BIM技術在裝配式立體停車樓施工中的應用

李 鑫 馬曉菲 任逸凡 何朱意 何曉宇

（1.上海中建東孚投資發展有限公司，上海 200122；2.上海中森建筑與工程設計顧問有限公司，上海 200122）

預制裝配式建筑在國外發達國家是工業化建筑的重要形式，其結構、經濟、社會和環境等效益極為顯著，預制立體式停車樓其具有的綠色環保、建造速度快、節約勞動力等優點使得此類建筑在國外發展較為成熟。近年來，隨著我國建筑業體制改革的不斷深化和建設規模的持續擴大，預制裝配式建筑應用也較為普遍，但基本集中于住宅等保障性住房項目中。

長春一汽項目裝配式立體停車樓作為中國首例全預制裝配式停車樓施工難度大、結構復雜程度高，此前國內BIM技術在此類建筑中還沒有應用實例，本工程通過將BIM 技術與工程實際的應用，使安裝過程可視化，校驗、改進了施工方案，提高了其可行性及合理性，并且進行進度管理和成本分析，建立了項目的管理信息化，對項目的前期策劃、中期管理、后期成本統計起到了重要作用。

1 工程概況

長春一汽技術中心乘用車所建設項目停車樓，為一類多層綜合樓，耐火等級一級。建筑占地面積11583.04m2,地上部分建筑面積78834.64m2,建筑高度24m。建筑上部結構體系為預制裝配式鋼筋混凝土結構體系。分地上和地下兩部分，地下部分共一層，為輔助用房等功能。地上部分共七層，主要功能為停車樓。裝配式停車樓結構為國內首例。施工難度特別大、構件數量大，共有構件3800余塊。本工程利用BIM技術進行了構件的三維建模，碰撞檢測，施工過程仿真動畫模擬等，以導出的相關數據為基礎建立了信息化的項目管理[1]。

2 BIM的3D技術在項目中的應用

2.1 構件碰撞檢測

對建筑行業來說，傳統的施工圖紙，只是各個構件的信息在圖紙上的以線條繪制的方式表達，但是其真正的構造形式就需要建筑業參與人員去自行想象了。但由于本工程節點復雜程度高，這種靠經驗、靠大腦想象的方法效率低下且容易發生錯誤。而BIM為我們展現了二維圖紙所不能給予的視覺效果和認知角度，在BIM 建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的，所以可視化的結果不僅可以用來展示復雜的效果圖，更重要的是，將二維圖紙中的結構碰撞問題清晰地展示出來。以往的工程對于BIM 的應用往往集中于水電工程中的管線碰撞問題，對于土建部分應用較少。本工程一方面對傳統的管線碰撞進行了檢測（圖1）；另一方面，由于本工程臨時支撐的大量使用，在臨時支撐的排布方面同樣存在大量碰撞問題，對土建部分的臨時支撐也進行了碰撞檢測（圖2）。做到事前發現，事前變更，并且以圖表的形式導出，對碰撞位置、數量有直觀的了解，最后利用碰撞優化后的三維管線方案，臨時支撐排布圖及相應加工圖進行施工交底、施工模擬，提高施工質量，同時也提高了與業主溝通的能力，達到降本增效，預測低碳施工的理念。

圖1 臨時支撐排布方式

圖2 橋架、風管和水管的碰撞

2.2 施工過程模擬

圖3 車輛漫游效果

圖4 吊裝施工模擬

本工程通過對BIM 技術的應用，以吊裝方案為基礎制作了停車樓車輛漫游模擬動畫（圖3）及吊裝施工模擬動畫（圖4），由于本工程占地面積大，構件重量大，最大20余t，通過對吊裝施工的模擬，傳統塔吊有效作業范圍難以滿足施工要求，特種塔吊的成本巨大，若采用履帶吊，停車樓外圍臨近建筑相距僅15cm，沒有履帶吊行駛、操作空間，通過多次對吊裝施工的模擬及修改，把傳統的逐層吊裝改成了更加符合本工程的倒退階梯式吊裝，使施工方案可行性得到了極大的改進，施工成本有效地進行了事前控制。

3 BIM的5D技術在項目中的應用

隨著BIM 技術應用的推廣，BIM 的發展已經不僅僅局限于3D 模型。隨著信息化的發展，4D 模型[2]可以加入時間與進程管理，5D 模型[3]可以將成本控制加入4D 模型。本工程將進度、成本與3D技術有機融合，起到了節約成本、縮短工期的目的[4]。

3.1 成本

由于BIM技術在本工程前期吊車的選擇、吊裝順序的確定、臨時支撐的排布方式等準備工作中的廣泛應用，確定了經濟、合理、可行的施工方案，避免了資源的浪費及方案的不合理性造成的返工、窩工的損失。并且BIM 技術具有的可出圖性使所出的圖紙是經過對傳統2D圖紙進行模擬、協調、優化后所出的圖紙，包括經過優化及碰撞檢測的管線綜合排布圖、預埋套管圖及相應的工程量清單，對施工管理起到提高工作效率、降低工作成本的關鍵作用。對于模型中體現的工程量清單等數據信息，可以為工程提供數據后臺的巨大支撐。BIM中的項目基礎數據可以在各管理部門進行協同和共享，工程量信息可以根據時空維度、構件類型等進行匯總、拆分、對比分析等，為決策者制訂工程造價項目群管理、進度款管理等方面的決策提供依據。

3.2 進度

傳統的施工進度計劃主要靠編制人員參照工程量并結合工人工作效率來編制，這種方法往往容易忽略機械、場地、工序穿插等原因造成的工期延誤，解決方法通常是事后通過增加工作時間、增加作業人員的方法進行補救，造成成本的額外增加及可能造成的工期滯后。對此，本工程采用的BIM 技術預先將吊裝過程進行仿真三維模擬，盡可能把真實的施工過程完整的、直觀的進行展示，提前發現影響施工的因素，并對施工方案進行完善，極大地提高施工進度計劃的可行性，避免了不必要的窩工、返工現象，有效地縮短了工期[5]。

4 結語

本工程通過BIM 技術在裝配式立體停車樓中的應用，利用BIM的3D技術繪制三維構件圖并進行了碰撞檢測，對碰撞點進行了修改，降低結構碰撞造成的工期與成本的損失，并通過模擬施工完善了施工組織設計與施工方案，提高了生產效率、節約成本、縮短了工期，結合模型的數據信息對工程的成本的控制起到良好的參考性。上述應用成果極大地促進了BIM技術在此類工程中的應用，并為今后復雜、大型預制裝配式等工程的BIM應用提供良好的借鑒意義與參考價值。