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BIM技术在钢结构厂房中的运用

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发表于 2019-3-4 15:16:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
      近年来,随着我国经济的快速发展,建筑行业传统的建造模式已经很难适应建设高科技、高质量、高标准的智慧化工业园区要求。BIM技术的出现,为建筑行业的发展带来了创新和突破。目前,我国已在鸟巢、上海中心大厦、深圳平安中心等大型项目上应用了BIM技术。本文以某工业园区钢结构厂房建设为例,介绍了BIM技术在钢结构厂房建造过程中的应用,以期为同行提供借鉴。
      1BIM技术简介
      BIM技术的全称是建筑信息模型技术,是以信息为基础,通过软硬件为项目从规划、勘察、设计、施工、运维管理等建筑的各个阶段提供可行性决策、最优方案、智慧服务的一种创新型技术。应用BIM技术,一方面可以将整个项目的规划、设计、施工等信息全部储存起来,形成一个信息库,方便在建筑使用过程中查看;另一方面,可以通过以圆点为中心向四周放射的协调模式,将项目建设各参与单位紧密协调,提高整体工作效率,使施工方案进一步优化,施工组织更为合理,缩短工期,降低项目成本。
      2工程概况及施工难点
      2.1工程概况
      该工程为某汽车零部件配套产业园,包括生产区、物流仓储区、辅助用房,共有6个单体厂房,其中:1号、4号、6号厂房为五连跨单坡双层钢结构厂房,2号、3号、5号厂房为三连跨双破单层钢结构厂房。结构型式为门式钢架结构,厂房梁柱、檩条、吊车梁系统、抗风柱、支撑系统均为钢结构。
      2.2施工难点
      (1)工期紧张。(2)工程量大,六个厂房同时交叉施工。(3)质量要求严格,每个厂房的加工单位、施工单位各不相同,各自的工艺水平、施工水平参差不齐。(4)安全隐患多,钢结构起重吊装属危险性较大作业,安全风险高。
      3BIM技术在工业园区钢结构厂房建设中的应用
      3.1BIM模型建立
      建模是BIM技术应用的第一步。该项目施工前,先分别对建筑、结构、钢结构、通风、电气、消防、采暖等工程建立细度为400级别的信息模型,在模型中可以查看到钢柱、钢梁、钢檩条、屋面板、独立基础等构件,每个构件的截面尺寸、钢型号、连接方式、焊缝等级等均有详细的记录。同时,建模软件的选取直接影响着后期BIM成果的质量,该项目采用Revit2016软件建立建筑、机电安装模型,采用Tekla软件建立钢结构模型,采用CAD软件进行前期设计图纸的处理,这些软件都采用了国际通用的数据交换格式,模型之间可以互相转换。
      3.2深化设计
      传统的工程建设中,钢结构设计图纸并不能直接用于加工制作钢构件,需要对其做进一步的构件深化设计,以往的深化设计是由施工单位将构件深化设计与加工制作一并委托给钢构件加工厂,该做法存在一些不足,如:由于钢构件厂技术力量薄弱,导致深化后的图纸存在问题较多;深化后的钢含量过大,造成成本增加等。该项目的6个厂房同时施工,含钢量大,需要多个构件厂共同协作才能满足现场施工进度,如果用传统的方式进行深化显然不能满足项目要求。为此,应用BIM协同理念,创新出了一种“总包主导,分包实施”的“图纸深化-构件加工”新模式。具体为,由项目BIM工作小组对全部模型进行统一深化,然后出图,分发各钢构加工厂进行构件加工。为了保证每个厂房深化设计的做法统一,在深化设计之前,首先制定统一的标准,如:深化设计软件、构件深化标准、节点深化标准、深化流程、出图规则等,然后制定项目整体深化设计流程:①第一次建立模型,查找图纸问题;②二次建模,解决第一次建模存在的问题,同时考虑钢构件加工厂制作条件、运输、现场拼装、施工现场的场地条件、安装方案,对无法整体制作的钢构件利用BIM技术进行深化;③设计师运用软件特有的检查功能,对模型进行检查;④模型检查无误后,对各类型构件进行顺序编号,方便后期加工制作;⑤运用软件对模型进行出图及图纸标注,图纸应包括:构件布置图、构件加工详图、零件图、节点图、构件清单、零件清单、螺栓清单等;⑥将图纸送设计院重新验算,并由甲方、监理等参与单位进行图纸审核。
