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        BIM技術(shù)在某超高層項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用

        2022-04-01 09:11:08張建幫
        中華建設(shè) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:塔吊交底桁架

        張建幫

        BIM虛擬建造是通過三維可視化的方式模擬專項(xiàng)施工組織方案的動(dòng)態(tài)過程,并對施工方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)也可以對施工班組進(jìn)行交底,虛擬建造是施工階段BIM應(yīng)用的核心,只有做到虛擬建造先行,為后續(xù)施工保駕護(hù)航,才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生工地的目標(biāo)。

        超高層建筑是顯示地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平及科技發(fā)展實(shí)力的重要標(biāo)志,超高層建筑在施工中通常會(huì)涉及很多施工難點(diǎn),包括深基坑、施工測量、塔吊爬升、核心筒爬模、超高層泵送混凝土、鋼結(jié)構(gòu)安裝、高支模施工、機(jī)電安裝、幕墻等方面對施工項(xiàng)目管理和安全管理帶來巨大挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)以三維數(shù)據(jù)模型的特性,通過模型虛擬仿真建造,模型數(shù)據(jù)集成對接,模型三維協(xié)同等方式,可以從技術(shù)和管理上,為超高層施工項(xiàng)目管理賦能,解決技術(shù)難點(diǎn),提升管理水平。

        一、項(xiàng)目概況

        本項(xiàng)目位于陜西省西安,總占地約298畝,建成以后集501米超高層,會(huì)議中心、甲級辦公、五星級酒店、四星級酒店、商業(yè)中心、高端公寓為一體的綜合體項(xiàng)目。

        項(xiàng)目在前期規(guī)劃階段就明確了BIM全過程應(yīng)用的目標(biāo),其中在施工階段,以BIM顧問公司牽頭,聯(lián)合施工總包及各分包單位共同應(yīng)用。施工階段BIM實(shí)施,從項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、BIM圖紙會(huì)審、施工虛擬建造模擬分析、施工技術(shù)應(yīng)用四個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用,其中虛擬建造模擬分析是施工階段BIM應(yīng)用的核心,重點(diǎn)對本項(xiàng)目施工關(guān)鍵技術(shù)及專項(xiàng)施工方案進(jìn)行虛擬建造模擬分析,不僅對施工方案的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證,同時(shí)也為項(xiàng)目施工班組進(jìn)行三維技術(shù)交底,為項(xiàng)目施工帶來巨大價(jià)值。

        二、項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃

        項(xiàng)目BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃基于項(xiàng)目組織、流程、交付三項(xiàng)原則制定,其中組織確定項(xiàng)目BIM實(shí)施目標(biāo)、BIM參與涉及單位、模型操作與應(yīng)用要求等內(nèi)容,流程確定各參與單位之間的實(shí)施界面與分工流程,同時(shí)確定各參建單位組成項(xiàng)目全過程BIM實(shí)施的進(jìn)度、質(zhì)量要求,交付確定項(xiàng)目最終成果交付內(nèi)容,包括成果交付形式、格式及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        三、BIM圖紙會(huì)審

        針對設(shè)計(jì)圖紙問題,在施工準(zhǔn)備階段,利用BIM模型設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維技術(shù)會(huì)審,對問題類型分成沖突碰撞類檢查、圖紙一致性檢查、設(shè)計(jì)合理性檢查、圖紙完整性檢查四類問題進(jìn)行核查。本項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的不斷調(diào)整,地下室部分土建問題報(bào)告共更新5版,累計(jì)發(fā)現(xiàn)并解決建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題94條。機(jī)電問題報(bào)告共更新8版,累計(jì)發(fā)現(xiàn)并解決機(jī)電管線排布、凈高問題167條。

        四、重難點(diǎn)方案BIM虛擬建造模擬分析

        BIM虛擬建造是通過三維可視化的方式模擬專項(xiàng)施工組織方案的動(dòng)態(tài)過程,并對施工方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)也可以對施工班組進(jìn)行交底,虛擬建造是施工階段BIM應(yīng)用的核心,只有做到虛擬建造先行,為后續(xù)施工保駕護(hù)航,才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生工地的目標(biāo)。

        1.超大體積筏板“溜管布料”

        本項(xiàng)目塔樓筏板基礎(chǔ)面積約7900㎡,主要厚度5m,一次澆筑方量達(dá)3.18萬m3。采用施工總包單位自主研發(fā)無間歇溜管法澆筑技術(shù)進(jìn)行施工,并利用BIM技術(shù)模擬溜管系統(tǒng)各部分功能、施工工藝及車輛行進(jìn)路線,給施工班組進(jìn)行可視化交底?,F(xiàn)場東西共布置8套溜管,澆筑流程(潤管→卸料→布料→轉(zhuǎn)換→洗管→收面),依次從最遠(yuǎn)端退進(jìn)的形式進(jìn)行布料,形成“一條主管、兩條轉(zhuǎn)動(dòng)槽”同時(shí)澆筑,項(xiàng)目利用“BIM+新工藝”的方式實(shí)現(xiàn)了50h完成筏板基礎(chǔ)澆筑及收面的速度。

