基于BIM平臺(tái)的信息化技術(shù)在大型城市綜合體施工中的應(yīng)用

王秋燕

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 項(xiàng)目概況

上海董家渡金融城工程位于上海市核心城區(qū)，項(xiàng)目占地總面積為167 500 m2，總建筑面積約1 137 000 m2，涵蓋辦公、酒店、保護(hù)建筑、商業(yè)、住宅等功能（圖1）。地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，為特大型城市綜合體工程項(xiàng)目。

圖1 項(xiàng)目整體效果圖

2 工程難點(diǎn)及信息化對(duì)策

本工程體量極大，并同時(shí)涉及超高層建筑施工、超大超深群坑交叉施工、逆作法施工、重要?dú)v史建筑保護(hù)等內(nèi)容，涵蓋專業(yè)層面眾多、背景技術(shù)復(fù)雜，計(jì)劃施工工期緊張。

為此，采用BIM技術(shù)來(lái)輔助管理施工，并明確工作流程和技術(shù)目標(biāo)。

1）施工道路通暢、交通高效是項(xiàng)目順利推進(jìn)的根本保障，逆作法施工以板代撐，以板代路，其B0板施工進(jìn)度與場(chǎng)內(nèi)規(guī)劃道路密切相關(guān)。同時(shí)，本項(xiàng)目超高層順作基坑與超大逆作基坑分段交叉施工，群坑施工工況轉(zhuǎn)換復(fù)雜且頻繁，場(chǎng)地布置要求高、交通組織整體協(xié)調(diào)難度大。

對(duì)策：利用BIM三維可視化特性，配合場(chǎng)布漫游功能真實(shí)模擬群坑實(shí)時(shí)工況，并根據(jù)各工況特點(diǎn)分析交通需求及場(chǎng)內(nèi)道路使用狀態(tài)，合理優(yōu)化施工工況，確保場(chǎng)地內(nèi)道路滿足施工的實(shí)際需求，并配合群坑動(dòng)態(tài)工況優(yōu)化場(chǎng)地布置，減少不必要的場(chǎng)地翻澆，有效降低相關(guān)措施成本。

2）300 m超高層地上結(jié)構(gòu)，涉及土建、復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電等專業(yè)穿插施工的多專業(yè)協(xié)調(diào)施工，總體協(xié)調(diào)難度大。

對(duì)策：利用BIM技術(shù)模擬優(yōu)化安裝順序，達(dá)到節(jié)約工期、提高施工效率的目的；通過(guò)信息化手段提前整合各專業(yè)圖紙并進(jìn)行BIM建模，以分析檢查一結(jié)構(gòu)、二結(jié)構(gòu)、機(jī)電等或各專業(yè)間的碰撞關(guān)系，將各專業(yè)間隱藏的問(wèn)題暴露，并提前制訂解決方案或預(yù)留措施。同時(shí)通過(guò)三維可視化方案交底替代常規(guī)平面圖紙交底，有效提高交底質(zhì)量，避免現(xiàn)場(chǎng)返工現(xiàn)象或影響現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。同時(shí)可利用BIM 5D綜合管理平臺(tái)進(jìn)行輔助項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同時(shí)期進(jìn)度、物資、商務(wù)等重要信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以控制施工進(jìn)度及施工成本[1]。

3 BIM施工基本應(yīng)用

3.1 前期施工策劃

利用BIM信息化技術(shù)對(duì)周邊場(chǎng)地和不同階段的策劃工況創(chuàng)建三維模型，針對(duì)不同階段的場(chǎng)布線路進(jìn)行三維預(yù)演、模擬、組織、規(guī)劃。

綜合分析各方面施工要素，優(yōu)化合理配置勞動(dòng)力及施工機(jī)械，全面優(yōu)化并完善項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)和場(chǎng)地布置（圖2）。

