BIM技術(shù)在某鋼結(jié)構(gòu)廠房中的應(yīng)用

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(1.山西建筑職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原 030006；2.山西金比木建筑科技有限公司，山西 太原 030006)

引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)傳統(tǒng)的建造模式已經(jīng)很難適應(yīng)建設(shè)高科技、高質(zhì)量、高標準的智慧化工業(yè)園區(qū)要求。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了創(chuàng)新和突破。目前，我國已在鳥巢、上海中心大廈、深圳平安中心等大型項目上應(yīng)用了BIM技術(shù)。本文以某工業(yè)園區(qū)鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)為例，介紹了BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)廠房建造過程中的應(yīng)用，以期為同行提供借鑒。

1 BIM技術(shù)簡介

BIM技術(shù)的全稱是建筑信息模型技術(shù)，是以信息為基礎(chǔ)，通過軟硬件為項目從規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、運維管理等建筑的各個階段提供可行性決策、最優(yōu)方案、智慧服務(wù)的一種創(chuàng)新型技術(shù)。應(yīng)用BIM技術(shù)，一方面可以將整個項目的規(guī)劃、設(shè)計、施工等信息全部儲存起來，形成一個信息庫，方便在建筑使用過程中查看；另一方面，可以通過以圓點為中心向四周放射的協(xié)調(diào)模式，將項目建設(shè)各參與單位緊密協(xié)調(diào)，提高整體工作效率，使施工方案進一步優(yōu)化，施工組織更為合理，縮短工期，降低項目成本。

2 工程概況及施工難點

2.1 工程概況

該工程為某汽車零部件配套產(chǎn)業(yè)園，包括生產(chǎn)區(qū)、物流倉儲區(qū)、輔助用房，共有6個單體廠房，其中：1號、4號、6號廠房為五連跨單坡雙層鋼結(jié)構(gòu)廠房，2號、3號、5號廠房為三連跨雙破單層鋼結(jié)構(gòu)廠房。結(jié)構(gòu)型式為門式鋼架結(jié)構(gòu)，廠房梁柱、檁條、吊車梁系統(tǒng)、抗風柱、支撐系統(tǒng)均為鋼結(jié)構(gòu)。

2.2 施工難點

(1)工期緊張。

(2)工程量大，六個廠房同時交叉施工。

(3)質(zhì)量要求嚴格，每個廠房的加工單位、施工單位各不相同，各自的工藝水平、施工水平參差不齊。

(4)安全隱患多，鋼結(jié)構(gòu)起重吊裝屬危險性較大作業(yè)，安全風險高。

3 BIM技術(shù)在工業(yè)園區(qū)鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 BIM模型建立

建模是BIM技術(shù)應(yīng)用的第一步。該項目施工前，先分別對建筑、結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、通風、電氣、消防、采暖等工程建立細度為400級別的信息模型，在模型中可以查看到鋼柱、鋼梁、鋼檁條、屋面板、獨立基礎(chǔ)等構(gòu)件，每個構(gòu)件的截面尺寸、鋼型號、連接方式、焊縫等級等均有詳細的記錄。同時，建模軟件的選取直接影響著后期BIM成果的質(zhì)量，該項目采用Revit 2016軟件建立建筑、機電安裝模型，采用Tekla軟件建立鋼結(jié)構(gòu)模型，采用CAD軟件進行前期設(shè)計圖紙的處理，這些軟件都采用了國際通用的數(shù)據(jù)交換格式，模型之間可以互相轉(zhuǎn)換。

3.2 深化設(shè)計

傳統(tǒng)的工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙并不能直接用于加工制作鋼構(gòu)件，需要對其做進一步的構(gòu)件深化設(shè)計，以往的深化設(shè)計是由施工單位將構(gòu)件深化設(shè)計與加工制作一并委托給鋼構(gòu)件加工廠，該做法存在一些不足，如：由于鋼構(gòu)件廠技術(shù)力量薄弱，導(dǎo)致深化后的圖紙存在問題較多；深化后的鋼含量過大，造成成本增加等。

該項目的6個廠房同時施工，含鋼量大，需要多個構(gòu)件廠共同協(xié)作才能滿足現(xiàn)場施工進度，如果用傳統(tǒng)的方式進行深化顯然不能滿足項目要求。為此，應(yīng)用BIM協(xié)同理念，創(chuàng)新出了一種“總包主導(dǎo)，分包實施”的“圖紙深化-構(gòu)件加工”新模式。具體為，由項目BIM工作小組對全部模型進行統(tǒng)一深化，然后出圖，分發(fā)各鋼構(gòu)加工廠進行構(gòu)件加工。

