BIM在某智能停車樓項目全生命周期中的綜合應用

謝 藝

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

BIM技術可改善、升級建筑業(yè)行為模式和管理方式，助推工程建造向更精益、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。設計施工一體化的優(yōu)勢在于整體控制、管理設計、施工，促進兩者深度融合、高效協(xié)同。BIM技術進行全專業(yè)模型整合后，可實現(xiàn)多樣化的拆圖功能及設計優(yōu)化與深化，解決各專業(yè)關聯(lián)點問題，同時依托平臺，促進多專業(yè)高效協(xié)同。BIM技術應用于設計施工一體化項目，將顯著推進迭代升級。

1 工程概況

某智能停車樓項目包括停車樓和商務樓部分，總建筑面積7萬余m2，停車位共1 200余個，其中停車樓建筑面積1.7萬m2，地下2層，地上13層，主體為框架鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻采用輕質(zhì)隔墻板，外墻為單元式幕墻，屋面為鋼骨架輕型板，裝配率近100%，是目前山西省最大的智能立體停車樓(見圖1)。

圖1 智能停車樓項目效果

2 應用背景分析

2.1 推進BIM全生命周期應用難

該項目商業(yè)模式采用BOT模式(建設-運營-移交)，即政府引導、社會資本參與、市場化運作。組織模式采用EPC工程總承包模式。建造方式采用裝配式，裝配率近100%。3種模式有機融合，有利于推進BIM的全生命周期應用。

2.2 施工難度大

該項目地處中心城區(qū)、教育片區(qū)、培訓集中區(qū)及行政集中辦公區(qū)，停車位一位難求，且建設用地緊缺、項目場地狹小，工期緊。停車樓建設總工期僅8個月，期間需進行方案設計、施工圖設計、場地平整、基礎施工、主體施工、裝飾裝修、設備安裝、調(diào)試等工作，從設計、土方開挖、支護、將2 500余根樁基施工到±0.000，工期共133d；鋼結(jié)構(gòu)施工工期僅48d，需安裝5 038個構(gòu)件，同時要克服場地狹小、四面臨空作業(yè)等難題；機電設備安裝工期僅75d，包含停車設備安裝、調(diào)試，且與隔墻、幕墻、屋面、裝修工程穿插施工，施工組織難度極大，需應用BIM實現(xiàn)精益建造。

2.3 對周邊交通流線影響大

該項目地處繁華路口，早、晚高峰期有1 000余輛車集中進出，對周邊交通流線影響極大，需因地制宜模擬、優(yōu)化靜態(tài)行車路線。

2.4 使用功能要求高

該停車樓為重點打造的智能停車示范項目，使用功能要求高。設計時需重點解決以下問題：停車場內(nèi)交通動線缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，導致停車擁堵、排隊時間長；停車系統(tǒng)智能化程度低，導致泊位尋找、反向?qū)ぼ嚒⒊鰣鲋Ц稌r間長，體驗感差；立體智能車庫普遍存在進車室門寬度較窄，用戶進車困難，舒適度差等問題，需基于BIM技術進行優(yōu)化設計、智慧運維。

2.5 設計周期極短

項目工期緊，確定設計方案后，需邊設計、邊優(yōu)化、邊施工，設計錯誤多，返工風險大，且停車樓需關聯(lián)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、機電與停車設備、幕墻等多專業(yè)，除需優(yōu)化、深化本專業(yè)外，還需綜合優(yōu)化多專業(yè)關聯(lián)節(jié)點。

3 BIM技術綜合應用

3.1 模型創(chuàng)建

采用Revit軟件建立土建工程BIM模型、機電安裝工程模型、幕墻模型，模型等級分別為LOD300，LOD350，LOD400。采用Tekla軟件建立鋼結(jié)構(gòu)工程模型，模型等級為LOD400。采用Solidworks軟件建立停車設備模型，模型等級為LOD400,并將單個設備模型轉(zhuǎn)換為Revit常規(guī)模型，實現(xiàn)全專業(yè)模型綜合。各模型如圖2所示。

