設(shè)計(jì)施工階段bim技術(shù)虛擬施工應(yīng)用研究

1、<p>　　設(shè)計(jì)施工階段BIM技術(shù)虛擬施工應(yīng)用研究</p><p>　　【摘 要】傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工計(jì)劃按圖施工，按橫道圖進(jìn)行計(jì)劃安排，無(wú)法預(yù)見(jiàn)實(shí)際施工過(guò)程中的問(wèn)題，導(dǎo)致資源、資金的浪費(fèi)。BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)施工階段的應(yīng)用能大大改善了傳統(tǒng)施工技術(shù)。本文以成都JRC項(xiàng)目為例，介紹基于BIM技術(shù)的地下層內(nèi)支撐施工模擬，總結(jié)歸納出其優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。 </p><p>　　【關(guān)鍵字】

2、傳統(tǒng)施工計(jì)劃；BIM；虛擬施工；設(shè)計(jì)施工階段 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　建筑業(yè)作為第二產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中具有重要地位。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，第二產(chǎn)業(yè)所占比例必然增大，而傳統(tǒng)施工是嚴(yán)格按照“照?qǐng)D施工”的原則進(jìn)行。通過(guò)橫道圖、直方圖進(jìn)行工期的調(diào)整、資源的優(yōu)化，不能直觀清晰地表達(dá)施工進(jìn)度與各目標(biāo)的相關(guān)性，更不能動(dòng)態(tài)地進(jìn)行資源分配和施工場(chǎng)

3、地布置[1]。同時(shí)，在現(xiàn)階段的建筑施工中，通常在施工甚至后續(xù)階段才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段的錯(cuò)誤，造成資源的浪費(fèi)。因此，優(yōu)化施工方案和加強(qiáng)建筑活動(dòng)各參與方的協(xié)同和交流變得至關(guān)重要。而B(niǎo)IM技術(shù)的出現(xiàn)，能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。 </p><p>　　1.BIM技術(shù)介紹 </p><p>　　1.1 BIM概念 </p><p>　　BIM（Building Information

4、Modeling）建筑信息模型是當(dāng)前建筑業(yè)信息化過(guò)程的驅(qū)動(dòng)者。其思想起源于20世紀(jì)70年代.在BIM handbook中，將其技術(shù)作為建筑領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)之一[2]。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)建筑物理和功能特征的數(shù)字式表達(dá)，并集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型[3]。 </p><p>　　圖1：BIM集成化過(guò)程 </p><p>　　1.2 BIM在設(shè)計(jì)施工階段的應(yīng)用 &

5、lt;/p><p>　　BIM技術(shù)在全壽命周期中，主要應(yīng)用分為四個(gè)階段：設(shè)計(jì)階段——投資/采購(gòu)階段——建造階段——運(yùn)營(yíng)階段。根據(jù)工作流程，設(shè)計(jì)施工階段可以劃分：第一，以建筑師為主，結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通工程師與之協(xié)調(diào)配合，進(jìn)行建筑的空間造型和外觀設(shè)計(jì)；第二，各專(zhuān)業(yè)協(xié)同合作，進(jìn)行方案細(xì)化，完成明確的技術(shù)方案；第三，在第二階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)施工方案；第四，在前三個(gè)階段基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬施工，進(jìn)一步深入優(yōu)化施

6、工方案，并用于實(shí)際施工過(guò)程。 </p><p>　　圖2 設(shè)計(jì)施工階段工作流程 </p><p>　　首先，BIM技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了巨大的變化：一、傳統(tǒng)的CAD二維設(shè)計(jì)將完全轉(zhuǎn)化成以信息為載體的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)。在CAD等二維設(shè)計(jì)中，平、立、剖三面是需要單獨(dú)繪制，圖紙出現(xiàn)錯(cuò)誤和三種圖紙對(duì)應(yīng)不上是不可避免的。在BIM軟件中繪制時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成剖面圖紙，避免了此問(wèn)題；二、在BIM設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)

7、協(xié)同設(shè)計(jì)，將項(xiàng)目全壽命周期考慮其中。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)單一地考慮建筑的外形結(jié)構(gòu)布局，憑借著工程師的大腦空間思維進(jìn)行圖紙的繪制。而B(niǎo)IM的出現(xiàn)，使得各方建筑師協(xié)同合作。在設(shè)計(jì)階段，除了傳統(tǒng)工作，還能進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)建模、能量分析、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)備分析、日照分析、LEED評(píng)價(jià)等。其包含的信息為工程項(xiàng)目后期的運(yùn)營(yíng)管理工作提供了基礎(chǔ)，從而使信息得到順利傳遞，減少了交互過(guò)程中信息的丟失。 </p><p>　　其次，BIM技術(shù)較

8、傳統(tǒng)施工在施工階段可以用于以下幾點(diǎn)[4]，[5]： </p><p>　?。?）建筑可視化展示；設(shè)計(jì)師根據(jù)2D施工圖紙，利用BIM軟件構(gòu)建3D建筑模型，業(yè)主和施工方均可直觀地審查設(shè)計(jì)方案，檢查可操作性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題并及時(shí)解決。 </p><p>　　（2）碰撞檢測(cè)和虛擬施工；將創(chuàng)建的BIM模型通過(guò)IFC或者.rvt文件導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)的碰撞檢測(cè)虛擬施工軟件中進(jìn)行分析，并對(duì)整個(gè)項(xiàng)目施工過(guò)程進(jìn)

