基于BIM 技術(shù)的型鋼構(gòu)件施工深化設(shè)計(jì)與施工協(xié)同應(yīng)用研究

BIM 技術(shù)在不同工程項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)施工中得到了初步探索和應(yīng)用, 但鋼結(jié)構(gòu)中的深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工仍存在二次設(shè)計(jì)深度不足、現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)調(diào)困難等問(wèn)題。基于昆明萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)項(xiàng)目, 對(duì)大型型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中型鋼構(gòu)件的施工設(shè)計(jì)深化和現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)調(diào)進(jìn)行較為深入的BIM 技術(shù)整合與應(yīng)用, 提出基于BIM 技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)施路徑, 為類(lèi)似工程項(xiàng)目型鋼構(gòu)件的施工深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用BIM 技術(shù)提供參考。

工程概況

昆明呈貢萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)位于云南省昆明市呈貢區(qū), 地處彩云路與駝峰街交界處, 項(xiàng)目連通地鐵線二號(hào)線駝峰街站, 緊靠昆明市行政中心和大學(xué)城。本項(xiàng)目一共包括2 層地下室、1 棟萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓、6 棟塔樓及商業(yè)裙樓, 總用地面積72 251平方米 ,總建筑面積43. 69 萬(wàn)平方米。

其中, 萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓建筑面積10. 05 萬(wàn)平方米, 共6 層, 規(guī)劃停車(chē)位2030 個(gè)。商業(yè)樓采用型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu), 為保證商場(chǎng)內(nèi)部可用空間, 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用大跨度和高凈空的空間布局, 詳見(jiàn)圖1。其中, 地下負(fù)1 層至地上4 層部分結(jié)構(gòu)柱為型鋼混凝土柱, 地上1 ~4 層部分梁為型鋼混凝土梁,如圖2 所示, 型鋼總工程量約為452t。

圖1　萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓整體結(jié)構(gòu)模型

圖2　萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓局部鋼結(jié)構(gòu)模型

萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)難點(diǎn)分析

型鋼構(gòu)件施工深化設(shè)計(jì)難度大

初步設(shè)計(jì)圖樣不滿足施工所需深度

萬(wàn)達(dá)商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式與常規(guī)商業(yè)項(xiàng)目類(lèi)似, 初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果只需滿足受力計(jì)算和鋼含量等規(guī)范指標(biāo)即可。設(shè)計(jì)單位提供的初設(shè)圖樣僅表達(dá)鋼結(jié)構(gòu)的截面尺寸、材質(zhì)等基本信息, 施工單位無(wú)法直接將初設(shè)計(jì)圖用于現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè),初設(shè)圖樣經(jīng)專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行二次施工深化設(shè)計(jì)之后方可使用。同時(shí), 受對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度的了解和廠家專(zhuān)業(yè)能力等因素的影響, 由專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行的施工深化設(shè)計(jì)成果可能會(huì)出現(xiàn)與施工進(jìn)度不匹配、不同專(zhuān)業(yè)交叉施工發(fā)生沖突等問(wèn)題。

施工深化設(shè)計(jì)要求高

萬(wàn)達(dá)集團(tuán)下屬項(xiàng)目要求型鋼構(gòu)件在進(jìn)行施工深化設(shè)計(jì)時(shí)要同時(shí)滿足: 國(guó)家規(guī)范、設(shè)計(jì)指標(biāo)的需求; 萬(wàn)達(dá)集團(tuán)企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的需求; 現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度的需求; 商業(yè)后期運(yùn)營(yíng)的其他需求。可見(jiàn),需求多容易造成實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、實(shí)施目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題, 進(jìn)行施工深化設(shè)計(jì)時(shí)還須同多方協(xié)調(diào)以順利完成建設(shè)目標(biāo)。

型鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)施工難度大

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制多

萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)緊鄰昆明市級(jí)行政中心, 周?chē)h(huán)繞均為城市主干道。型鋼構(gòu)件需在工廠預(yù)制, 運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后安裝。為避免運(yùn)輸過(guò)程干涉市政交通, 所有型鋼構(gòu)件的場(chǎng)外調(diào)運(yùn)都必須限時(shí)和定點(diǎn)。為保證施工現(xiàn)場(chǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn), 不受型鋼構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)牧Ⅲw干涉, 構(gòu)件的場(chǎng)外調(diào)運(yùn)和場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸需同時(shí)進(jìn)行。

型鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)施工要求特殊

要保證型鋼構(gòu)件施工過(guò)程中的絕對(duì)安全, 施工之前必須對(duì)構(gòu)件施工范圍內(nèi)已施工的部分進(jìn)行誤差復(fù)核和數(shù)據(jù)采集, 將施工誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總, 分析計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)施工誤差是否會(huì)對(duì)型鋼安裝產(chǎn)生影響。施工過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行吊裝、焊接等施工工序。要嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量和焊接質(zhì)量, 及時(shí)進(jìn)行探傷檢測(cè)等工作。施工時(shí)要注意與鋼筋制作、模板搭設(shè)以及混凝土澆筑等不同工序之間的搭接。