圖2 模型創(chuàng)建示意

3.2 設計階段應用

3.2.1靜態(tài)行車路線模擬優(yōu)化

通過采集周邊道路車流信息、周邊環(huán)境、地形信息，進行三維動態(tài)模擬，依據(jù)交通影響評價、場地情況優(yōu)化停車流線設計，將進出車動線優(yōu)化為地上1層進、地下1層出的設計方案，同時增大進出車室外圍和車庫內(nèi)動線長度，減輕進出車壓力。

3.2.2存取車方案模擬與設計優(yōu)化

通過模擬存取車方案，結(jié)合升降井、停車庫、梳齒機構(gòu)、升降機及梳齒橫移裝置等，將停車庫形成全方位的循環(huán)系統(tǒng)，使各樓層、各位置均可停放車輛，以排布最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布置方案，同時優(yōu)化存取車裝置升降通道，在地下立體車庫和地上立體車庫中均設置存取車裝置升降通道，且2個存取車裝置升降通道錯開距離為半個車庫的寬度，使進出車道互不干擾，提高進出車效率。

3.2.3空間方案優(yōu)化

利用鋼結(jié)構(gòu)設計軟件直接導出Revit模型，進行空間分析，改變消防噴淋管原布設方案，設置在單元空間兩側(cè)，增大空間使用率。優(yōu)化橫移平臺導軌標高，保證橫移平臺軌跡無干擾，軌道標高與車載標高一致。通過BIM模型，優(yōu)化車載架形式、尺寸、安裝位置、安裝方式，確保空間利用達到最優(yōu)。靜態(tài)停車路線模擬優(yōu)化如圖3所示。存取車方案模擬如圖4所示。

圖3 靜態(tài)停車路線模擬優(yōu)化

圖4 存取車方案模擬

3.3 施工階段應用

3.3.1鋼結(jié)構(gòu)應用

1)通過整合模型，對構(gòu)件與構(gòu)件、構(gòu)件及零件進行碰撞，依托生成的非正常碰撞報告，進行優(yōu)化設計。

2)對節(jié)點部位進行二次深化，如梁與支撐相交處的范圍內(nèi)，細化梁腹板橫向加勁肋位置，同時對加勁肋倒角進行實體放樣，將支撐與節(jié)點處的螺栓連接構(gòu)造做法進行實體放樣，確保襯板、螺栓、螺孔大小位置合理準確。拆分節(jié)點模型后，根據(jù)工期進度、運輸問題、工廠與現(xiàn)場焊接情況、栓接工程量，合理分配杠柱長度，并預留車載架零件與構(gòu)件連接孔洞，創(chuàng)建螺孔、螺栓、連接板等零件，為工廠加工提供條件。

3)對型鋼柱節(jié)點部位進行二次深化，如鋼筋穿過腹板打孔，確定預留孔位置，根據(jù)模型生成深化加工圖，將翼緣處的鋼筋通過預留套筒相連，并保證現(xiàn)場安裝空間。

4)模型深化后，輸出相互對應的構(gòu)件、零件二維圖紙(即經(jīng)過深化設計后的二維圖紙)，作為工廠加工的最終依據(jù)。

5)構(gòu)件運到現(xiàn)場后，通過二維碼識別構(gòu)件位置，同時利用BIM模型對型鋼梁、混凝土梁節(jié)點進行交底，完成現(xiàn)場裝配。

3.3.2機電應用

1)碰撞檢查 對軟件自動檢測后生成的沖突報告開展設計優(yōu)化。優(yōu)化設計完成后，形成技術核定單，相關方簽字確認后實施。

2)深化、出圖、交底 對重點部位、復雜節(jié)點、設備用房等部位進行深化設計，同時根據(jù)現(xiàn)場需求，生成相關節(jié)點圖、剖面圖，并進行可視化交底。同時利用八目圖模軟件，使模型輕量化，用手機掃碼即可查看三維模型及構(gòu)件參數(shù)。復雜節(jié)點優(yōu)化排布如圖5所示。

