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慈溪大剧院工程推广应用BIM技术概述

来源: 施工技术

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中国建筑第五工程局有限公司(以下简称“中建五局”)拥有国内领先水平的信息化集成管理系统,切实响应国家“十二五”规划,在“有用科技、有效科技、有根科技、有保障科技”理念的引领下,2011年就提出推广BIM技术的应用,并已在无锡恒隆广场项目机电工程、慈溪大剧院、株洲神农大剧院总承包管理中得到成功应用。慈溪大剧院项目是当地的重点工程,广受社会各界关注,中建五局积极推动BIM技术在此工程的应用,保证了项目的快速、高质量建设,在施工总承包管理中初具成效。

慈溪文化商务区地处东海之滨,位于长三角经济圈中的黄金分割点,总占地面积172公顷,建成后将成为慈溪市的文化、经济核心。慈溪大剧院工程位于慈溪文化商务区核心区,总建筑面积48159.82m2, 是慈溪市“十二五”重点工程,也是宁波市重点工程项目。

该工程由中建五局承建,子公司中建五局土木工程有限公司承担施工。慈溪大剧院地上由剧院和影院两部分组成,剧场部分包括1个1142座的大剧院、1个500座的多功能厅,影院部分包括1个400座IMAX影院、6个中小影院。地下1层主要用作停车库及人防。

大剧院立面造型新颖,线条流畅,晶莹剔透的幕墙与绵延弯曲的结构浑然一体,宛如一架水晶钢琴耸立在明月湖畔。该工程结构复杂,标高多、跨度大,错综交替的混凝土结构与扭曲多姿的钢结构有机结合,使得施工极具挑战性。慈溪大剧院建成后将是慈溪市展示文化内涵和提升城市形象品味的标志性建筑,是慈溪市的艺术殿堂和文化地标。

项目部通过引进BIM技术,分别从施工现场管理、进度管理、成本管理、技术管理、深化及优化设计等方面进行研究应用,并初具成效。

策划先行定目标

慈溪大剧院项目结构复杂,总包管理难度大;加之该工程在慈溪乃至宁波的重要性,受到社会各界的重视。工程中标伊始,便被五局确立为重点工程项目,受到五局领导的高度重视。一直以来,中建五局有着策划先行的作风,重视项目前期的“四个策划”。慈溪大剧院项目成立以后,便设立了确保“甬江杯”、“钱江杯”,争创“鲁班奖”的高要求、高目标。

本工程专业分包多,包括土建、幕墙、钢结构、机电安装、弱电智能化、舞台机械设备、舞台声光电、外围景观及附属工程等,各专业工序交替施工,协调难度大,总承包管理范围广而复杂。如何有效推动总承包管理朝向更精细化、信息化的施工主流模式,是一项重大难题。

为提高工程项目的总承包管理能力,确保慈溪大剧院工程迅速、高质量完成,中建五局采取以科技对生产为支撑,以“标准化运行、信息化驱动、精细化管理”的模式,通过与在BIM技术方面拥有丰富经验的公司签订战略合作协议,引进欧克特公司的REVIT系列软件,为BIM模型建设及BIM技术应用提供技术支持;同时在慈溪大剧院项目硬件配置方面也加大投入,配备了4台大型图形工作站、16台移动图形工作站、2台服务器,组建了千兆局域网以及100M独立光纤。

加强培训建团队

中建五局一直以来重视人才的培养,团队的建设。为了在全局范围内大力推广BIM技术的应用,建立了BIM技术培训制度,从2011年开始在局总部定期组织BIM技术的培训,分别从各分公司、各项目抽调精英人员进行集中培训,先后共有近100人参加了BIM技术培训。培训主要针对BIM技术的了解、软件的使用、配套软件的学习,以及BIM技术的应用等,每次培训为期1~2周。为加强BIM技术的推广力度,要求各分公司各项目设置专人负责,落实BIM技术培训制度,组建BIM技术团队,提高各项目管理水平,最终实现项目创收创效,出科技成果,创质量精品。

慈溪大剧院项目响应局和公司BIM技术应用的号召,成立了BIM技术部。在BIM应用前期,邀请合作公司的BIM工程师,对项目全体员工进行多次BIM技术培训,并组建了10余人的BIM技术部,其中包括了BIM、土建、暖通、给排水、机电安装等各专业人才。项目制定BIM应用计划,每周组织BIM技术的学习与交流,共同解决应用过程中存在的问题,提高BIM应用的工作效率。在中建五局领导的直接关注下,邀请各专业公司总工针对慈溪大剧院项目召开BIM技术应用研讨会,推进BIM技术在总承包管理的应用,将慈溪大剧院打造成为BIM技术综合应用示范项目。

成功应用出实效

慈溪大剧院项目利用REVIT软件进行BIM建模,并经过对建筑、结构模型不断的修改完善,指导现场施工;大量利用了由BIM技术产生的快速准确的工程数据,为商务合约提供服务与数据支撑。