9、行分析模擬。4D（加上時(shí)間維度）甚至5D（時(shí)間加成本維度）的虛擬施工，能有效地協(xié)調(diào)各方工作，減少建筑安全問(wèn)題，同時(shí)減少工程的返工，節(jié)約資源。 </p><p>　?。?）三維動(dòng)畫(huà)展示；運(yùn)用3D Max等軟件對(duì)已建好的BIM模型進(jìn)行色彩渲染，可提高模型渲染的精度，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹。 </p><p><b>　　2.案例介紹 </b></p>&l

10、t;p><b>　　2.1 項(xiàng)目背景 </b></p><p>　　JRC項(xiàng)目工程位于成都市高新區(qū)，由兩棟塔樓和大底盤(pán)地下室組成無(wú)裙房；總建筑面積為167895.00m2，其中地下建筑面積為26791m2 ，地上建筑面積為141104m2。本工程地下共3層，負(fù)三層層高4m，負(fù)二層層高4m，負(fù)一層層高5.5m。地下室負(fù)三層結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為-15.050m，負(fù)二層結(jié)構(gòu)底標(biāo)高-11.050m，負(fù)

11、一層結(jié)構(gòu)底標(biāo)高-7.050m。基坑支護(hù)采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索、放坡+排樁+預(yù)應(yīng)力錨索、排樁+混凝土內(nèi)支撐等支護(hù)形式。根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與地下室施工圖，本工程基坑支護(hù)需拆除基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的第二道-9m水平支撐、第一道-4m水平支撐。 </p><p>　　2.2 基坑內(nèi)支撐拆除過(guò)程模擬 </p><p>　　2.2.1 內(nèi)支撐拆除模擬操作過(guò)程 </p><p>　　根據(jù)業(yè)主

12、提供的圖紙，建筑、結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員用Revit系列軟件建立BIM三維模型，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，提出了先兩邊后中間的拆除順序；同時(shí)通過(guò)軟件的模擬，確定了-9.000m和-4.000m水平支撐梁的拆除過(guò)程： </p><p>　　1）-9.000m水平支撐梁拆除模擬 </p><p>　　在施工模擬中，運(yùn)用BIM軟件并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況方便吊運(yùn)，對(duì)于-9.000m每一根水平支撐分三段拆除。第一段拆

13、除：內(nèi)支撐下墊木板和多層麻袋→葫蘆絲吊住第二、三段梁→空壓機(jī)打鑿支撐表面混凝土→吊車(chē)吊住被拆梁段→切割鑿出的上表面主筋→進(jìn)行支撐混凝土破碎→切割底皮鋼筋→第一段梁吊出基坑。第二、三段拆除：內(nèi)支撐下墊木板和多層麻袋→塔吊吊住被拆梁段→空壓機(jī)打鑿支撐表面混凝土→切割鑿出的上表面主筋→進(jìn)行支撐混凝土破碎→切割底皮鋼筋→梁段吊出基坑。 </p><p>　　2）-4.000m水平支撐梁拆除模擬 </p>&

14、lt;p>　　由于負(fù)一層底標(biāo)高-7.050m第一道水平支撐頂標(biāo)高-4.000m，存在2.2m左右的架空層。故架空層需采用搭設(shè)腳手架操作平臺(tái)的方式拆除內(nèi)支撐。 </p><p>　　搭設(shè)腳手架平臺(tái)：在準(zhǔn)備鑿除的支撐下采用φ48×3.5鋼管搭設(shè)操作平臺(tái)，搭設(shè)高度根據(jù)架空層的實(shí)際高度（底板到支撐混凝土梁底）。鋼管腳手架立桿縱、橫間距0.9m在離地200mm設(shè)置一道掃地桿，水平桿步距不大于1100mm，上

15、排水平管設(shè)置鋼管擱柵，擱柵間距300mm且上鋪設(shè)舊木板和麻袋，支撐梁底加臨時(shí)頂撐，頂撐鋼管應(yīng)頂住混凝土支撐梁底。 </p><p>　　拆除順序：搭設(shè)支撐拆除操作平臺(tái)→空壓機(jī)打鑿支撐表面混凝土→吊車(chē)吊住被拆梁段→切割鑿出的上表面主筋→進(jìn)行支撐混凝土破碎→切割底皮鋼筋→梁段吊出基坑。 </p><p>　　2.2.2 -9.000m支撐拆除模擬展示圖 </p><p>

16、;　　根據(jù)上文的拆除順序，又由于第一段內(nèi)支撐的影響，第二段內(nèi)支撐必須要分段吊出，-9.000m拆除模擬過(guò)程如圖3所示。 </p><p>　　圖3：內(nèi)支撐拆除模擬過(guò)程 </p><p><b>　　3.結(jié)論 </b></p><p>　　本文例舉了BIM技術(shù)在JRC項(xiàng)目基坑內(nèi)支撐拆除的應(yīng)用，驗(yàn)證了虛擬施工能為工程縮短工期、節(jié)省資源、優(yōu)化資源配置

17、、合理利用場(chǎng)地等，能為業(yè)主和施工方帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。從本工程中，運(yùn)用BIM軟件模擬施工，還解決了以下問(wèn)題：前后工作的搭接問(wèn)題；部分梁拆除后梁的自重對(duì)腰梁和鋼立柱產(chǎn)生的彎矩影響；現(xiàn)場(chǎng)汽車(chē)吊、廢混凝土臨時(shí)堆放場(chǎng)地等流線安排問(wèn)題等。 </p><p>　　目前BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，但仍然不夠成熟，多局限于管線檢測(cè)和虛擬施工領(lǐng)域。因此，BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，需要建筑業(yè)各方積極的努力和支持。需要不斷完善BIM規(guī)

18、范標(biāo)準(zhǔn)和法律制度，使BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的全方位過(guò)程管理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]張建平.基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理[J].中國(guó)建筑信息.2010. 01：18-23 </p><p>　　[2]Chuck Eastman. BIM Handbook.2007 &