首页 > 案例 > 山东省会文化艺术中心三馆二期项目BIM应用实践

我国正处于高速的城市化进程中,大型文化类综合体建筑的建设量也迈上了新的台阶。但由于艺术中心设计造型复杂、空间复杂、功能复杂,文化类综合体建筑发展还存在施工难度大、资源浪费等问题,受到外界关注。BIM技术的出现为文化类综合体建筑提供了高效的工作方式以及信息集成的数据平台支持,能有效地解决文化类综合体建筑全生命周期所遇到的相关问题。由中铁城建集团承建的山东省会文化艺术中心三馆二期项目通过引入鲁班BIM技术,实现了项目的精细化管理与集约化管理。

 

一、项目概况

山东省会文化艺术中心三馆二期项目,位于济南市槐荫区,总建筑面积213922.83㎡,总造价7.7亿元,项目秉承文化艺术设计理念,为济南西部新的地标性建筑,集济南文化、会展、商务三大中心为一体,同时也是“一院三馆”的配套项目。西塔楼采用核心筒结构,地下2层,地上34层,总建筑高度168m。东群房采用剪力墙结构,地下2层,地上6层,总建筑高度33.60m。

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项目特点

管理难度大。专业分包多,作业交叉面广,工序穿插困难,图纸版本及设计变更多,总承包管理难度大,工期紧张。

工程结构复杂。西塔楼与东裙房框架柱不规则向外或向内倾斜,距离最大为3.3m;大面积采用装配式施工;局部楼层高,跨度大;型钢梁柱节点处钢筋构造复杂。

质量要求高。本工程作为济南市槐荫区重点工程,项目及建设单位对质量要求极高,目标为鲁班奖。

场地面积小。基坑边距建筑红线距离近,场地可用面积狭小,材料加工区及堆放区规划尤为重要。

业主方要求高。三馆二期项目作为商业综合体,建设单位对该工程施工质量要求极高,十分重视BIM技术在该工程中的应用,合同明确要求施工过程必须应用BIM技术。


二、BIM应用

BIM小组历时128天,于2018年3月21日完成了土建模型、钢筋模型、幕墙模型、钢结构模型、安装模型的精确建立,模型精度均不小于LOD400,可满足施工现场关于施工预演、产品选用、集中采购、施工阶段造价控制等要求,并在施工过程中根据设计院下发的设计变更对模型进行实时动态维护,通过将变更单上传至BIM平台的方式对设计变更进行管理。

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本项目以鲁班房建BIM协同平台为依托,以三维数字模型为载体,集成项目建设过程中的质量、安全、资料、进度等数据,形成了全过程的项目管理数字模型,使各参建方可通过统一的基于BIM的管理数据集成平台进行数据传递,从而提升各方沟通效率。

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1、质量管理

图纸问题。BIM小组在各专业BIM模型创建过程中,发现并解决图纸问题钢筋74处,土建68处,机电安装达215处,其中经设计确认率达90%。相关负责人及时组织图纸会审,避免施工中因图纸不清晰延误工期,保证施工质量,提高施工速度。

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钢结构节点优化。

(1)提高柱脚一次穿孔率。本工程共有柱脚44处,项目利用BIM技术对柱脚固定架进行精确建模,导出尺寸指导现场加工、预埋,通过测量实践我们发现,以此方式预埋螺栓的几何精度在2mm左右,优于国家规范5mm的精度要求,定位准确,保证柱脚一次穿孔率精度高达98%,保证了施工质量。

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(2)型钢梁柱节点钢筋施工优化。本工程梁柱节点共计640余处,BIM小组建模过程中共优化梁柱节点12处,优化了诸如钢牛腿尺寸不合适导致钢筋保护层不足、连接板位置偏差导致柱箍筋无法焊接、梁箍筋与型钢梁焊接难度大导致现场质量不易控制等问题,保证了钢结构的施工质量。

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(3)钢雨棚节点与变更悬挑结构碰撞检查。为满足后期消防排烟要求,设计院临时变更悬挑结构,在原有悬挑板边缘加设200*700悬挑梁,但由于3层-4层范围内有悬挑钢雨棚,变更的悬挑梁与钢雨棚存在碰撞点,导致现场悬挑梁钢筋无法施工,项目利用BIM技术进行碰撞检查,将碰撞结果回馈给设计院进行变更,避免了施工过程中的延误。

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核心筒深基坑方案制定。西塔楼核心筒筏板厚度为3.2m,且筏板厚度不一,最深度高差7.8m,单次混凝土浇筑最大方量8600m?,包括5个集水井和14个电梯井,结构复杂,施工难度大。项目部利用BIM技术对核心筒进行建模,通过BIM生成的剖面图与设计提供的剖面图进行对比分析,对图纸进行深化设计,并对核心筒的二级基坑和钢筋的钢管支撑进行支设模拟,为深基坑施工方案的编制提供了依据。

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斜柱斜率质量控制。由于本工程斜柱斜率无规律可循,如果采取传统垂直立面框架柱整体模板包裹的方式配模,将大大增加耗模板的耗量,本工程采用BIM建模分析各楼层不同斜率的框架柱柱模板尺寸和倾斜度,采用定型模板部分与可变化部分相结合的方式进行配模,可变部分针对不同斜率进行BIM下料分析,分楼层、分编号加工,提高模板的周转率。

