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大型場館施工時由于本身施工場地廣、結構復雜、施工工期緊、構件數量多、專業交叉頻繁等特點,在施工中往往會遇到質量把控難度大、安全隱患多等顧此失彼的情況。威海國際經貿交流中心施工伊始,項目部結合項目實際情況,集全公司之力運用BIM技術為實際施工排憂解難,積累了不少運用經驗,現筆者將其整理成文與廣大讀者分享。
一、工程概況
威海國際經貿交流中心項目選址于東部濱海新城核心區,逍遙湖西側,北鄰環海路,西鄰逍遙大道,南鄰松澗路,通山達海,山海相融。項目規劃建設內容包括會展中心、人居中心、國際交流中心、五星級酒店及商務酒店區。項目分兩大區域,會展綜合區和會議人居區,總建筑面積約32萬㎡。會展綜合區包含多功能展廳、標準展廳、登陸廳、會展廊等部分;交流人居區包含國際會議中心和人居中心兩部分。
項目分區圖
二、工程重難點
本工程結構類型多,造型新穎,含雙曲正交桁架結構、鋼框架結構、張弦梁結構等;體量大,工期緊,如何高效融合土建、鋼構、機電、裝飾、幕墻、金屬屋面等專業難度大;40mm以上厚板占比大,且項目臨海,大風天氣多,支撐胎架的安裝與卸載、厚板及超厚板的焊接、鋼構件的防腐技術要求高。標準展廳張弦梁最大跨度87.2m,采用雙索反拱屋面張弦梁、高釩索索夾安裝,索的張拉過程控制,張拉力的計算、變形控制難度大。
(a)標準展廳立面效果圖 (b)標準展廳斜向效果圖
對此,項目部采用BIM技術,在“場地布置”、“深化設計”、“3D可視化”、“虛擬樣板”、“施工模擬”、“施工驗算”、“進度管理”、“質安管理”、“成本管控”、“BIM+VR”、“BIM+大數據平臺”等方面集成應用,確保工程品質。
三、BIM技術實際應用
一.場地布置
項目場地遼闊,占地32萬㎡,單體眾多,用鋼量大,構件數量龐大。施工前期,對施工各階段進行三維立體虛擬布置,直觀反映進場道路、材料堆場、加工棚、臨時用電等情況;施工階段采購大疆無人機對施工現場累計500余次航拍,高清照片數萬張,動態調整現場平面布置,保證現場道路暢通,方便人員管理,合理組織水平運輸,動態掌握現場實時進度。
二.深化設計
利用模型可視、直觀的優點,在圖紙審查階段借助模型發現圖紙問題,并將圖紙問題反饋給設計院后再根據設計方的回復修改優化模型,一方面提高了圖紙審查的質量,另一方面也保證了BIM模型的準確性。
綜合考慮構件預制加工、運輸、吊裝等環節,建立與實際施工完全相同的1:1全真模型,最優化鋼柱、桁架、張弦梁等的分段分節;根據鋼筋排布,細化鋼構件與混凝土連接節點,精確指導現場施工,大大降低現場構件返工率。
(e)標準展廳
三.3D可視化
基于BIM可視化特點,模擬現場施工,對大跨度張弦梁、鋼構與鋼筋復雜連接部位等施工前向各專業人員進行三維交底,避免因作業人員錯誤理解導致的施工不當。
三維技術交底
技術交底記錄
四.虛擬樣板
通過BIM軟件建立構件信息、節點做法、安裝措施、安全防護等虛擬樣板并生成二維碼,在移動端直觀、方便地對各個環節人員進行施工各階段安全技術教育與交底,有效預防質量通病。
五.施工模擬
利用BIM技術模擬多功能展廳、會議中心、標準展廳大跨度張弦梁、高釩索張拉等施工過程,同時對設備行走路線、臨時支撐措施、構件安裝順序進行模擬,提前找出施工中可能遇到的各種問題,對各項施工方案進行比選,確定最經濟且安全的施工方案。
多功能展廳施工模擬
六.施工驗算
利用Midasgen對標準展廳張弦梁安裝及掛鎖過程中的跨中撓度、豎向位移、變形等進行全過程模擬計算分析;對臨時支撐在受側向風壓、頂部荷載情況下進行豎向側向位移、沉降等模擬計算,確保施工全過程安全可靠。
標準展廳屋蓋安裝過程分析
七.進度管理
采用BIM技術導出待安裝構件清單,編制構件進場計劃和安裝計劃,明確每根構件的進場時間,確保進度可控。將構件加工進度計劃、進場進度計劃、吊裝進度計劃等輸入BIM模型內,并根據現場實際情況進行對比,對未滿足計劃的構件進行跟蹤反饋,分析原因,及時糾偏,同時輔以無人機進行進度監測,避免盲目施工。
(a)導出構件清單
八.質安管理
采集現場數據,對應到工程模型相關位置,在移動端建立質量缺陷數據庫,形成可追溯記錄,對易產生問題的節點進行數據分析統計;在模型中找到施工過程中所有危險源,對安全兜網、生命線、操作平臺以及安全通道等進行模塊化布置,保證施工安全。
(d)安全設施模塊化布置
九.成本管控
合理的分段分節可降低運輸及現場吊裝成本;提高支撐胎架、地下室頂板加固措施的周轉使用,可最大程度上節約成本;同時利用BIM模型快速提取各施工階段工程量,為成本計劃、分包結算、業主算量等各階段的成本管理提供準確數據支持。
十.BIM+
施工前期,積極與總包和業主溝通,詳細闡述建筑施工領域新的BIM技術對施工產生的積極性影響。將VR與BIM技術相結合,建立仿真場區,既可節約場地,又可減少實體投入;將BIM技術與大數據智慧工地云平臺,解決施工現場管理難,安全事故頻發、環保系統不健全等問題。滿足總包隨時隨地查看、跟蹤、及時解決現場問題,提高工作效率的需求。
經實例證明,超大型多結構大型場館運用BIM技術能有效解決傳統施工中存在的各種通病問題,為今后類似項目提供了很好的一個解決方案。
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