BIM的可视化设计。将传统设计的平面施工图纸,由2D的平面视图转化为可视化的3D模型。这种可视化的三维视图,不仅让管理人员快速了解项目的建筑功能、结构空间和设计意图,同时其任意的模型剖切及旋转,使得复杂工程结构一目了然。在项目初期,能够快速实现对施工流程以及重难点的深入了解,为项目过程中的施工做好决策。另一方面,BIM技术的应用受到业主、监理大力支持,业主利用模型很好地与当地政府部门进行协商沟通,通过了相关部门的消防审核。

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建筑模型

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结构模型

现场平面布置。项目初期,针对工程周边的环境,建立三维现场平面,不仅直观地显示出了各个静态构筑物之间的关系,而且使得现场平面布置更加合理,效率更高。然后通过将工程形象进度与现场平面相结合,利用BIM模型和相关的模拟软件,针对工程的各个阶段,采用平面布置跟随现场模拟施工的方式,模拟各个阶段现场施工时各种材料堆场的布置以及材料进出场线路,以最终决策各个阶段优化的平面布置,以及场区内材料的周转和人员的流动,形成最优的方案,提高施工生产效率。

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主体阶段现场平面布置

4D进度与动态控制。4D即以BIM三维建筑模型为基础,利用进度时间轴,实现进度管理从传统的网络计划、横道图等平面静态分析管理转变为更加直观形象的、虚拟建造的可视化与动态控制,使得工程进度管理精细化、信息化,同时让业主和监理对计划进度与实际进度一目了然。通过4D进度分析计算出各分区所需的各种材料,实现了对木枋、模板、脚手架等周转材料的合理调配,降低了材料成本,保障项目效益。BIM技术的应用实现了对整个工程的施工进度、资源和质量进行动态的统一管理和控制,以缩短工期、降低成本、提高质量。

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4D施工进度模拟

碰撞检查。利用BIM软件平台的碰撞检测功能,实现了建筑与结构、结构与暖通、机电安装以及设备等不同专业图纸之间的碰撞,同时加快了各专业管理人员对图纸问题的解决效率。正是利用BIM软件平台这种功能,预先发现图纸问题,及时反馈给设计单位,避免了后期施工因图纸问题带来的停工以及返工,提高了项目管理效率,减少后期项目管理成本,也为现场施工及总承包管理打好了基础。在第一版BIM模型中,慈溪大剧院共发现图纸问题达164处。

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上下框架柱错位

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悬空的楼梯

三维交底。因结构关系复杂,二维图纸难以分析出构件之间的关系,项目充分利用BIM模型的可视化,以及方便简单的三维标注,直接导出三维视图,进行现场三维交底,使得现场施工不再仅仅依靠平面图纸,实现了对操作工人的可视化交底,避免了因理解不当而造成的返工现象,大大提高了现场工作效率,

施工方案模拟及优化。慈溪大剧院主舞台坑中坑位于潮间带冲淤积的海涂地,地下水系丰富,地质情况复杂,面积1400m2,开挖深度达15m。针对这种特点,为确保基坑安全,事先通过BIM技术的施工模拟,对多种方案进行分析比较,最终选用最优的支护体系,合理节约工期,降低施工成本。同时通过相关的软件配合BIM模型,输出直观的施工方案模拟动画,对施工管理人员及操作人员进行视频交底,提高认知度,加快施工速度,提高施工效率。

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集水坑与承台复杂位置关系

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深基坑开挖及支护施工模拟

工程量计算对比。慈溪大剧院功能特殊,设有众多的高大空间结构,其中主舞台高支模凌空高度达49.2m,凌空面积达1235m2。支模架难以选择,项目创新性地选用西班牙屋玛T60塔式支架支撑体系之后,通过BIM技术分别对T60塔式支架及满堂脚手架进行建模并优化,精确计算出各脚手架的用钢量,发现T60塔式支架总用钢量仅为普通钢管架的60%,仅此一项钢管用量就减少60t。另一方面,大剧院结构复杂、标高多,项目对混凝土工程量分别采取了手算及BIM计算,计算结果显示,两者工程量接近度为99%。

深化设计。项目通过对BIM模型整合,将钢结构与土建、机电、幕墙、装修等深化模型集成起来,进行多专业协调优化调整,并直观展示给各分包方,减少项目沟通时间,提高深化设计的准确性。利用高精度全站仪对主体关键部位点进行坐标测量,根据实际坐标点对BIM模型进行调整,然后再来调整钢结构、幕墙等构件的尺寸,最后输出精细的明细表及构件图、节点图、加工图,不仅使预制构件有据可依,且保证了各个构件现场安装的高精度。

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钢结构BIM模型

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幕墙参数化节点

BIM给建筑施工企业带来的不仅是一个高效的工具,更多的是提供给我们一种建筑施工的全新理念。综合目前BIM技术在慈溪大剧院项目应用情况及成果,其在总承包管理方面发挥着无可比拟的作用。随着对BIM技术不断的深入研发应用,将更加突显其巨大的作用,进一步提高项目管理的精细化水平,逐步实现项目管理信息化。

文/中国建筑第五工程局有限公司 黄毫春 薛洁静


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