周垚臣，王漢偉，劉 碩，張 羽，李 響，梁 宇

中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，遼寧 大連 116021

1 項目概況

歐力士中國總部大廈是由世界著名的日本歐力士集團與大連金融產業(yè)投資集團有限公司合作開發(fā)的高檔寫字樓項目。結構形式為型鋼混凝土外框、鋼筋混凝土核心筒混合結構，總建筑面積24.6 萬m2，地下4 層、地上41 層，建筑高度為202.8m，由裙樓、地下室及塔樓（A、B 兩棟）構成。歐力士中國總部大廈項目自成立以來，積極開展BIM 技術應用，定期組織BIM 團隊及項目成員開展交流與培訓會，通過交流與培訓加強項目團隊對BIM 的認識，用更直觀的方式找出了圖紙與實際施工中產生的問題及原因并加以解決。

2 項目管理重難點

（1）項目施工工期緊。在工期緊張的前提下如何保障現(xiàn)場管理井然有序，對管理者提出了較高的要求。（2）項目管理模式較特殊。A、B 兩棟塔樓分屬日方、中方兩個業(yè)主下轄管理公司；日方業(yè)主對于工程品質要求嚴苛，凡事考慮十分細致，精益求精，對施工單位管理能力也提出了更高的要求；中方業(yè)主對于進度把控力度更大。日方管理思路與中方管理思路的不同，要求項目部精細化管理、加強策劃，提高工程品質的同時，也要求在項目綠色施工及項目安全管控方面取得優(yōu)秀成果。（3）項目體量大，專業(yè)分包數(shù)量多，且專業(yè)性較強。如何履行總包義務、對業(yè)主負責的同時提高分包管理質量是管理的重點。運用BIM 管理模式，在項目管理團隊與日方業(yè)主包括各分包單位之間建立一座溝通的橋梁，促進雙方的有效溝通，使項目平穩(wěn)推進，不但能解決不同國家理念的沖突，而且能突破專業(yè)技術的限制。

3 BIM 技術在超高層建筑復雜結構中的具體應用

3.1 伸臂桁架優(yōu)化設計

為提高抗剪切能力，分別在14 層、28 層設置兩道伸臂桁架，根據結構形式和受力要求，選用80mm 厚的鋼板，三曲面造型，在核心筒內共設置5 道。施工前對伸臂桁架進行LOD400 深度建模，從連接形式、彎轉角度以及施工節(jié)點等方面出圖指導現(xiàn)場鋼結構施工，施工流程包括下發(fā)鋼結構車間、工廠數(shù)字化放樣、機械化折彎、工廠預拼裝、鋼構件運輸?shù)綀觥＝㈣旒軐优c爬模架體的可視化模型，進行施工模擬爬升及爬模改造過程。在模擬的過程中，發(fā)現(xiàn)桁架牛腿伸出長度過長，導致爬模需要大面積改造，這樣不僅會延誤生產工期，增加施工難度，還會給施工單位造成安全隱患?；谝陨铣晒c業(yè)主及設計院協(xié)調，研究決定在不影響受力前提下，減小牛腿處圓弧半徑，合理優(yōu)化連接位置，進而達到減少牛腿伸出長度、降低高空爬模改造難度的目的，如圖1 所示。

圖1 牛腿優(yōu)化前后與爬模架體位置關系

3.2 鋼筋預制施工

根據型鋼結構形式特點，外框梁采用型鋼混凝土梁，通過BIM 技術協(xié)同設計，深化鋼筋下料長度，策劃節(jié)點區(qū)連接方式，實現(xiàn)預制鋼筋地面綁扎后吊裝技術的同時，設計鋼梁鋼筋空間定位裝置，保證上皮鋼筋的空間定位，與型鋼混凝土柱穿孔位置精確對應。

3.3 幕墻設計

對專業(yè)分包模型及結構模型進行整合設計，通過對幕墻埋件和鋼梁、土建鋼筋節(jié)點綜合優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)碰撞點75 處，通過調整幕墻埋件位置，鋼骨梁開洞位置和鋼筋施工前畫線定位，已將75 處碰撞位置全部解決，通過跨專業(yè)的協(xié)同設計，及時發(fā)現(xiàn)了問題，更改了相應位置的圖紙，避免造成二次施工的情況，節(jié)約了大量資源。利用Dynamo 三維可視化編程和Revit 自適應族可實現(xiàn)不規(guī)則曲面BIM 建模，通過圖紙的精確創(chuàng)建，提取對應規(guī)格、定位、工程量等數(shù)據并用于采購、施工，最終實現(xiàn)曲面異型幕墻的深化設計工作。

3.4 景觀設計

該工程業(yè)主方為日本歐力士集團，旨在打造日式精品工程；裙房大屋面為日式種植屋面，許多綠植、花草均為日式特色。國內深化難度較大，項目采用BIM 技術對業(yè)主的需求進行可視化建模，經過多次方案調整及改進，最終形成對屋面景觀設計的確認、出圖。

