設計施工階段bim技術虛擬施工應用研究

1、<p>　　設計施工階段BIM技術虛擬施工應用研究</p><p>　　【摘 要】傳統(tǒng)設計施工計劃按圖施工，按橫道圖進行計劃安排，無法預見實際施工過程中的問題，導致資源、資金的浪費。BIM技術在設計施工階段的應用能大大改善了傳統(tǒng)施工技術。本文以成都JRC項目為例，介紹基于BIM技術的地下層內支撐施工模擬，總結歸納出其優(yōu)點，并對其應用前景進行展望。 </p><p>　　【關鍵字】

2、傳統(tǒng)施工計劃；BIM；虛擬施工；設計施工階段 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　建筑業(yè)作為第二產業(yè)，在我國產業(yè)結構中具有重要地位。在城鎮(zhèn)化進程中，第二產業(yè)所占比例必然增大，而傳統(tǒng)施工是嚴格按照“照圖施工”的原則進行。通過橫道圖、直方圖進行工期的調整、資源的優(yōu)化，不能直觀清晰地表達施工進度與各目標的相關性，更不能動態(tài)地進行資源分配和施工場

3、地布置[1]。同時，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)設計階段的錯誤，造成資源的浪費。因此，優(yōu)化施工方案和加強建筑活動各參與方的協(xié)同和交流變得至關重要。而BIM技術的出現(xiàn)，能很好地解決這個問題。 </p><p>　　1.BIM技術介紹 </p><p>　　1.1 BIM概念 </p><p>　　BIM（Building Information

4、Modeling）建筑信息模型是當前建筑業(yè)信息化過程的驅動者。其思想起源于20世紀70年代.在BIM handbook中，將其技術作為建筑領域最先進的技術之一[2]。BIM是以三維數字技術為基礎，對建筑物理和功能特征的數字式表達，并集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型[3]。 </p><p>　　圖1：BIM集成化過程 </p><p>　　1.2 BIM在設計施工階段的應用 &

5、lt;/p><p>　　BIM技術在全壽命周期中，主要應用分為四個階段：設計階段——投資/采購階段——建造階段——運營階段。根據工作流程，設計施工階段可以劃分：第一，以建筑師為主，結構、給排水、電氣、暖通工程師與之協(xié)調配合，進行建筑的空間造型和外觀設計；第二，各專業(yè)協(xié)同合作，進行方案細化，完成明確的技術方案；第三，在第二階段的基礎上進行詳細設計，完善設計施工方案；第四，在前三個階段基礎上進行虛擬施工，進一步深入優(yōu)化施

6、工方案，并用于實際施工過程。 </p><p>　　圖2 設計施工階段工作流程 </p><p>　　首先，BIM技術的發(fā)展為設計工作帶來了巨大的變化：一、傳統(tǒng)的CAD二維設計將完全轉化成以信息為載體的三維設計平臺。在CAD等二維設計中，平、立、剖三面是需要單獨繪制，圖紙出現(xiàn)錯誤和三種圖紙對應不上是不可避免的。在BIM軟件中繪制時，會自動生成剖面圖紙，避免了此問題；二、在BIM設計中，強調

7、協(xié)同設計，將項目全壽命周期考慮其中。傳統(tǒng)設計單一地考慮建筑的外形結構布局，憑借著工程師的大腦空間思維進行圖紙的繪制。而BIM的出現(xiàn)，使得各方建筑師協(xié)同合作。在設計階段，除了傳統(tǒng)工作，還能進行設計方案論證、設計建模、能量分析、結構分析、設備分析、日照分析、LEED評價等。其包含的信息為工程項目后期的運營管理工作提供了基礎，從而使信息得到順利傳遞，減少了交互過程中信息的丟失。 </p><p>　　其次，BIM技術較

8、傳統(tǒng)施工在施工階段可以用于以下幾點[4]，[5]： </p><p>　　（1）建筑可視化展示；設計師根據2D施工圖紙，利用BIM軟件構建3D建筑模型，業(yè)主和施工方均可直觀地審查設計方案，檢查可操作性，發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題并及時解決。 </p><p>　　（2）碰撞檢測和虛擬施工；將創(chuàng)建的BIM模型通過IFC或者.rvt文件導入專業(yè)的碰撞檢測虛擬施工軟件中進行分析，并對整個項目施工過程進

