BIM+裝配式實(shí)現(xiàn)快速建造

張坤　王偉杰　樊懷亮

摘? 要：青島國(guó)際會(huì)議中心是上合組織青島峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)，在短短的9個(gè)月時(shí)間里，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要完成拆除、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、調(diào)試等任務(wù)。項(xiàng)目根據(jù)特點(diǎn)制定切實(shí)可行的方案，并基于項(xiàng)目實(shí)際情況，拓展出適合于項(xiàng)目的其他應(yīng)用。從設(shè)計(jì)管理、采購(gòu)管理、現(xiàn)場(chǎng)裝配式施工、后期運(yùn)維調(diào)試、協(xié)同平臺(tái)搭建等多方面著手，將BIM技術(shù)落于實(shí)處，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)BIM技術(shù)應(yīng)用管理，大大的節(jié)省了工期，提升效益。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式施工;協(xié)同平臺(tái);提升效益

1? ?工程概況

青島國(guó)際會(huì)議中心位于美麗的黃海之濱、浮山灣畔，青島奧帆中心內(nèi)，是舉世矚目的2018上合組織青島峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)。建筑以呼應(yīng)場(chǎng)地格局，強(qiáng)化“山海軸線”，突出青島“山、海、城、灣”一體的環(huán)境氛圍，提出“騰飛筑夢(mèng)、揚(yáng)帆領(lǐng)航”的設(shè)計(jì)理念。1

工程總建筑面積53924㎡，建筑高度22.6m，檐口最高處26.4m，工程是集會(huì)議會(huì)展、高端宴會(huì)、新聞發(fā)布功能的國(guó)際性會(huì)議中心，作為青島的城市客廳，長(zhǎng)期使用。工程內(nèi)裝材料獨(dú)特包括大理石地面、環(huán)氧地坪漆地面，石材墻面、硬包墻面，黃銅吊頂、鋁方通吊頂、仿銅不銹鋼板吊頂、紙面石膏板吊頂、GRG吊頂、銅門(mén)等。工程外裝包括四玻三腔中空防彈玻璃幕墻、檐口蜂窩鋁板幕墻。工程屋面包括上人貼磚屋面，不上人鋁鎂錳板金屬屋面。

建筑內(nèi)各類系統(tǒng)主要為給排水系統(tǒng)、建筑電氣主要包括變配電系統(tǒng)、智能照明控制、智能電力監(jiān)控、冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)、防排煙等系統(tǒng)。弱電智能化主要包括智能化集成系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)、機(jī)房、會(huì)議保障系統(tǒng)。

2? 項(xiàng)目BIM+裝配式應(yīng)用的必要性

2.1 工程使用用途對(duì)BIM的需求

作為上合組織青島峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)，其建筑內(nèi)部機(jī)電管線設(shè)備復(fù)雜，存在大量新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用，施工難度大、成本風(fēng)險(xiǎn)高，工期安排緊張，從原建筑物拆除開(kāi)始到進(jìn)入調(diào)試保會(huì)階段僅有9個(gè)月施工時(shí)間。2傳統(tǒng)的施工管理模式已不能滿足新的需求，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，針對(duì)施工中的諸多難點(diǎn)對(duì)BIM的應(yīng)用提出了更高的要求。通過(guò)協(xié)同管理平臺(tái)建立項(xiàng)目部各專業(yè)的三維可視化交流平臺(tái)，實(shí)時(shí)進(jìn)行施工模擬，優(yōu)化施工方案;應(yīng)用碰撞檢查功能對(duì)土建與機(jī)電、機(jī)電各專業(yè)間的構(gòu)件進(jìn)行預(yù)施工檢查，提高深化設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2? EPC模式對(duì)BIM的需求

青島國(guó)際會(huì)議中心為EPC總承包模式，EPC模式是以實(shí)現(xiàn)“項(xiàng)目功能”為最終目標(biāo)的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等工程總承包模式。3通過(guò)引入BIM技術(shù)，可以使資金、技術(shù)、管理各個(gè)環(huán)節(jié)銜接更加緊密，避免人員與資金的浪費(fèi)，從而體現(xiàn)EPC工程總承包方式的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4

2.3? 結(jié)構(gòu)復(fù)雜及工期要求對(duì)BIM的需求

青島國(guó)際會(huì)議中心造型獨(dú)特復(fù)雜，其中有大量的異型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部管線錯(cuò)綜復(fù)雜，給施工帶來(lái)了難度。為解決這一難題，項(xiàng)目的技術(shù)團(tuán)隊(duì)引入“BIM+裝配式理念”，將現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接等工序提前在工廠中完成。并且采用預(yù)拼裝技術(shù)，通過(guò)建模提前模擬安裝過(guò)程，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決工序間的交叉矛盾，精確放樣，不但可以保證工程質(zhì)量，也減少返工，縮短了工期。5施工過(guò)程中每個(gè)構(gòu)件都擁有獨(dú)立編號(hào)、角度、尺寸，相互之間不能代替更換。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用可以自動(dòng)生成帶編號(hào)和三維空間坐標(biāo)的加工圖紙，同時(shí)通過(guò)精確測(cè)量技術(shù)來(lái)消減誤差。6