        2.貝雷架鋼棧橋安裝模擬

        因項(xiàng)目施工場地受限,無法形成環(huán)路,項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場情況采用貝雷架+型鋼組成臨時(shí)鋼棧橋,為澆筑期間行車提供便利,通過運(yùn)用BIM技術(shù)對工況進(jìn)行推演模擬,安拆流程、操作要點(diǎn)三維交底,優(yōu)化了鋼管柱凹口開槽,增加了貝雷架與雙拼工字鋼的接觸面積,更加安全可靠,可視化的同時(shí)提升組織預(yù)見性,最終實(shí)現(xiàn)了安裝5天,拆除2天的速度,詳見圖1。

        圖1 貝雷架鋼棧橋安裝模擬

        3.垂直運(yùn)輸機(jī)械安拆模擬

        本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)吊裝量大,結(jié)構(gòu)變截面,需結(jié)合頂升平臺爬升、鋼結(jié)構(gòu)吊裝、土建施工、塔吊轉(zhuǎn)換等綜合分析制定爬升規(guī)劃,其中塔吊空中安拆8次,爬升25次,平臺頂升112次;通過BIM模擬塔吊平面布置、附墻預(yù)埋位置及塔吊與平臺、布料機(jī)、鋼骨柱等空間位置關(guān)系,保證了附墻支座預(yù)埋精度,避免了塔吊吊裝碰撞風(fēng)險(xiǎn),提高了施工效率。

        4.集成頂升平BIM應(yīng)用

        超高層建造核心技術(shù)為集成頂升平臺。跨越鋼骨層、鋼筋綁扎層、模板層、混凝土養(yǎng)護(hù)層4個(gè)工作面,共分為六大系統(tǒng)。(1)新型裝配式整體頂升鋼平臺系統(tǒng);(2)新型牛腿附墻式頂升平臺支撐系統(tǒng);(3)組合拼裝外掛架系統(tǒng);(4)鋼模板支撐加固系統(tǒng);(5)超高泵送快速布料系統(tǒng);(6)全方位智能監(jiān)控系統(tǒng)。為保障頂升平臺各項(xiàng)參數(shù)符合規(guī)范要求,通過Midas建立計(jì)算模型,從施工狀態(tài)及爬升狀態(tài),對三個(gè)施工階段頂升平臺鋼桁架、支撐柱、附墻牛腿進(jìn)行位移應(yīng)力驗(yàn)算,結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,并結(jié)合行業(yè)專家多次研討論證,最終確定施工方案。

        本項(xiàng)目核心結(jié)構(gòu)有兩次較大截面變化,為適應(yīng)這種變化,項(xiàng)目研發(fā)了一種新型的裝配空間網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)體系,將傳統(tǒng)二維受力改為空間受力,有效提高結(jié)構(gòu)剛度;內(nèi)筒為整體焊接,外筒為特制裝配桁架,截面變化后只需將外框裝配式桁架拆除,加快了鋼平臺拆改的效率;同時(shí)可降低材料損耗,方便周轉(zhuǎn)使用。BIM從結(jié)構(gòu)上模擬該結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造,并從模型中提取工程量方便了商務(wù)招標(biāo)定價(jià)與原材的采購,控制了成本。

        集成頂升平臺智能檢測系統(tǒng)是保障頂升平臺實(shí)時(shí)狀態(tài)安全的重要措施,本項(xiàng)目通過傳感器集成結(jié)合BIM平臺展示的方式,搭建智能檢測系統(tǒng)。傳感器點(diǎn)位根據(jù)平臺荷載集中位置即貫通主桁架兩側(cè)進(jìn)行布置,且避開后續(xù)平臺拆改部位,主要放置在桁架梁上翼緣下部與下翼緣上部,針對桁架腹桿的監(jiān)測點(diǎn)位布置在腹桿中部腹板處,能夠有效監(jiān)控平臺重載區(qū)及危險(xiǎn)部位桁架的應(yīng)力變化情況,將數(shù)據(jù)集成在智能監(jiān)測系統(tǒng)中,可實(shí)時(shí)反應(yīng)平臺最不利情況,并進(jìn)行實(shí)時(shí)警示。

        除上述關(guān)鍵工藝的BIM應(yīng)用,本項(xiàng)目在施工階段還利用BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目進(jìn)度管理、質(zhì)量安全管控、施工界面輔助、分包工程量核算等場景中。

        五、項(xiàng)目效益分析

        本項(xiàng)目施工階段應(yīng)用BIM技術(shù),在項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益上取得明顯價(jià)值,截止到地下室結(jié)構(gòu)施工階段,通過BIM發(fā)現(xiàn)并解決的設(shè)計(jì)圖紙問題共計(jì)800多處,折算成項(xiàng)目直接無效成本損失為102.4萬元,通過模型導(dǎo)出的工程量與預(yù)算量和施工量進(jìn)行對比,合計(jì)比預(yù)算節(jié)省130萬元,整體創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值約230萬元。

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