BIM技術(shù)在裝配式立體停車樓施工中的應(yīng)用

李 鑫 馬曉菲 任逸凡 何朱意 何曉宇

（1.上海中建東孚投資發(fā)展有限公司，上海 200122；2.上海中森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司，上海 200122）

預(yù)制裝配式建筑在國外發(fā)達(dá)國家是工業(yè)化建筑的重要形式，其結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境等效益極為顯著，預(yù)制立體式停車樓其具有的綠色環(huán)保、建造速度快、節(jié)約勞動力等優(yōu)點使得此類建筑在國外發(fā)展較為成熟。近年來，隨著我國建筑業(yè)體制改革的不斷深化和建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，預(yù)制裝配式建筑應(yīng)用也較為普遍，但基本集中于住宅等保障性住房項目中。

長春一汽項目裝配式立體停車樓作為中國首例全預(yù)制裝配式停車樓施工難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高，此前國內(nèi)BIM技術(shù)在此類建筑中還沒有應(yīng)用實例，本工程通過將BIM 技術(shù)與工程實際的應(yīng)用，使安裝過程可視化，校驗、改進(jìn)了施工方案，提高了其可行性及合理性，并且進(jìn)行進(jìn)度管理和成本分析，建立了項目的管理信息化，對項目的前期策劃、中期管理、后期成本統(tǒng)計起到了重要作用。

1 工程概況

長春一汽技術(shù)中心乘用車所建設(shè)項目停車樓，為一類多層綜合樓，耐火等級一級。建筑占地面積11583.04m2,地上部分建筑面積78834.64m2,建筑高度24m。建筑上部結(jié)構(gòu)體系為預(yù)制裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。分地上和地下兩部分，地下部分共一層，為輔助用房等功能。地上部分共七層，主要功能為停車樓。裝配式停車樓結(jié)構(gòu)為國內(nèi)首例。施工難度特別大、構(gòu)件數(shù)量大，共有構(gòu)件3800余塊。本工程利用BIM技術(shù)進(jìn)行了構(gòu)件的三維建模，碰撞檢測，施工過程仿真動畫模擬等，以導(dǎo)出的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了信息化的項目管理[1]。

2 BIM的3D技術(shù)在項目中的應(yīng)用

2.1 構(gòu)件碰撞檢測

對建筑行業(yè)來說，傳統(tǒng)的施工圖紙，只是各個構(gòu)件的信息在圖紙上的以線條繪制的方式表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象了。但由于本工程節(jié)點復(fù)雜程度高，這種靠經(jīng)驗、靠大腦想象的方法效率低下且容易發(fā)生錯誤。而BIM為我們展現(xiàn)了二維圖紙所不能給予的視覺效果和認(rèn)知角度，在BIM 建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的，所以可視化的結(jié)果不僅可以用來展示復(fù)雜的效果圖，更重要的是，將二維圖紙中的結(jié)構(gòu)碰撞問題清晰地展示出來。以往的工程對于BIM 的應(yīng)用往往集中于水電工程中的管線碰撞問題，對于土建部分應(yīng)用較少。本工程一方面對傳統(tǒng)的管線碰撞進(jìn)行了檢測（圖1）；另一方面，由于本工程臨時支撐的大量使用，在臨時支撐的排布方面同樣存在大量碰撞問題，對土建部分的臨時支撐也進(jìn)行了碰撞檢測（圖2）。做到事前發(fā)現(xiàn)，事前變更，并且以圖表的形式導(dǎo)出，對碰撞位置、數(shù)量有直觀的了解，最后利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，臨時支撐排布圖及相應(yīng)加工圖進(jìn)行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時也提高了與業(yè)主溝通的能力，達(dá)到降本增效，預(yù)測低碳施工的理念。