通過(guò)數(shù)字模型統(tǒng)計(jì)工程量，可以為材料采購(gòu)、工程付款等成本控制提供依據(jù)，數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備管線的優(yōu)化、排布、定位及預(yù)留預(yù)埋定位，提高施工質(zhì)量和效率。7

在精裝修材料選型時(shí)，通過(guò)數(shù)字模型能夠觀看室內(nèi)外裝飾材料的實(shí)時(shí)仿真效果，以選擇最優(yōu)方案。8

在保會(huì)階段BIM技術(shù)也可以提供便利，運(yùn)用BIM技術(shù)就可以直觀的找到復(fù)雜的地下管線，便于會(huì)議期間的快速維修和更換。通過(guò)BIM結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠便利地進(jìn)行日常能源管理監(jiān)控。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，分析房間內(nèi)的實(shí)時(shí)溫濕度變化，配合節(jié)能運(yùn)行管理。9

3? BIM+裝配式理念應(yīng)用點(diǎn)

3.1? 針對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)的措施與應(yīng)用

3.1.1? 舒適度模擬技術(shù)

為保證室內(nèi)舒適度，嚴(yán)格控制室內(nèi)溫度24±0.5℃，項(xiàng)目為縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，合理布置空調(diào)風(fēng)口位置、數(shù)量，通過(guò)ANSYS fluent軟件進(jìn)行CFD模擬。通過(guò)調(diào)整室內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)向，對(duì)室內(nèi)空氣流動(dòng)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、氣流擾動(dòng)場(chǎng)反復(fù)進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，生成高低溫成像分區(qū)布置圖，不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)，最終達(dá)到最高級(jí)別會(huì)議的功能需求。

3.1.2? 照度模擬技術(shù)

會(huì)議期間按照央視要求，現(xiàn)場(chǎng)大型燈具需要保證無(wú)閃斷，同時(shí)還需要運(yùn)用光線的變化，對(duì)人物與環(huán)境進(jìn)行染色，創(chuàng)造出各種特定的視覺(jué)效果。

采用室內(nèi)光學(xué)模擬技術(shù)（dialux軟件），根據(jù)設(shè)計(jì)圖確定空間尺寸，與精裝修部門(mén)聯(lián)動(dòng)，確定現(xiàn)場(chǎng)各類物品材質(zhì)提供表面反射率數(shù)據(jù)，反復(fù)模擬與實(shí)地感知，將光源的功率及排布進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)滿足會(huì)議模式和電視直播的要求，并生成模擬作業(yè)面范圍與炫光觀察位置，最后進(jìn)行光線追蹤，生成燈具布置圖。

3.2? 針對(duì)施工過(guò)程難點(diǎn)的措施與應(yīng)用

3.2.1? 三維掃描技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)核采用trimble軟件逆向建模分析建筑物模型，上道工序完成后及時(shí)采用三維自動(dòng)掃描儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃描，通過(guò)點(diǎn)云逆向建模，提取現(xiàn)場(chǎng)掃描圖并導(dǎo)出，通過(guò)BIM模型與1：1云模型對(duì)比，再以數(shù)據(jù)云端為平臺(tái)進(jìn)行專業(yè)協(xié)同整合，將錯(cuò)漏碰缺消滅在下一道工序前，實(shí)現(xiàn)了圖紙、模型、現(xiàn)場(chǎng)的三位一體化，相較于傳統(tǒng)的復(fù)核方式，三維掃描可以直接測(cè)出結(jié)構(gòu)的三維尺寸，無(wú)需XYZ各方向進(jìn)行測(cè)量，并可以直接導(dǎo)出誤差分析報(bào)告，提高校核效率300%以上。

3.2.2? 鋼結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用

10月19日，首根鋼柱吊裝儀式，12月4日舉行鋼結(jié)構(gòu)封頂儀式，標(biāo)志著11000多噸鋼結(jié)構(gòu)歷時(shí)46天吊裝完畢。項(xiàng)目采用裝配式理念，建立鋼結(jié)構(gòu)模型，使用tekla軟件應(yīng)用輔助下料加工，利用軟件直接生成構(gòu)件及螺栓清單，將大多數(shù)焊接工作提前在工廠完成，提高現(xiàn)場(chǎng)拼裝效率。同時(shí)進(jìn)行碰撞分析，結(jié)合施工特點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)碰撞部位進(jìn)行問(wèn)題分析，并以軟件提供的數(shù)據(jù)為依據(jù)，召開(kāi)銷項(xiàng)會(huì)，將碰撞問(wèn)題提前解決。

