体效果,提高中标概率。在施工阶段,BIM技术应用价值更为突出,施工前期对图纸进行参数化建模,通过软件模拟高支模、脚手架及深基坑等危险性较大的分部分项工程,辅助制定技术方案。施工中,通过对比施工方案,对建筑、结构、幕墙、安装、精装修等进行深化设计,综合协调管理项目。
2.1 建筑信息模型的建立
建筑信息模型是BIM技术应用的基础,合肥市公共卫生管理中心BIM技术主要应用于施工管理阶段,前期进行建筑、结构、安装、钢结构及幕墙等专业建模,建模过程中及时发现图纸问题,组织各方进行图纸会审,通过检查和审核,尽量减少错误,使模型成为高质量BIM模型,从而精确指导施工。
2.2 三维场地布置
合肥市公共卫生管理中心采用三维场地布置,充分考虑施工道路布置、施工区域划分、办公区和生活区规划,动态模拟基础阶段、主体阶段和装饰装修阶段场地布置,不断优化改进,减少二次搬运,最终确定经济、安全、合理的场地布置方案。三维场地布置模型如图2所示。
图2 场地布置模型
场地布置和虚拟仿真漫游的主要目的是利用BIM软件进行模拟,建立三维场地模型,通过漫游、动画形式提供可视化的模拟数据及身临其境的视觉、空间感受,及时发现场地布置不合理现象,减少由于事先规划不周造成的损失。
2.3 钢结构施工
本工程钢结构总造价2 000余万元,独有的混凝土圆钢柱施工管控难度较大。使用Tekla软件进行钢结构深化设计,建模后可导出图纸、清单、其他格式的模型信息等,用于结构分析、模型可视化交底、渲染出图,可与Revit进行数据交互多专业协同出图,指导现场施工。
对钢结构节点进行精细化建模,合理排布钢筋位置,优化施工顺序,可在软件中进行预拼装,避免施工安装控制不准确造成的问题。基于材料采购计划提取模型工程量,基于工厂设备加工能力、排产计划及工期合理安排预制构件的加工进度,同时将加工过程与材料信息附加到模型中,有利于后期运维与问题追踪(见图3)。
图3 钢结构节点深化设计
2.4 安装深化设计
安装专业是本工程技术管理重点,须充分考虑土建、装饰、暖通、设备安装、强弱电等交叉施工。同时因设备较多,管线布置极为复杂,地下车库设计有双层机械停车设备,故管线净高要求>3.6m,专业系统多且复杂,1A楼管线较密集,层高4.2m、宽2.3m的走廊布置有1.4万m长消防水管道、9 000m长给排水管道、1 800m长桥架等。
1)图纸会审建立完整的BIM模型进行图纸审查,发现图纸中错、漏、碰撞等问题,过程中形成BIM图审记录,及时解决问题、进行设计变更,减少后期施工时各专业的临时调整和返工。利用BIM技术三维可视化辅助图纸会审,不仅直观形象,还可增强施工管理人员对图纸的理解度,有助于施工操作有序、高效、科学合理地进行。
2)管线综合优化建立机电BIM模型后,通过碰撞检测发现管线与主体结构冲突的位置,将检查出的问题形成碰撞检查报告。根据碰撞检查流程进行审核,审核通过后依据综合管道布置原则进行安装深化设计,并进行综合支吊架排布,减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工可能性,加快施工进度,降低施工成本。
3)空间及净高优化针对走廊、地下室、管道井、机房等部位,检测分析和重点优化建筑物的竖向设计空间、地库双层机械停车位,最大化提升净空高度。地下室模型如图4所示。
图4 地下室模型
4)预留预埋优化管线综合优化前校核预留洞口,管线优化完成后,运用BIM软件在模型中预留穿墙洞,导出CAD图纸,标注预留洞的洞口用途、尺寸、标高、定位等信息,开展三维交底,指导现场预留预埋,提高施工效率。
2.5 幕墙施工
本工程外立面设计为退台造型,玻璃幕墙与铝板幕墙交相辉映,层间遮阳铝板幕墙外置LED灯带设计,幕墙总面积为5.2万m2。
采用BIM技术,在施工阶段深化原有设计,同时提前对施工进行三维模拟,预判施工中可能出现的碰撞和矛盾,对复杂节点进行三维交底。
2.6 高支模
本工程涉及专业较多,1A楼外立面为退台结构,内部1~9层挑空,涉及总高为34.8m的高支模结构施工,传统方案设计难度较大。
运用BIM可视化技术辅助高支模方案的评审与安全计算工作(见图5)。可识别所有建筑高支模区域,搭建高支模模型并自动出图,后期运用模型做三维可视化交底,为高大支模方案专家论证提供依据。
图5 高支模模型
2.7 精装修
利用BIM软件建立精装修模型,再整合全专业模型,能直观发现问题,并找到原因和方法。进行深化设计和可视化展示,生成漫游、施工图与明细表等进行三维交底,模型还可生成720云全景,虚拟展示建成后的效果。精装修施工工艺不难,但施工跨度大,需要不同阶段多专业的工程师协调工作,才能保证精装修的准确性。BIM技术可很好地解决二维施工图纸表达局限性的问题。
3 结语
1)建立土建、安装、钢结构、幕墙及精装修模型,利用三维模型进行图纸会审,生成漫游和720云全景,更好地展示建筑,让参建各方对项目有全新的认识。
2)结合现场施工条件,利用三维场地布置优化施工区域划分、材料堆场、道路布置等方案。
3)通过施工模拟指导复杂节点钢筋施工,优化钢筋空间层位分布方案及施工工艺,提高复杂交叉位置钢筋的施工效率。BIM技术增强管理人员的整体把控能力,优化各阶段施工工艺,减少因返工产生的经济和工期损失,提高施工效率,为项目提质增效提供保障。
4)运用BIM技术进行高支模施工方案模拟,开展施工可视化技术交底,减少因工人理解错误而造成的损失,解决现场模架设计及管控难题。
5)施工过程中存在精装图纸考虑不全、碰撞等问题,建立精装BIM模型,进行合理布局、可视化交底,达到多专业的集成管控。
6) BIM技术可消除可能导致工期拖延和造价浪费的设计隐患,提高项目精细化管理水平,提升项目效益。
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