(南通市達(dá)欣工程股份有限公司,海安 226600)

引言

當(dāng)前BIM技術(shù)在一些大型公共建筑和超高層建筑施工過程中取得了較好的效果，主要應(yīng)用體現(xiàn)在：建立三維建筑結(jié)構(gòu)模型、多專業(yè)管線碰撞檢查、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度動(dòng)畫模擬、施工進(jìn)度控制及場地布置等等[1]。沈維龍[2]運(yùn)用BIM技術(shù)對某大型商業(yè)綜合體進(jìn)行了日照分析和管線綜合應(yīng)用； 曾波等[3]結(jié)合天津天匯中心項(xiàng)目，介紹了BIM技術(shù)在大型綜合體工程只能建造中的應(yīng)用。

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院大學(xué)生活動(dòng)中心項(xiàng)目作為一棟綜合性體育館，造型復(fù)雜，異形構(gòu)件多，施工難度大，非常有必要采用BIM技術(shù)貫穿施工全過程，減少施工成本，提高工程質(zhì)量。本文以醫(yī)學(xué)院項(xiàng)目為例，運(yùn)用BIM技術(shù)輔助項(xiàng)目管理，通過場地模擬、可視化交底、凈高分析、VR安全教育、BIM5D安全質(zhì)量管理等BIM技術(shù)運(yùn)用，對項(xiàng)目施工中的難點(diǎn)和解決方案進(jìn)行探討。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

本工程位于齊齊哈爾市建華區(qū)卜奎北大街齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院內(nèi)，為一棟綜合性體育館，框架結(jié)構(gòu)，屋面為網(wǎng)球型鋼結(jié)構(gòu)屋面，總建筑面積約16 500m2，看臺座位總數(shù)5 190個(gè)，建筑總高度23.8m，如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目效果圖

1.2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

本工程作為齊齊哈爾市重點(diǎn)工程，以中國建設(shè)工程“魯班獎(jiǎng)”為目標(biāo)。對于項(xiàng)目的技術(shù)含量、建設(shè)質(zhì)量都提出了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及要求。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)院活動(dòng)中心項(xiàng)目工程難點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)本工程為異型結(jié)構(gòu)， 34根斜柱成放射狀，各斜柱傾斜角度不一，施工難度大。

(2)項(xiàng)目位于校園內(nèi)，施工場地狹小，需要采用BIM技術(shù)對場地進(jìn)行合理規(guī)劃。

(3)機(jī)電安裝專業(yè)多，管線復(fù)雜易交叉碰撞。

(4)多專業(yè)的總包管理，大穿插施工，有必要采用BIM5D平臺進(jìn)行質(zhì)量、安全、進(jìn)度等綜合管理。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

(1)項(xiàng)目策劃：對場地布置等提前BIM策劃模擬，提高場地布置的合理性。

(2)深化設(shè)計(jì)：對機(jī)電管線、管井機(jī)房等方面做好BIM深化設(shè)計(jì)。

(3)項(xiàng)目管理：對方案模擬、項(xiàng)目管理整體進(jìn)度管理、成本管理、質(zhì)量安全管理等做好BIM管理工作。

2.2 實(shí)施方案

基于本項(xiàng)目BIM應(yīng)用特點(diǎn)，通過BIM技術(shù)解決施工總平面布置、樣板策劃、圖紙會(huì)審、現(xiàn)場技術(shù)交底、方案優(yōu)化、綜合管控(進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本)等多方面問題，為工程成功實(shí)施提供BIM技術(shù)支撐，提高建造效率，有效降低項(xiàng)目建造成本。

2.3 團(tuán)隊(duì)組織

為有效解決本工程的施工難點(diǎn)，保證創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)組建BIM實(shí)施團(tuán)隊(duì)，由集團(tuán)公司BIM中心、工程公司BIM中心、項(xiàng)目部BIM團(tuán)隊(duì)共同組成，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同合作。

2.4 應(yīng)用措施

本項(xiàng)目利用BIM5D平臺，將結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電安裝、工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本統(tǒng)一集成到平臺中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，與項(xiàng)目日常管理密切相關(guān)聯(lián)。

