BIM在施工措施及方案深化设计中的应用

大型城市综合体项目

项目概况

该工程项目位于武汉市硚口区金三角片区,建筑总面积约65万㎡,其中C地块为10.9万㎡,B地块为18.7万㎡,A地块为35.4万㎡。建筑类型为大型城市综合体,其结构类型为包含框架、剪力墙、带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒等结构形式。

采用bim技术的原因

1.BIM技术作为建筑行业未来发展趋势,应用bim技术,培养BIM专业人才。
2.工程难度大,采用bim技术降低设计、施工难度
高层建筑的结构形式为带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒结构,伸臂桁架横穿核心筒剪力墙,因剪力墙钢筋十分密集,与伸臂桁架可能产生冲突,采用BIM进行碰撞检查,然后进一步对该处钢筋进行深化设计。

BIM技术应用特点和创新点

传统意义的深化设计主要指的是设计阶段施工图的深化设计,包括了钢结构的深化设计、幕墙工程的深化设计、机电管线深化设计等。比如,深化设计会将钢结构复杂节点设计出来,但是不能告诉我们具体怎么施工这些复杂节点,这就需要施工单位想办法,编制施工方案,进行施工部署。

相比设计而言,一直采取粗放式的施工措施和方案。因此,施工措施和施工方案同样需要进行深化设计,进行精细化管理,而BIM为进行施工措施的深化设计提供了便利。

 本项目的顶模系统通过运用BIM技术,无论从图纸深化设计,到工厂加工,现场拼装,再到后期的顶升过程或维护过程,均将各过程详细,直观而简单到运用电脑操作即可完成,而不用通过实体拼装或凭空想象,是二维到三维乃至四维五维的一个质的提升。

CAD排版图与BIM深化设计对比分析表

利用BIM技术,在已建好的结构模型的基础上进行砌体工程深化设计,对每一面墙进行排版设计也就变得相对容易些,而且可以利用Revit等软件导出相关砌块翻样单和排版图,在加工车间根据翻样单进行加工,分类集中堆放并运输至施工现场,根据BIM模型、翻样单和排版图等,进行砌体施工。最终可以形成基于BIM的砌体工程标准化施工技术。相比CAD排版图,采用BIM技术进行砌体工程深化设计的优越性显而易见。

 

基于BIM的砌体工程标准化施工技术施工流程:砌体工程BIM深化设计 → 材料进场验收 → 砌体车间加工 → 砌块运输及砌筑施工 → 质量验收

基于BIM的砌体工程深化设计

01

砌体工程BIM深化设计

(门过梁与结构一起浇筑成型)

在做砌体深化设计时,明确了二次结构如圈梁、过梁、构造柱、门垛等的位置尺寸,这样就可以把砌体的二次结构直接当成主体结构去设计配模,一起浇筑,一次成型,这样既方便、二次结构质量好,又减少零星支模和混凝土浇筑费用,省时省工。

 

02

漫游施工交底

 

(漫游施工交底)

 

砌块施工前,利用CAD图纸对工人进行交底或者直接利用Navisworks 软件对工人进行漫游施工交底,工人根据这些施工指导文件进行施工。

03

砌体车间加工

在砌体车间进行集中加工,既可以提高工作效率,又避免了扬尘扩散,同时也避免了工人在现场进行随意切割,造成材料浪费和施工现场的垃圾污染。

利用Revit导出CAD文件以及将砌块明细表作为翻样单用于指导车间集中进行砌块加工,在砌块上划线进行精确切割,根据墙编号将各种规格的砌块分类堆放,便于以后砌筑时调用。在施工现场,将放样图粘贴在要砌筑的位置,工人根据放样图,进行施工。

经过砌体工程BIM深化设计,做到了每面墙都进行了排版设计,总结形成了基于BIM的砌体工程标准化施工技术,不仅提高了工作效率、节省了工期,而且有利于现场的文明施工。

基于BIM的铝模深化设计

采用BIM进行铝模的深化设计,进行三维立体化、参数化、设计,并根据所处的结构位置对每一个构件进行编号,设计完成后不仅可以清楚的知道的标准件和非标准构件的编号以及工程量,同样可以形成加工料表,还可以将模型导成加工详图,有利于工厂的预制加工,加快生产进度。

 

Revit本身作为一个设计类软件,并不适用于建立施工阶段的各种模型,但是因为Revit族是开放的,所以我们可以将Revit应用于施工阶段,进行基于BIM的施工措施及方案深化设计。

通过利用BIM平台Revit,建立铝模构件参数化族库,再把族载入到建好的结构模型中,在结构模型里进行铝模参数化深化设计,逐步建立墙、梁、板、楼梯间的铝模三维模型。

利用Revit导出明细表的功能导出铝合金模板的加工料表,统计各种构件的数量和规格,还可以将模型导成加工详图,以供工厂进行预制加工,加快生产进度。

采用BIM建模的过程相当于一个虚拟预拼装的过程,深化设计时对构件进行的编号可以指导现场的拼装。以后同样可以针对不同难度、不同深度的施工方案及措施进行深化设计,有利于项目的精细化管理和提高生产效率。

基于BIM的顶模系统深化设计

顶模系统由动力系统、电脑控制系统、支撑系统、钢平台桁架、挂架系统、模板系统共六部分组成,以下简介说明:

钢平台体系的创建过程分一、二、三级桁架及斜撑分别建族,先定义好各类构件的材质,各类构件的长宽高等尺寸,过程由主支撑,钢立柱到桁架斜向支撑等逐一创建。

一级桁架

二级桁架

三级桁架

 

模板体系的创建过程分墙体模板,梁模板,角模(拐角处模板)分别创建族,模板面板、背楞、对拉螺杆、螺栓皆用拉伸命令绘制,绘制完后赋予材质进行组合,每块模板按面模板、背楞、对拉螺杆、到螺栓的顺序进行绘制。

 

三维技术交底

 

建筑工程施工是不可逆的,一旦做错就得拆掉重来,不但造成资源和人力的浪费,同时还会降低施工质量。通过BIM可以对项目的重点或难点部分进行可性模拟,按月、日、时进行施工安装方案的分析优化。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位施工指导措施进行模拟和分析,以提高计划的可行性。

 

实验柱架体三维技术交底

将业主方认可的施工方案,运用BIM的三维可视化的特点,向各个专业的施工班组长进行交底,能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序,并清晰把握在安装过程中的难点和要点,施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善,以提高施工效率和施工方案的安全性,让施工人员在施工前对各自施工内容有了深刻印象。

碰撞分析  

伸臂桁架与剪力墙钢筋碰撞:

    

35层、52层属于避难层,为结构加强层,南北两面剪力墙存在穿墙的伸臂桁架,为避免今后施工时伸臂桁架与南北两面剪力墙钢筋发生冲突,项目在前期利用BIM的碰撞检查功能,对伸臂桁架与剪力墙钢筋进行碰撞检查,及时与设计院沟通,变更冲突剪力墙钢筋位置以及细部节点做法。

因为Revit族是开放的,所以该项目将Revit应用于施工阶段,进行基于BIM的施工措施及方案深化设计。再使用Navisworks Manage软件进行最有效的以下五个功能:基于BIM的砌体工程深化设计、基于BIM的铝模深化设计、基于BIM的顶模系统深化设计、三维技术交底、碰撞分析(伸臂桁架与剪力墙钢筋碰撞)。

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