9、行分析模擬。4D（加上時間維度）甚至5D（時間加成本維度）的虛擬施工，能有效地協(xié)調各方工作，減少建筑安全問題，同時減少工程的返工，節(jié)約資源。 </p><p>　?。?）三維動畫展示；運用3D Max等軟件對已建好的BIM模型進行色彩渲染，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 項目背景 </b></p><p>　　JRC項目工程位于成都市高新區(qū)，由兩棟塔樓和大底盤地下室組成無裙房；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，負三層層高4m，負二層層高4m，負一層層高5.5m。地下室負三層結構底標高為-15.050m，負二層結構底標高-11.050m，負

11、一層結構底標高-7.050m?；又ёo采用排樁+預應力錨索、放坡+排樁+預應力錨索、排樁+混凝土內支撐等支護形式。根據基坑支護設計與地下室施工圖，本工程基坑支護需拆除基坑支護結構的第二道-9m水平支撐、第一道-4m水平支撐。 </p><p>　　2.2 基坑內支撐拆除過程模擬 </p><p>　　2.2.1 內支撐拆除模擬操作過程 </p><p>　　根據業(yè)主

12、提供的圖紙，建筑、結構專業(yè)人員用Revit系列軟件建立BIM三維模型，根據場地實際情況，提出了先兩邊后中間的拆除順序；同時通過軟件的模擬，確定了-9.000m和-4.000m水平支撐梁的拆除過程： </p><p>　　1）-9.000m水平支撐梁拆除模擬 </p><p>　　在施工模擬中，運用BIM軟件并結合現(xiàn)場實際施工情況方便吊運，對于-9.000m每一根水平支撐分三段拆除。第一段拆

13、除：內支撐下墊木板和多層麻袋→葫蘆絲吊住第二、三段梁→空壓機打鑿支撐表面混凝土→吊車吊住被拆梁段→切割鑿出的上表面主筋→進行支撐混凝土破碎→切割底皮鋼筋→第一段梁吊出基坑。第二、三段拆除：內支撐下墊木板和多層麻袋→塔吊吊住被拆梁段→空壓機打鑿支撐表面混凝土→切割鑿出的上表面主筋→進行支撐混凝土破碎→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>　　由于負一層底標高-7.050m第一道水平支撐頂標高-4.000m，存在2.2m左右的架空層。故架空層需采用搭設腳手架操作平臺的方式拆除內支撐。 </p><p>　　搭設腳手架平臺：在準備鑿除的支撐下采用φ48×3.5鋼管搭設操作平臺，搭設高度根據架空層的實際高度（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設置一道掃地桿，水平桿步距不大于1100mm，上

15、排水平管設置鋼管擱柵，擱柵間距300mm且上鋪設舊木板和麻袋，支撐梁底加臨時頂撐，頂撐鋼管應頂住混凝土支撐梁底。 </p><p>　　拆除順序：搭設支撐拆除操作平臺→空壓機打鑿支撐表面混凝土→吊車吊住被拆梁段→切割鑿出的上表面主筋→進行支撐混凝土破碎→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、;　　根據上文的拆除順序，又由于第一段內支撐的影響，第二段內支撐必須要分段吊出，-9.000m拆除模擬過程如圖3所示。 </p><p>　　圖3：內支撐拆除模擬過程 </p><p><b>　　3.結論 </b></p><p>　　本文例舉了BIM技術在JRC項目基坑內支撐拆除的應用，驗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、、合理利用場地等，能為業(yè)主和施工方帶來經濟效益。從本工程中，運用BIM軟件模擬施工，還解決了以下問題：前后工作的搭接問題；部分梁拆除后梁的自重對腰梁和鋼立柱產生的彎矩影響；現(xiàn)場汽車吊、廢混凝土臨時堆放場地等流線安排問題等。 </p><p>　　目前BIM技術在設計施工領域應用最為廣泛，但仍然不夠成熟，多局限于管線檢測和虛擬施工領域。因此，BIM技術的不斷發(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、范標準和法律制度，使BIM技術能夠實現(xiàn)真正意義上的全方位過程管理。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]張建平.基于BIM和4D技術的建筑施工優(yōu)化及動態(tài)管理[J].中國建筑信息.2010. 01：18-23 </p><p>　　[2]Chuck Eastman. BIM Handbook.2007 &