圖5 復雜節(jié)點優(yōu)化排布

3.3.3停車設備應用

1)利用工業(yè)化模型干涉檢查加工階段，對檢查出的零組件間干涉內(nèi)容進行修正。

2)將工業(yè)模型轉(zhuǎn)化為建筑模型，對升降機豎向支撐分段、連接部位、安裝吊環(huán)、驅(qū)動平臺連接節(jié)點、停車設備預埋板、預埋角鐵、橫移平臺及軌道、車架關聯(lián)節(jié)點等位置進行深化設計(見圖6～8)。

圖6 停車設備預埋板位置優(yōu)化

圖7 驅(qū)動平臺與升降機綜合深化

圖8 安裝吊環(huán)部位深化

3.3.4幕墻應用

1)深化設計 對幕墻塊材排布進行深化設計，依據(jù)幕墻塊材排布設計、鋼結(jié)構(gòu)型鋼梁位置，安裝管道出風口，并優(yōu)化龍骨、格柵口，最后深化設計特殊節(jié)點，如錯縫單元塊節(jié)點、轉(zhuǎn)角處單元塊節(jié)點等。

2)復核、制作 根據(jù)幕墻整體排布模型，復核玻璃、轉(zhuǎn)角處構(gòu)件尺寸、型號，對單元式幕墻進行Pro/E三維設計，并在CAM車間內(nèi)完成生產(chǎn)制作。

3.3.5多專業(yè)協(xié)同平臺應用

建立設計圖紙、設計變更、BIM模型交互平臺，實現(xiàn)設計圖紙與BIM成果的實時共享，避免信息不一致，造成返工。

3.4 運維階段應用

3.4.1搭建智能停車管理平臺

將模型數(shù)據(jù)輕量化后，搭建出入口管理系統(tǒng)、云端值守中心、自助繳費系統(tǒng)及SaaS云平臺模塊，組成智能停車管理平臺，統(tǒng)一管理停車場進出車輛，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)對接、車位預約、空車位查詢、線上繳費、反向?qū)ぼ嚨裙δ埽岣哂脩舫鲂行省?/p>

3.4.2打造高效的智能引導服務

采用車牌識別+人臉識別技術，將主動尋找停車位變?yōu)樗惴ㄍ扑]最優(yōu)停車位，車輛進入停車場，通過三級誘導標牌、語音播報等載體引導車主前往目標車位區(qū)域，整個過程≤2min，實現(xiàn)車主輕松存取車。

3.4.3打造安全、舒適的客戶體驗

依托云端值守中心，結(jié)合全景監(jiān)控、可視語音對講系統(tǒng)，實現(xiàn)停車場無人化管理，極大提升為用戶提供服務的效率。通過配置完備的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)全方位實時監(jiān)控車庫內(nèi)外運行情況。通過智能檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)車體超高、超寬、超長檢測及人員感知、活體檢測，配合軟件和電氣控制的雙檢測，有效保障停車安全。同時將進車室門的寬度由2.6m擴大到3m，提高進車室空間。

3.4.4快捷的存取車及繳費支付通道

停車場出入口支持全視頻出入口識別、車牌遴選算法、多元支付系統(tǒng)(微信支付、支付寶支付、無感支付、自助繳費機、ETC)，實現(xiàn)車輛進出場不停車。

4 結(jié)語

通過應用BIM實現(xiàn)全專業(yè)綜合優(yōu)化，設計階段針對存取車方案進行模擬，優(yōu)化空間、路線；施工階段綜合優(yōu)化及深化鋼結(jié)構(gòu)、機電、停車設備、幕墻工程的設計與施工，與崗位需求緊密結(jié)合，切實服務項目生產(chǎn)與組織；運營階段接入數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)智能管理。通過BIM在工程全生命周期中的應用，打通各階段、各專業(yè)間的壁壘，應用價值顯著，前景廣闊。