3.5 機電專業(yè)優(yōu)化設計

現(xiàn)場機電專業(yè)較為復雜且涉及全面，深化設計難度大。在屋面策劃中，經過與業(yè)主溝通，提前確定了裙房屋面設備參數(shù)，繼而確定土建基礎墩位置及高度，進行深化設計出圖指導現(xiàn)場施工；計劃待機電設備安裝完成后，再進行屋面鋼結構施工，調整屋面鋼結構屋頂主次梁布局，提前解決了設備高度與結構碰撞的問題。針對給水泵房水箱和管道井空間狹小的問題進行設計優(yōu)化，將水箱尺寸由14m×5m×3m 改為12m×6m×3m；同時優(yōu)化管井間隔墻，將相鄰兩處管井合并為一處管井，滿足通往換熱站的管道有足夠空間，便于安裝支吊架及運行維修。根據抗震及承載力要求，對管井進行重力計算，并對主要構件立柱和橫擔進行驗算。根據槽鋼安裝系統(tǒng)和槽鋼物理特性技術數(shù)據，工字鋼承受彎矩計算公式如下：

式中：M 為工字鋼承受的彎矩，kN·m；G 為均布荷載，kN/m2；L 為工字鋼跨度，m；g 為單位長度自重，kN/m。

根據式（1）求出集中荷載能力，重力將集中于地下室最低層管道彎頭，計算出滿水后管道的靜荷載及動荷載，設計出滿足要求的龍門支架。針對走廊間空間狹小、多處管線與管線碰撞及管線與結構碰撞的問題，根據“同一系統(tǒng)，同一標高”的優(yōu)化理念，設計綜合支架，避免管線碰撞，實現(xiàn)消防系統(tǒng)和其他系統(tǒng)同時施工。通過管綜排布，完成尺寸標注后導出CAD 圖紙；交付設計院審核下發(fā)施工圖；現(xiàn)場交底并按照施工圖及BIM 模型組織砌筑留洞，避免二次開洞造成的成本增加。設備供應商提供的優(yōu)化后的設備參數(shù)，組織設備建模工作，對每一個元件進行外形族文件創(chuàng)建，同時進行設備參數(shù)錄入，形成BIM 設備族庫，方便后期業(yè)主查詢追溯。利用BIM 技術的模擬化、可視化，對建筑的空間布局進行優(yōu)化分析，對于空間不合理之處，通過調整管線路由及設備位置，達到最佳空間利用效果。

3.6 三維激光掃描輔助工廠預制交底

對深化后的BIM 模型進行模塊劃分及深化設計；組織加工廠預制交底，通過機器人焊接，提高效率及品質；通過放樣機器人定位，使用三維激光掃描儀，確保模塊精準就位。

3.7 輔助生產管理

（1）平面布置設計。前期人員進場時，運用BIM 技術進行施工現(xiàn)場各階段總平面布置，優(yōu)化場地空間、料具擺放，確保施工現(xiàn)場井然有序，同時根據施工進展開展動態(tài)化調整，提高場地利用效率。（2）虛擬樣板應用。建立數(shù)字模擬樣板體驗區(qū)代替實體樣板展示，配合使用簡易VR 光學眼鏡，即可以查看各類虛擬樣板VR 場景，這種身臨其境的方式簡單有效。（3）BIM 可視化交底。運用BIM 技術模擬核心筒伸臂桁架安裝過程，制作施工交底二維碼，讓施工人員了解工序的整個施工流程。（4）BIM 鋁模設計。根據外框18 根型鋼混凝土柱，運用BIM 技術進行施工模擬。根據不同型號的鋁模、族、構件、緊固件等充分考慮鋼柱與鋼模的位置關系，最終確定鋁模深化設計圖紙。（5）BIM工況模擬。通過BIM 技術對外框及核心筒液壓爬升防護屏、液壓爬模進行爬升工況模擬，對工期及分段進行施工過程模擬，分區(qū)安裝，節(jié)約外防護腳手架搭設量，提高施工效率。同時，還應考慮核心筒伸臂桁架以及外框鋼骨梁、幕墻埋件碰撞的影響，精細策劃，減少爬模架體高空改造工作量。（6）物資及商務應用。運用BIM 可統(tǒng)計工程量這一特性，對商務及物資進場進行管控及統(tǒng)計。在建立模型前，預先為模型建立屬性，為確保后期交付，創(chuàng)建明細表，進行工程量統(tǒng)計。在項目策劃前期，通過建立BIM 土建模型，導出混凝土工程量，與現(xiàn)場實際澆筑方量進行對比，控制耗材用量。項目精裝修期間，通過導出門窗明細表，便于采購管理?，F(xiàn)場采用智能驗筋系統(tǒng)，可顯著增加鋼筋進場效率。（7）應急疏散管理。運用BIM 技術模擬塔樓精裝修與機電交叉作業(yè)施工工況，巔峰期樓層內施工人員可達600人，發(fā)生緊急情況時疏散時間僅需2min24s。

4 結束語

高層建筑引入服務理念貫穿整個項目周期的BIM 技術后，使建筑系統(tǒng)的布置緊湊且不煩瑣，高度可視化。通過對BIM 技術進行不斷深入研究，完善了整個建筑行業(yè)的模型信息化平臺，使BIM 技術更好地服務于城市建筑的運維管理。