圖2 階段場(chǎng)布布置效果

3.2 施工階段應(yīng)用

3.2.1 優(yōu)化施工方案

本工程逆作法豎向支撐采用“一柱一樁”形式，地上鋼結(jié)構(gòu)裙房箱型鋼柱以十字鋼板連接一柱一樁鋼管十字槽的形式進(jìn)行[2]。

通過(guò)BIM三維模型建模，針對(duì)個(gè)別存在施工誤差的連接節(jié)點(diǎn)，采取補(bǔ)焊加勁肋的形式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)，并通過(guò)BIM建模及Midas有限元建模計(jì)算驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)受力可靠，同時(shí)直觀地向現(xiàn)場(chǎng)施工交底（圖3）。

圖3 加焊節(jié)點(diǎn)模型及有限元計(jì)算驗(yàn)證

3.2.2 施工動(dòng)畫及重、難點(diǎn)施工工藝模擬

本項(xiàng)目逆作法基坑占地面積28 700 m2，最大挖深達(dá)24.0 m，涉及群坑及順逆結(jié)合施工，對(duì)整體施工進(jìn)度、逆作法一柱一樁垂直度控制及交底效果要求較高。

通過(guò)將已有的土方開挖和結(jié)構(gòu)模型整合，并以施工區(qū)域分割，通過(guò)施工模擬軟件，導(dǎo)入Project進(jìn)度計(jì)劃文件進(jìn)行4D施工模擬。直觀地展現(xiàn)施工部署及各區(qū)域施工順序，并且查看對(duì)比計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度（圖4）[3]。

采用Revit精確建立三維模型，再用Cinema4D優(yōu)化渲染、制作深入詳細(xì)的動(dòng)畫模擬。展示了一柱一樁全過(guò)程施工工藝，將復(fù)雜難懂的操作方法直觀、生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，提高交底效果（圖5）。

圖4 地上塔樓結(jié)構(gòu)施工模擬

圖5 一柱一樁施工模擬

3.2.3 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模型深化

本項(xiàng)目300 m超高層塔樓采用框架核心筒結(jié)構(gòu)形式。在施工前期通過(guò)建模發(fā)現(xiàn)，部分勁性柱箍筋與其腹板及翼緣碰撞。

綜合考慮施工難易程度和經(jīng)濟(jì)性，決定采用加焊鋼筋連接板和鋼筋接駁器相結(jié)合的方式[4]。地下十字型鋼柱和H型鋼柱共計(jì)200余根，采用BIM三維參數(shù)化建模替代常規(guī)CAD平面繪制的方式，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)的型鋼立柱模型將鋼結(jié)構(gòu)信息參數(shù)化，與之連接的鋼筋規(guī)格和數(shù)量通過(guò)既定鋼筋排布公式生成排布，導(dǎo)出二維圖紙，大大提高了深化效率（圖6）。

圖6 型鋼柱與型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)三維模型

4 BIM平臺(tái)應(yīng)用

項(xiàng)目采用多個(gè)BIM軟件平臺(tái)，包括廣聯(lián)達(dá)BIM 5D、建工智慧工地、風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)以及施工安全管理系統(tǒng)。根據(jù)各自不同的技術(shù)、功能特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)選取并綜合運(yùn)用。

4.1 廣聯(lián)達(dá)BIM5D平臺(tái)

4.1.1 5D施工模擬

BIM 4D施工模擬是在BIM三維模型的基礎(chǔ)之上將施工進(jìn)度整合。BIM 5D是在4D基礎(chǔ)上將增加的項(xiàng)目資金信息、施工進(jìn)度、材料預(yù)算、施工組織等關(guān)鍵信息集成在一個(gè)模型中，并根據(jù)施工區(qū)域及工況劃分為不同的流水段，最后將施工進(jìn)度計(jì)劃和項(xiàng)目預(yù)算清單分別關(guān)聯(lián)到每一個(gè)構(gòu)件?？蓪?shí)現(xiàn)根據(jù)施工階段或者日期即可提取相應(yīng)的工程量和材料資金信息的操作，做到事前、事中、事后管理，精準(zhǔn)把控施工工期及成本（圖7）。