2.5 軟硬件環(huán)境

為保證項(xiàng)目的順利實(shí)施，我公司為本項(xiàng)目配備充足的軟硬件，主要包括Revit、Navisworks、Fuzor、Lumion、廣聯(lián)達(dá)BIM5D等軟件與無人機(jī)、VR設(shè)備、移動(dòng)終端設(shè)、高配臺式機(jī)、高清投影儀等硬件。具體軟硬件配置見表1、表2所示。

表1 軟件配備一覽表

序號軟件名稱軟件用途1AutoDesk Revit2018建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電建模2Navisworks Manage2018碰撞檢查,施工模擬展示3Fuzor2018、Lumion2018動(dòng)畫展示4廣聯(lián)達(dá)BIM5DBIM集成協(xié)同工作平臺5Tekla20.0鋼結(jié)構(gòu)建模

表2 硬件配備一覽表

序號硬件名稱應(yīng)用功能1無人機(jī)航拍、點(diǎn)云模型2HTCVIVE安全技術(shù)交底3高配臺式機(jī)模型創(chuàng)建、多專業(yè)模型整合、全景創(chuàng)建等4高清投影儀模型展示便于與建設(shè)、監(jiān)理單位溝通5移動(dòng)設(shè)備現(xiàn)場質(zhì)量、安全巡檢

3 BIM應(yīng)用

3.1 BIM建模

本工程建模以設(shè)計(jì)施工圖為基礎(chǔ)，依據(jù)總平面圖紙建立項(xiàng)目統(tǒng)一的軸網(wǎng)和標(biāo)高，依據(jù)各專業(yè)圖紙建立相關(guān)模型，整體模型精度達(dá)到LOD300，細(xì)部節(jié)點(diǎn)模型精度達(dá)到LOD350。

3.2 場地布置及模擬

前期現(xiàn)場策劃對辦公區(qū)，生活宿舍、材料堆放、材料加工、塔吊等施工設(shè)施結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際場地，利用集團(tuán)公司統(tǒng)一族庫進(jìn)行部署，在Fuzor軟件下進(jìn)行場地模擬[4]，如圖2所示，提前辨識項(xiàng)目塔吊碰撞、易燃易爆危險(xiǎn)區(qū)、場地道路無安全防護(hù)措施等危險(xiǎn)源，減少了安全隱患。

圖2 三維場地布置

3.3 碰撞檢查與優(yōu)化

本工程造型復(fù)雜，異形構(gòu)件較多，采用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的問題，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通反饋[5]，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖紙問題45條，建筑圖紙問題36條，并在圖紙會(huì)審時(shí)全部得以解決，解決機(jī)電安裝碰撞12 545個(gè)，極大提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性[6]，碰撞示意如圖3所示。

圖3 碰撞檢查與優(yōu)化示意圖

3.4 可視化交底及樣板策劃

本工程對斜柱支撐體系和異形腳手架搭設(shè)采用了三維模型進(jìn)行了可視化交底，相比傳統(tǒng)紙質(zhì)交底，更加容易讓工人理解，提高了交底的效率，減少了溝通時(shí)間[5]，如圖4所示。

圖4 斜柱模板支撐交底

項(xiàng)目在施工前，建立樣板區(qū)二次結(jié)構(gòu)、屋面工程、機(jī)電安裝等BIM模型中，將樣板模型放置在場地模型中進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，敲定樣板策劃方案，并通過移動(dòng)端、PC端、Web端等多重媒介對虛擬樣板進(jìn)行展示交底使得樣板施工后達(dá)到理想效果[7]，如圖5所示。

圖5 二次結(jié)構(gòu)樣板策劃模型

3.5 凈高分析及控制

運(yùn)用BIM技術(shù)，對業(yè)主提出的有特別要求的凈高區(qū)域進(jìn)行復(fù)核，生成凈高分析報(bào)告，通過對走廊管線密集部位進(jìn)行管綜凈高分析、優(yōu)化，將該項(xiàng)目走廊部位凈空高度控制在2 820 mm，提高了空間利用率，如圖6所示。