為了保證每個廠房深化設(shè)計的做法統(tǒng)一，在深化設(shè)計之前，首先制定統(tǒng)一的標準，如：深化設(shè)計軟件、構(gòu)件深化標準、節(jié)點深化標準、深化流程、出圖規(guī)則等，然后制定項目整體深化設(shè)計流程：①第一次建立模型，查找圖紙問題；②二次建模，解決第一次建模存在的問題，同時考慮鋼構(gòu)件加工廠制作條件、運輸、現(xiàn)場拼裝、施工現(xiàn)場的場地條件、安裝方案，對無法整體制作的鋼構(gòu)件利用BIM技術(shù)進行深化；③設(shè)計師運用軟件特有的檢查功能，對模型進行檢查；④模型檢查無誤后，對各類型構(gòu)件進行順序編號，方便后期加工制作；⑤運用軟件對模型進行出圖及圖紙標注，圖紙應(yīng)包括:構(gòu)件布置圖、構(gòu)件加工詳圖、零件圖、節(jié)點圖、構(gòu)件清單、零件清單、螺栓清單等；⑥將圖紙送設(shè)計院重新驗算，并由甲方、監(jiān)理等參與單位進行圖紙審核。

3.3 采用構(gòu)件預(yù)拼裝技術(shù)助力偏差分析

鋼構(gòu)件種類多，主要經(jīng)過切割、焊接才能成形，在加工過程中，容易出現(xiàn)誤差，在安裝過程中這些偏差會影響安裝的進度與質(zhì)量。構(gòu)件出廠前，使用三維激光掃描儀配合測量儀器，對已加工完成的鋼構(gòu)件進行掃描，采集實體數(shù)據(jù)，實現(xiàn)BIM技術(shù)逆向建模，對各個構(gòu)件進行模擬預(yù)拼裝，進行安裝偏差檢查，在構(gòu)件出廠之前將存在偏差的構(gòu)件進行重新調(diào)整，以免構(gòu)件運到現(xiàn)場后，安裝過程中出現(xiàn)問題再返廠，造成工期延誤、成本增加。

3.4 BIM技術(shù)協(xié)助進度可視化管理

該項目多個廠房同時施工，體量大，施工單位多，工期短，從深化設(shè)計到施工各個環(huán)節(jié)都緊密關(guān)聯(lián)，利用BIM技術(shù)手段輔助進度可視化管理，具體的實施過程為：

(1)制定一套“BIM技術(shù)輔助會議可視化”的制度與實施流程，保證分工明確，責任到人，不流于形式。

(2)會議開始前，由技術(shù)人員將當日的構(gòu)件進廠情況、安裝進度、滯后進度、下一階段的進度等信息反饋給BIM工程師，由BIM工程師在BIM模型中反映，在會議中采用BIM模型進行匯報說明，直觀明了地反應(yīng)當前情況，提高會議的效率與質(zhì)量。

(3)所有的施工進度信息都會直觀地反應(yīng)在模型中，同時進行記錄保存，為項目結(jié)束后進行進度偏差分析提供原始資料。

3.5 BIM技術(shù)協(xié)助成本管控

根據(jù)BIM工程師深化后的模型導(dǎo)出工程量，并將導(dǎo)出工程量與鋼結(jié)構(gòu)加工的實際鋼構(gòu)件工程量進行核對、結(jié)算，加強對成本的管控。經(jīng)核對，計算得出的工程量與實際工程量基本一致，相差不超過1%，且各分類數(shù)據(jù)之間僅存在微小偏差。

3.6 BIM技術(shù)協(xié)助質(zhì)量管控

(1)在項目施工過程中，BIM工程師在各個關(guān)鍵控制點制作了BIM節(jié)點做法模型及工藝演示視頻，對工人進行詳細的技術(shù)交底，并將資料制作成二維碼粘貼于現(xiàn)場構(gòu)件上，用于檢測驗收和參觀展覽。

(2)項目完工后，形成一套鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架結(jié)構(gòu)施工節(jié)點做法的手冊，作為公司技術(shù)資料，在今后類似項目上可直接套用或參考。

(3)質(zhì)檢員進行質(zhì)量檢查時，利用移動終端軟件將質(zhì)量問題圖片上傳至云平臺，同時推送至整改負責人并要求整改，例會時可從平臺調(diào)取圖片重點進行匯報。

3.7 BIM技術(shù)協(xié)助安全管控

(1)對整個項目的鋼構(gòu)件吊裝施工組織進行模擬演示，對吊裝方案進行合理優(yōu)化。

(2)對構(gòu)件的吊點、吊具、鋼柱臨時爬梯等做BIM圖，進行安全交底。

(3)對每個階段的成品堆放位置、機械擺放位置、構(gòu)件拼裝位置等進行合理擺放。

利用移動終端軟件，現(xiàn)場人員可以隨時隨地上傳安全圖片至服務(wù)器，并與模型關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)現(xiàn)場管理與計算機信息管理的互動，加強施工過程中的安全管控。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的發(fā)展，勢不可擋。實踐證明，將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)廠房建造過程，可以極大地提高鋼構(gòu)件加工精度，提前發(fā)現(xiàn)構(gòu)件偏差問題；在后續(xù)鋼構(gòu)件的運輸與安裝管理過程中，可以實現(xiàn)精細化管控，提高安裝進度，降低成本與安全隱患，實現(xiàn)效益的最大化。