3.2.3? BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中應(yīng)用

利用BIM模型協(xié)助完成機(jī)電安裝部分的深化設(shè)計(jì)，包括綜合布管圖、綜合布線圖的深化。使用BIM模型技術(shù)改變傳統(tǒng)的CAD疊圖方式進(jìn)行機(jī)電專業(yè)深化設(shè)計(jì)。1現(xiàn)場(chǎng)采用機(jī)房預(yù)制化，針對(duì)模型導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，形成配件加工圖，輸入至工廠自動(dòng)加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了軟件與設(shè)備數(shù)據(jù)互通，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。

3.2.4? 裝配式理念精裝修

幕墻及精裝修通過(guò)三維掃描技術(shù)與云模型對(duì)比，消除圖紙尺寸偏差。現(xiàn)場(chǎng)采用四玻三腔防彈安全玻璃，該材料有加工難，補(bǔ)件周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)拼裝階段不允許有任何偏差，否則將直接影響工期。采用revit參數(shù)化建模，建立幕墻標(biāo)準(zhǔn)件及非標(biāo)準(zhǔn)件模型族庫(kù)，所有幕墻及裝飾塊材均按照?qǐng)D紙尺寸排版下單，廠家進(jìn)行深化后生產(chǎn)，材料到場(chǎng)后直接安裝，保證了一次成活，真正做到了零污染，零損耗。

3.3? 項(xiàng)目自主平臺(tái)使用提高協(xié)同作業(yè)效率

3.3.1 中建八局BIM協(xié)同平臺(tái)

項(xiàng)目的每一個(gè)構(gòu)件每一根管道都在輕量化BIM協(xié)同平臺(tái)。平臺(tái)中擁有全部信息，平臺(tái)服務(wù)于建設(shè)項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，包括設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段。僅僅10天時(shí)間，我們就完成了現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電、弱電、消防、音視頻、監(jiān)控、智能化、給排水等所有系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，確保會(huì)議保障工作順利完成。

3.3.2 中建八局BIM施工工藝考核平臺(tái)

現(xiàn)場(chǎng)累計(jì)參建人員共計(jì)5000余人，施工工期緊張，施工過(guò)程中必須一次成活，因此必須加強(qiáng)交底質(zhì)量、提高交底速度。青島國(guó)際會(huì)議中心項(xiàng)目采用公司自主開(kāi)發(fā)的BIM施工工藝考核平臺(tái)，對(duì)經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)交底的工人進(jìn)行測(cè)試。平臺(tái)可以隨時(shí)觀看操作視頻，并且操作簡(jiǎn)單，反復(fù)進(jìn)行模擬練習(xí)，加強(qiáng)工序交底。

4? BIM技術(shù)總結(jié)

項(xiàng)目部50人的BIM工作室，負(fù)責(zé)施工圖的深化加工，進(jìn)行全專業(yè)三維可視化設(shè)計(jì)，推行“531”管理模式，即“圖紙出圖5天內(nèi)建模完成，3天內(nèi)圖紙綜合完成并提出修改建議，1天完成終版施工圖紙”。工程大量使用了銅制面板飾面、異形造型工藝、超大部品部件，這些材料均具有加工制作周期長(zhǎng)、補(bǔ)件慢的特點(diǎn)，項(xiàng)目采用“BIM+”技術(shù)，保證“精確下料，精準(zhǔn)安裝、一次成優(yōu)”，實(shí)現(xiàn)了精益建造。同時(shí)采用全過(guò)程數(shù)字化管理和模擬建造技術(shù)，建造過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)智慧化管理，提高了管理效率。

通過(guò)積極學(xué)習(xí)、探索BIM在施工管理方面的應(yīng)用，總結(jié)了重大會(huì)議會(huì)場(chǎng)工程設(shè)計(jì)模擬技術(shù)、裝配式預(yù)制化施工模擬技術(shù)、BIM技術(shù)在材料進(jìn)場(chǎng)把控方面的應(yīng)用、會(huì)議保障系統(tǒng)后期運(yùn)維技術(shù)等成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以設(shè)計(jì)為龍頭，依托BIM技術(shù)，融合運(yùn)用智慧建造、綠色建造、裝配式建造等新型建造方式，保障設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)、安裝各個(gè)環(huán)節(jié)“銜接零等待”，實(shí)現(xiàn)了精益建造，確保項(xiàng)目高效運(yùn)行。

項(xiàng)目自開(kāi)工以來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)帶動(dòng)中建各參建隊(duì)伍抗風(fēng)雨、戰(zhàn)嚴(yán)冬、克服一切不利條件，發(fā)揮中建集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)以及預(yù)制裝配式技術(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工一體化的EPC工程總承包模式，僅用6個(gè)月的時(shí)間，將5.4萬(wàn)平方米的上合組織青島峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)完成，創(chuàng)出了令人震憾的“青島速度”和“上合奇跡”。

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