參建單位間協(xié)作難度大

本項(xiàng)目施工總承包單位為云南地區(qū)企業(yè), 聯(lián)合體設(shè)計(jì)單位為上海地區(qū)企業(yè), 鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)廠家為北京地區(qū)企業(yè)。三家單位首次進(jìn)行合作, 彼此間的協(xié)作默契程度不夠, 在施工信息傳遞和專(zhuān)業(yè)技術(shù)的配合方面尚需磨合。總承包單位對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解不夠充分, 設(shè)計(jì)單位無(wú)法把控現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量, 專(zhuān)業(yè)廠家對(duì)各方信息的接收存在缺失, 均給項(xiàng)目施工作業(yè)的開(kāi)展增加了難度。

型鋼構(gòu)件BIM 技術(shù)實(shí)施路徑選擇

針對(duì)原專(zhuān)業(yè)廠家深化設(shè)計(jì)不合理問(wèn)題的解決方案

總承包單位采用BIM 技術(shù)對(duì)初步深化方案進(jìn)行建模-檢測(cè)-模擬, 基于碰撞檢測(cè)的結(jié)果定位和分類(lèi)存在的問(wèn)題, BIM 實(shí)施團(tuán)隊(duì)通過(guò)召開(kāi)定期會(huì)議的方式對(duì)發(fā)現(xiàn)的碰撞問(wèn)題和深化不合理的部分進(jìn)行會(huì)審。參照各方意見(jiàn)和規(guī)范對(duì)模型進(jìn)行修改, 并同步更新模型, 重復(fù)該步驟直至修正碰撞問(wèn)題, 達(dá)到利用BIM 技術(shù)對(duì)原專(zhuān)業(yè)廠商方案開(kāi)展進(jìn)一步施工深化的目的。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工難度大的解決方案

利用BIM 技術(shù)三維可視化的優(yōu)勢(shì)對(duì)BIM 模型和方案中的重難點(diǎn)進(jìn)行交底, 輸出二維深化圖、視頻等BIM 成果, 方便現(xiàn)場(chǎng)工人和管理人員使用。在場(chǎng)布模型中提前規(guī)劃構(gòu)件位置和運(yùn)輸路徑, 提前規(guī)避由于場(chǎng)地限制可能會(huì)給型鋼施工帶來(lái)的問(wèn)題, 進(jìn)行型鋼安裝模擬, 提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行檢查和問(wèn)題反饋, 確保遇到突發(fā)問(wèn)題能夠及時(shí)處理。

針對(duì)不同單位間協(xié)同工作困難的解決方案

由總承包BIM 團(tuán)隊(duì)牽頭, 組織現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工班組以及其他各班組施工人員對(duì)BIM 深化方案進(jìn)行再次優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件、施工班組的技術(shù)水平以及施工人員有關(guān)施工操作的建議, 對(duì)型鋼構(gòu)件施工深化方案進(jìn)行調(diào)整。同時(shí), 將各方意見(jiàn)轉(zhuǎn)換為參數(shù), 以模型為載體實(shí)現(xiàn)信息在單位間的快速傳遞, 最大限度地減少信息缺失。深化成果修改定案后, 經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)核確認(rèn)便可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。由此借助BIM 技術(shù)實(shí)施流程, 增強(qiáng)各單位間的協(xié)作水平, 改善不同單位間的協(xié)作默契程度, 提升項(xiàng)目信息化管理的效率。

結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)由于自重輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)在許多工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用, 同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)與施工提出了要求和挑戰(zhàn)。本文通過(guò)對(duì)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)這一城市綜合體項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用剖析, 運(yùn)用BIM 技術(shù)提出解決思路, 并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行展示與對(duì)比, 得出如下結(jié)論:

(1) 提出運(yùn)用碰撞模擬發(fā)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)廠家施工深化設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題, 總結(jié)基于BIM 技術(shù)針對(duì)深化設(shè)計(jì)不合理、現(xiàn)場(chǎng)施工難度高、不同專(zhuān)業(yè)間協(xié)調(diào)難度大三類(lèi)問(wèn)題的實(shí)施方案。

(2) 明確采用BIM 技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底可以極大提高作業(yè)人員對(duì)于方案的理解程度, 提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率。利用BIM 技術(shù)在前期將原始設(shè)計(jì)和方案中存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化后, 還可進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。

(3) 運(yùn)用BIM 技術(shù)可以再次深化專(zhuān)業(yè)廠家的鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì), 尤其是鋼筋之間、鋼筋與其他構(gòu)件(如型鋼) 之間的碰撞深化檢查; 運(yùn)用BIM 技術(shù)可以展開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)的施工工序模擬, 并施行跟蹤檢查; 運(yùn)用BIM 技術(shù)可以提供信息化手段整合參與各方, 提升項(xiàng)目管理效率和水平。

因此, 本文為類(lèi)似鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)深化、施工輔助、協(xié)同管理提供了參考和借鑒, 局限性在于僅選取城市綜合體項(xiàng)目進(jìn)行BIM 技術(shù)應(yīng)用探討, 未來(lái)可考慮對(duì)比BIM技術(shù)在不同鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用, 深入挖掘不同鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目特點(diǎn)與BIM 技術(shù)的契合。另外,本文主要側(cè)重施工深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工階段, 對(duì)于后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的應(yīng)用有待進(jìn)一步探討。

（責(zé)任編輯：何雯麗）