图3-3 世博大厦(世博集团)位置图
1.背景项目工程概况
世博发展集团大厦项目(以下简称“世博大厦”)位于上海市浦东世博园区B片区B02A-05地块,西临长清北路,南临博成路,北接国新地块,东靠中铝地块。用地面积3 579 m2,总建筑面积约20 902.4 m2,其中地上建筑面积13 603.4 m2,地下6 932 m2。地下2层,主要功能为停车库、设备机房及配套用房;地上9层,主要功能为办公,建筑高度为50 m。工程总平面如图3-3所示。
2.辅助深化设计
根据设计院提供的施工图纸,在此基础上对相应节点及其他关键部位进行深化设计并有序组织现场技术人员开展工作。深化设计的深度要求设计图纸能达到指导现场施工的要求,并满足可实施性要求,满足现场采购进度要求、现场安装要求、施工质量与进度要求。
1)具体深化流程
(1)组织现场技术人员进行图纸会审。
(2)对设计深度不到位的部分提出深化意见。
(3)对施工图纸从施工角度提出可实施性合理化建议。
(4)对图纸表达不清部分进行深化设计。
(5)组织专业单位技术人员进行图纸会审并汇总,进行专业内部协调。
(6)组织专业深化设计。
(7)组织专业深化设计并召开例会,汇总内部问题并解决协调。
(8)组织送审确认。
深化设计主要完成的工作为利用模型进行管线综合、碰撞检查等,发现各类碰撞点2 800多个,碰撞检查后,各个技术部门相互协作,讨论深化方案,确定最终深化设计方案,并对模型进行调整,将管综模型与建筑结构主体碰撞检查,确定预埋、预留孔洞。
2)具体深化内容
(1)钢结构与混凝土结构相连接的深化。通过整合广联达GGJ钢筋和Tekla钢结构模型,对复杂节点进行深化,确定钢筋留洞位置,并以此为依据输出钢结构加工图,指导厂家生产。
(2)钢结构节点深化。利用专业钢结构软件Tekla建立专业钢结构BIM深化设计模型,对钢结构图纸和复杂节点进行深化设计与现场交底,钢结构节点深化详图如图3-4、图3-5所示。将深化好的局部节点进行现场可视化交底,降低施工错误风险发生的概率。
图3-4 钢结构节点深化
图3-5 钢结构节点深化
3.辅助施工现场技术
1)碰撞检测
世博大厦项目规模大、空间复杂,很容易出现管线之间、管线与结构之间发生冲突的情况,或影响建筑室内净高及空间效果,给施工带来麻烦,导致返工浪费。所以管线综合碰撞检测是本项目BIM技术应用的一个重点,管线碰撞的处理首先进行的是专业内部的碰撞,然后再是专业间的碰撞检测,如图3-6所示。
图3-6 碰撞检测
碰撞检测之前首先进行批次的划分,根据需要碰撞的种类和数量确定碰撞的范围,以确保工作的效率。碰撞检测时必须设置好既定的规则,为了避免由于制图失误引起的误碰撞而导致数据量过大,碰撞公差不应取得太小。在碰撞检测时,为了提高效率,避免过多的系统负担,应分层或分区域、分构件进行碰撞,不应所有构件同时参与碰撞。不同专业之间以及专业和专业内部应有相关的流程来规范。
工程开工后,碰撞检测应控制其频率,根据工程体量的大小,每周进行一次碰撞检测,碰撞检测完成后召开协调会解决,从而形成一个工作循环。
碰撞检测应有专门的碰撞检测报告,根据不同阶段的需求,包含不同的信息。初期对模型进行初步分析,碰撞检测报告需包含发生碰撞的构件、轴线定位、碰撞点统计以及原因分析。碰撞报告如图3-7所示。
图3-7 碰撞报告
中期项目进行过程中需对整个项目分区域仔细梳理,碰撞检测报告需包含碰撞定位、碰撞依据、问题说明,经过协调后加入反馈,形成一份完整的过程报告。碰撞检测流程如图3-8所示。
图3-8 碰撞检测流程
2)施工方案布置(www.xing528.com)
通过场布模型解决现场堆放、临水、临电,平面和竖向交通组织,以及根据各个阶段施工状况,布置大型器械安拆,临时汽车吊停放位置安排等。比如利用BIM模型进行快速排砖,提前确定砌体需用量,提前为材料进场和运输组织提供参考。如图3-9、图3-10所示。