圖6 一層區(qū)域凈高示意圖

3.6 BIM+無人機(jī)進(jìn)度管理

基于“建工智慧工地”平臺，采用無人機(jī)技術(shù)采集施工現(xiàn)場信息。借助無人機(jī)這個(gè)“天眼”進(jìn)行巡視，將項(xiàng)目建設(shè)過程中的質(zhì)量、安全施工及形象進(jìn)度等現(xiàn)場情況實(shí)時(shí)傳回監(jiān)控室，實(shí)現(xiàn)了全方位、智能化監(jiān)控，極大地提高了項(xiàng)目施工現(xiàn)場的管理效率[8]，如圖7所示。

圖7 航拍施工圖

3.7 BIM+VR安全教育

項(xiàng)目部利用BIM+VR虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行安全技術(shù)交底，現(xiàn)場工作者通過佩戴VR眼鏡，模擬高空墜落、物體打擊、觸電傷害等事故畫面，使施工人員親身感受到違規(guī)操作帶來的危害，強(qiáng)化了安全防范意識[9]，如圖8所示。

圖8 BIM+VR安全教育與管理

3.8 BIM+全景技術(shù)

全景圖的應(yīng)用全方位、全面地展示了360度球型范圍內(nèi)的場地布置模型，可以通過掃描二維碼，在移動(dòng)端觀看模型的各個(gè)位置細(xì)節(jié)，最大限度地保留了場景的真實(shí)性，通過處理得到的360實(shí)景[10]，使人得到了三維立體的空間體驗(yàn)，如圖9所示。

圖9 BIM全景場景圖

3.9 BIM5D現(xiàn)場管理

本項(xiàng)目利用BIM5D信息管理平臺(如圖10所示)將建筑模型與施工現(xiàn)場各種工作流程相關(guān)聯(lián)，動(dòng)態(tài)模擬了建造過程，利用手機(jī)App實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、安全跟蹤管理[11]，減少項(xiàng)目變更8項(xiàng)，縮短主體階段工期5天，有效控制了項(xiàng)目工期和成本。

圖10 BIM5D信息管理平臺

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果

本項(xiàng)目作為齊齊哈爾市重點(diǎn)項(xiàng)目，BIM技術(shù)的成功運(yùn)用為本項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了有力的保障，提升了施工管理效率，節(jié)約了溝通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)象精細(xì)化管理，產(chǎn)生良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)統(tǒng)計(jì)如下：

(1)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖紙問題45條，建筑圖紙問題36條，約節(jié)約成本25萬元；

(2)共發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問題12 545個(gè)，出機(jī)電安裝深化圖23張，約節(jié)約成本8萬元；

(3)輔助施工方案，進(jìn)行可視化交底10個(gè)，約節(jié)約成本4萬元；

(4)通過VR安全技術(shù)交底，成功交底1 200人次，使得工人安全意識得到較大提升，約節(jié)約成本5萬元；

(5)通過BIM5D平臺閉合解決質(zhì)量問題48條，消除安全隱患75條，約節(jié)約成本6萬元；

(6)為開展應(yīng)用BIM技術(shù)投入成本21萬元，節(jié)約成本約48萬元，縮短工期5天；

(7)在項(xiàng)目建設(shè)過程中得到了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評，并成功召開了齊齊哈爾市質(zhì)量安全觀摩會(huì)。

5 總結(jié)

本項(xiàng)目在多方協(xié)同作業(yè)、深化設(shè)計(jì)、可視化交底、凈空分析、VR安全教育、BIM5D現(xiàn)場管理等方面進(jìn)行了深入的探索研究，取得了一定的經(jīng)濟(jì)成效，但仍存在一些問題需要改善。

(1)由于專業(yè)能力不足，未能對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建立模型，進(jìn)行模擬拼裝試驗(yàn)；

(2)外墻曲面鋁板未能采用BIM技術(shù)進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)；

(3)BIM5D運(yùn)用過程中未能與廣聯(lián)達(dá)模型進(jìn)行三算對比。