      3.3采用构件预拼装技术助力偏差分析
      钢构件种类多,主要经过切割、焊接才能成形,在加工过程中,容易出现误差,在安装过程中这些偏差会影响安装的进度与质量。构件出厂前,使用三维激光扫描仪配合测量仪器,对已加工完成的钢构件进行扫描,采集实体数据,实现BIM技术逆向建模,对各个构件进行模拟预拼装,进行安装偏差检查,在构件出厂之前将存在偏差的构件进行重新调整,以免构件运到现场后,安装过程中出现问题再返厂,造成工期延误、成本增加。
      3.4BIM技术协助进度可视化管理
      该项目多个厂房同时施工,体量大,施工单位多,工期短,从深化设计到施工各个环节都紧密关联,利用BIM技术手段辅助进度可视化管理,具体的实施过程为1)制定一套“BIM技术辅助会议可视化”的制度与实施流程,保证分工明确,责任到人,不流于形式。(2)会议开始前,由技术人员将当日的构件进厂情况、安装进度、滞后进度、下一阶段的进度等信息反馈给BIM工程师,由BIM工程师在BIM模型中反映,在会议中采用BIM模型进行汇报说明,直观明了地反应当前情况,提高会议的效率与质量。(3)所有的施工进度信息都会直观地反应在模型中,同时进行记录保存,为项目结束后进行进度偏差分析提供原始资料。
      3.5BIM技术协助成本管控
      根据BIM工程师深化后的模型导出工程量,并将导出工程量与钢结构加工的实际钢构件工程量进行核对、结算,加强对成本的管控。经核对,计算得出的工程量与实际工程量基本一致,相差不超过1%,且各分类数据之间仅存在微小偏差。
      3.6BIM技术协助质量管控
      (1)在项目施工过程中,BIM工程师在各个关键控制点制作了BIM节点做法模型及工艺演示视频,对工人进行详细的技术交底,并将资料制作成二维码粘贴于现场构件上,用于检测验收和参观展览。(2)项目完工后,形成一套钢结构门式钢架结构施工节点做法的手册,作为公司技术资料,在今后类似项目上可直接套用或参考。(3)质检员进行质量检查时,利用移动终端软件将质量问题图片上传至云平台,同时推送至整改负责人并要求整改,例会时可从平台调取图片重点进行汇报。
      3.7BIM技术协助安全管控
      (1)对整个项目的钢构件吊装施工组织进行模拟演示,对吊装方案进行合理优化。(2)对构件的吊点、吊具、钢柱临时爬梯等做BIM图,进行安全交底。(3)对每个阶段的成品堆放位置、机械摆放位置、构件拼装位置等进行合理摆放。利用移动终端软件,现场人员可以随时随地上传安全图片至服务器,并与模型关联,实现现场管理与计算机信息管理的互动,加强施工过程中的安全管控。
      4结语
      BIM技术的发展,势不可挡。实践证明,将BIM技术应用于钢结构厂房建造过程,可以极大地提高钢构件加工精度,提前发现构件偏差问题;在后续钢构件的运输与安装管理过程中,可以实现精细化管控,提高安装进度,降低成本与安全隐患,实现效益的最大化。

参考文献:
[1]何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2]中国建筑行业施工BIM应用分析报告(2017)[M].北京:中国建筑工业出版社,2017.
[3]黄子浩.BIM技术在钢结构工程中的应用研究[D].广州:华南理工大学,2013.
[4]王雪青,张康照,谢银.基于BIM实时施工模型的4D模拟[J].广西大学学报:自然科学版,2012,37(4):814-819.
[5]何关培,李刚.那个叫BIM的东西究竟是什么[M].北京:中囯建筑工业出版社,2011.
[6]姚明球,王军丽.国内BIM应用现状如何[J].施工企业管理,2013(13):29-30.

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