图3-9 软件中设计排布方案
图3-10 生成工程量表格清单
利用BIM模型进行快速模架设计,并直接生成材料表、图纸、计算书、施工方案、下料表,如图3-11、图3-12所示。
图3-11 服务中心首层模架整体设计方案
图3-12 服务中心首层局部放大图
3)4D施工模拟
在施工过程中,由于参与人员众多且涉及各个专业的各家分包单位,项目施工进度的掌控情况很大程度上能够反映施工总承包管理企业的项目管理能力、施工人员的管控能力以及施工中运用技术水平的高低。施工进度计划的制订和执行必须掌握整个施工流程、工程量的多少、资源的配置情况等。
BIM技术可以通过模拟整个施工流程,通过四维模拟对进度计划的制订及执行进行复核及修正。
以本工程为例,本工程周边环境复杂,工况也较为复杂,且工期紧张。利用BIM技术进行4D模拟有助于全面掌握现场的状况,及早在虚拟建造过程中发现问题。对于本工程,4D模拟可以分批分期进行,如表3-1所示。
表3-1 4D模拟的范围及频率
针对机电专业来说,BIM模型不仅可以反映管线布留的关系,还能结合软件的动画设计功能模拟施工效果。在模型调整完成后,BIM设计人员可提供模拟施工效果服务。通过现场实际施工进度和情况与所建模型进行详细比对,并将模型调整后的排列布局与施工人员讨论协调,充分听取施工人员的意见后确定模型的最终排布并加以演示。4D模拟交付成果如表3-2所示。
表3-2 4D模拟交付成果
4)施工现场场地布置及规划——基于BIM的塔吊规划
由于施工场地限制,多台塔吊相互间的距离可能十分近,相邻两台塔吊间存在很大的冲突区域,所以在塔吊的使用过程中必须注意相互避让。
在工程进行过程中塔吊存在四种可能相互影响的状态:
(1)相邻塔吊机身旋转时相互干扰。
(2)双机台吊时塔吊把杆十分接近。
(3)大风天气时塔吊受风荷载影响摇摆干扰。
(4)相邻塔吊辅助装配塔吊爬升框时相互贴近。
必须准确判断这四种情况发生时塔吊行止位置。通常采用两种方法:一是在AutoCAD图纸上进行测量和计算,分析塔吊的极限状态;二是在现场用塔吊边运行边查看。
这两种方法各有不足之处,利用图纸测算,往往不够直观,每次都不得不在平面或者立面图上片面地分析,利用抽象思维弥补视觉观察上的不足,这样做不仅费时费力,而且容易出错。使用塔吊实际运作来分析的方法虽然可以直观准确地判断临界状态,但是往往需要花费很长的时间,塔吊不能直接为工程服务,或多或少都会影响施工进度。现在利用BIM软件进行塔吊的参数化建模,并引入现场模型进行分析,既可以三维的视角来观察塔吊的状态,又能方便调整塔吊的状态使其接近临界状态,同时也不影响现场施工,节约工期和能源。
5)基于BIM的混凝土浇筑规划
利用BIM技术进行混凝土泵布置规划及混凝土浇捣方案的确定,首先需要建立较为完善的混凝土泵模型,同时应充分发挥BIM的作用,建立混凝土泵的模型除了需要泵车的基本尺寸以外,还需要其中的技术参数,而这些技术参数正是可以通过某种方式导出相关的计算软件,进行混凝土浇捣的计算。
(1)固定式混凝土泵模型的建立。固定式混凝土泵族具有基本的型号、长、宽、高及混凝土输送压力、混凝土排量等基本数据,以利于在排布混凝土泵时进行混凝土浇捣的计算,如图3-13所示。
图3-13 固定式混凝土泵族参数
(2)移动式混凝土泵模型的建立。移动式混凝土泵族需要有混凝土泵的基本型号,混凝土泵的最大泵送距离、混凝土泵的管径、泵送次数、泵送压力、理论混凝土排量等相关数据,同时必须确保这些数据能够导出相关的计算软件,进行混凝土泵送计算,如图3-14所示。
图3-14 移动式混凝土泵族参数
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