圖1 臨時支撐排布方式

圖2 橋架、風(fēng)管和水管的碰撞

2.2 施工過程模擬

圖3 車輛漫游效果

圖4 吊裝施工模擬

本工程通過對BIM 技術(shù)的應(yīng)用，以吊裝方案為基礎(chǔ)制作了停車樓車輛漫游模擬動畫（圖3）及吊裝施工模擬動畫（圖4），由于本工程占地面積大，構(gòu)件重量大，最大20余t，通過對吊裝施工的模擬，傳統(tǒng)塔吊有效作業(yè)范圍難以滿足施工要求，特種塔吊的成本巨大，若采用履帶吊，停車樓外圍臨近建筑相距僅15cm，沒有履帶吊行駛、操作空間，通過多次對吊裝施工的模擬及修改，把傳統(tǒng)的逐層吊裝改成了更加符合本工程的倒退階梯式吊裝，使施工方案可行性得到了極大的改進(jìn)，施工成本有效地進(jìn)行了事前控制。

3 BIM的5D技術(shù)在項目中的應(yīng)用

隨著BIM 技術(shù)應(yīng)用的推廣，BIM 的發(fā)展已經(jīng)不僅僅局限于3D 模型。隨著信息化的發(fā)展，4D 模型[2]可以加入時間與進(jìn)程管理，5D 模型[3]可以將成本控制加入4D 模型。本工程將進(jìn)度、成本與3D技術(shù)有機(jī)融合，起到了節(jié)約成本、縮短工期的目的[4]。

3.1 成本

由于BIM技術(shù)在本工程前期吊車的選擇、吊裝順序的確定、臨時支撐的排布方式等準(zhǔn)備工作中的廣泛應(yīng)用，確定了經(jīng)濟(jì)、合理、可行的施工方案，避免了資源的浪費(fèi)及方案的不合理性造成的返工、窩工的損失。并且BIM 技術(shù)具有的可出圖性使所出的圖紙是經(jīng)過對傳統(tǒng)2D圖紙進(jìn)行模擬、協(xié)調(diào)、優(yōu)化后所出的圖紙，包括經(jīng)過優(yōu)化及碰撞檢測的管線綜合排布圖、預(yù)埋套管圖及相應(yīng)的工程量清單，對施工管理起到提高工作效率、降低工作成本的關(guān)鍵作用。對于模型中體現(xiàn)的工程量清單等數(shù)據(jù)信息，可以為工程提供數(shù)據(jù)后臺的巨大支撐。BIM中的項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以在各管理部門進(jìn)行協(xié)同和共享，工程量信息可以根據(jù)時空維度、構(gòu)件類型等進(jìn)行匯總、拆分、對比分析等，為決策者制訂工程造價項目群管理、進(jìn)度款管理等方面的決策提供依據(jù)。

3.2 進(jìn)度

傳統(tǒng)的施工進(jìn)度計劃主要靠編制人員參照工程量并結(jié)合工人工作效率來編制，這種方法往往容易忽略機(jī)械、場地、工序穿插等原因造成的工期延誤，解決方法通常是事后通過增加工作時間、增加作業(yè)人員的方法進(jìn)行補(bǔ)救，造成成本的額外增加及可能造成的工期滯后。對此，本工程采用的BIM 技術(shù)預(yù)先將吊裝過程進(jìn)行仿真三維模擬，盡可能把真實的施工過程完整的、直觀的進(jìn)行展示，提前發(fā)現(xiàn)影響施工的因素，并對施工方案進(jìn)行完善，極大地提高施工進(jìn)度計劃的可行性，避免了不必要的窩工、返工現(xiàn)象，有效地縮短了工期[5]。

4 結(jié)語

本工程通過BIM 技術(shù)在裝配式立體停車樓中的應(yīng)用，利用BIM的3D技術(shù)繪制三維構(gòu)件圖并進(jìn)行了碰撞檢測，對碰撞點進(jìn)行了修改，降低結(jié)構(gòu)碰撞造成的工期與成本的損失，并通過模擬施工完善了施工組織設(shè)計與施工方案，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、縮短了工期，結(jié)合模型的數(shù)據(jù)信息對工程的成本的控制起到良好的參考性。上述應(yīng)用成果極大地促進(jìn)了BIM技術(shù)在此類工程中的應(yīng)用，并為今后復(fù)雜、大型預(yù)制裝配式等工程的BIM應(yīng)用提供良好的借鑒意義與參考價值。