圖7 BIM 5D施工管理

4.1.2 進(jìn)度控制

在不同的施工流水段內(nèi)，再次按工序劃分為土方開挖、鋼筋綁扎、模板鋪設(shè)、混凝土澆筑4大模塊，并落實(shí)推送到相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人的手機(jī)端。負(fù)責(zé)人需按照現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度及時(shí)上傳。通過(guò)平臺(tái)自動(dòng)對(duì)比各施工流水段實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，過(guò)程中可及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，提升項(xiàng)目管控效率（圖8）。

圖8 平臺(tái)進(jìn)度管理

4.1.3 質(zhì)量管理

質(zhì)量員檢查現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題后可通過(guò)手機(jī)端拍攝照片，定位節(jié)點(diǎn)模型。平臺(tái)及時(shí)將問(wèn)題推送給相關(guān)責(zé)任人，整改后再閉合問(wèn)題。同時(shí)，可以通過(guò)PC端模型視圖的問(wèn)題追蹤功能，打印質(zhì)量安全整改通知單。在此基礎(chǔ)上，使用問(wèn)題追蹤視口的過(guò)濾功能，梳理質(zhì)量問(wèn)題整改情況，有針對(duì)地采取措施，保證工程質(zhì)量生產(chǎn)。

4.1.4 構(gòu)件物流管理

在整合的BIM 5D模型中，每個(gè)鋼構(gòu)件或預(yù)制構(gòu)件都附有獨(dú)立的二維碼，包含構(gòu)件名稱、材料及尺寸、位置及施工工藝等信息。通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從制作、運(yùn)輸?shù)桨惭b全過(guò)程的信息化管理。

4.2 施工安全管理系統(tǒng)

基于“施工安全管理系統(tǒng)”平臺(tái)，安全人員每天定點(diǎn)巡視施工現(xiàn)場(chǎng)必查安全隱患節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)，并拍照上傳至指定相關(guān)管理人員做及時(shí)整改。平臺(tái)設(shè)有專門的安全資料云庫(kù)，便于管理人員隨時(shí)查詢和學(xué)習(xí)專項(xiàng)安全規(guī)范和內(nèi)部項(xiàng)目資料 。

4.3 建工智慧工地

基于“建工智慧工地”平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)如會(huì)議紀(jì)要、工程司令、工程周月報(bào)等重要文檔的高效、有序的網(wǎng)上審批、流轉(zhuǎn)或存檔，最大力度做到信息化高效流轉(zhuǎn)及無(wú)紙化辦公，切實(shí)提高辦公效率。

4.4 風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)

定期利用無(wú)人機(jī)拍攝場(chǎng)地施工工況，通過(guò)場(chǎng)布全景照片可全面掌握現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，對(duì)施工管理起到較好的輔助作用，減輕現(xiàn)場(chǎng)管理工作強(qiáng)度。項(xiàng)目管理人員可通過(guò)平臺(tái)網(wǎng)頁(yè)端或二維碼掃描VR實(shí)景查看工地最新?tīng)顟B(tài)及項(xiàng)目信息。

5 結(jié)語(yǔ)

基于BIM技術(shù)的數(shù)字化、信息化是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)和方向，有效的信息必須通過(guò)整合和分析，加之管理者的有效運(yùn)用才能發(fā)揮實(shí)質(zhì)性的價(jià)值。

在本項(xiàng)目中，BIM技術(shù)從前期策劃到現(xiàn)階段施工期間已經(jīng)起到了很大的作用，對(duì)比傳統(tǒng)的施工建造，信息資源通過(guò)平臺(tái)的整合有效地提高了施工效率和施工質(zhì)量，減少了安全問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了材料成本，有效地輔助安全綠色文明施工[5-6]。后階段我們將繼續(xù)完善模型信息，加入其他專業(yè)的應(yīng)用，挖掘更多的價(jià)值。