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幕墙安装节点模拟。本工程幕墙外形设计采用菱形钻石切面,构造采用外层幕墙(铝制复合板)+内层幕墙(玻璃幕墙)相结合的方式,现场施工难度大,项目利用BIM技术对相关节点进行模拟,并出具图纸进行技术交底,保证现场的施工质量和拼装速度。

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机电安装BIM应用。

(1)管线综合排布及碰撞检查。利用BIM技术对管线综合调整后的模型进行碰撞检查,共发现优化碰撞点3457处,通过净高检查及漫游检查两种方式,来确保项目安装管线无碰撞难点。

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(2)抗震支架优化设计

项目BIM小组在以前既有综合支吊架的基础上利用BIM技术进行优化,通过前期建立抗震支架的BIM模型,进行相应的受力分析,出具图纸,建立施工样板,并报甲方审核,最终进行落实实施的工作流程,来完成抗震支架的优化施工。经现场防晃测试,测试效果良好。

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(3)能源中心精装修应用。通过利用BIM技术对能源中心进行渲染模拟,为方案的选择提供依据,并根据需求进行调整,最大程度的实现对空间的优化,提高项目的美观和人性化程度。

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2、进度管理

铝模快拆体系进度控制。本工程在西塔楼8-34层核心筒区域采取铝合金模板技术,铝模总面积为25858.32㎡,由于现场操作人员没有铝模的施工经验,不熟悉操作要点,项目利用BIM技术进行细部做法演示交底,详细介绍施工工序及细部节点处理办法,有效提高了铝模拼装的准确性和速度。核心筒由10天一层提升至6天一层,累计节约工期71天。

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BIM+延时摄影进度管控。 利用BIM模型,创建施工进度计划并与模型构件相关联,BIM模拟与延时摄影相结合,实现对于现场人、机、料情况的实时监控,为每周的进度分析提供准确的纠偏依据,并完整记录整个施工过程,为工程后期施工组织总结提供依据。

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3、成本管理

混凝土量精准把控。利用BIM模型精确计算工程量,并与计划部门导出的工程量进行对比,精准率高达98%,以混凝土方量为例,每1000m?混凝土,误差在15m?以内,避免了因人工计算错误而导致的成本增加,有效管控施工成本,提高企业效益。

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钢筋BIM数字化加工。利用BIM软件导出钢筋BIM料单,与班组所提供的下料单进行多算对比,并将料单导入至全自动箍筋弯曲机,对直径8、10、12的箍筋进行一次成型、大批量生产,在保证箍筋下料准确性的前提下,最大限度地减少材料浪费。

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二次结构成本控制。利用BIM软件对构造柱、圈梁进行自动布置减少现场返工,并采用新型泵送设备进行二次结构混凝土施工,减少混凝土浪费;对门窗洞口、管线开槽位置进行准确定位,砌体进行一键排布,对于非标砌块一次切割到位,减少砌块浪费。

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4、物料管理

       视频监控+智能地磅监测。材料进场前期,按标准化要求利用BIM技术对材料堆放进行三维模拟,材料进场时,借助智能地磅系统,对于进出场材料进行准确核算,并记录车牌信息,为材料的定期核对提供依据;借助全方位的视频监控,保证物料堆放安全及防盗,实现对于物料的实时管理。

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5、安全管理

悬挑钢梁位置确定。本工程7-34层采用成品爬架进行防护施工,因结构四面不匀均内收,架体倾斜爬升,倾斜角度≤4°,机位采用悬挑钢梁附着的方式来保证架体的倾斜角度,利用BIM技术进行布置模拟,导出准确位置辅助爬架设计,并进行悬挑钢梁埋设的三维交底。

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基于BIM的安全分析模拟。BIM小组运用BIM技术结合现场实际进行安全防护覆盖模拟,生成安全分析报告,指导现场临边洞口成品防护的预制加工,并严格按照标准化进行细部洞口的防护模拟,以此提高项目部对于标准化的学习、应用水平和对现场的安全管理水平。

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移动端+PC端的巡检管控。利用BIM创建巡检任务,并配合项目上的周检、月检任务,移动端将发现问题并及时拍照上传至BIM平台,PC端同步查看整改情况,增强各部门之间的协同办公能力,提高项目部的安全管理水平。

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6、BIM+拓展应用

3D打印技术。项目将BIM技术与3D打印技术相结合,从BIM模型直接导出进行切片打印,用3D打印机输出实体构件,明显提高了深化设计、模型会审、技术交底等工作效率,有助于提高复杂工艺、重点部位的深化设计质量。

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VR沉浸式体验。通过VR技术对工人进行沉浸式安全教育体验,在最“安全”的地方体验最“危险”的事故,从而增强安全意识,减少安全事故发生。并通过BIM技术与VR设备相结合进行相应的精装修方案比选、管线综合净高体验和建造过程沉浸体验,来辅助施工方案的修订。

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全息投影。将BIM模型及各施工节点导入3D全息投影机,直观的展示工程建造过程和关键施工工序,有效的帮助施工管理人员了解和掌握项目建造方法,辅助项目管理,相较于传统形式,具有生动形象,节约施工场地的优点。

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三、BIM应用成效

1、管理提升

通过BIM技术应用,提高了项目对于施工现场的策划水平和协同办公能力,尤其在质量安全问题的管理方面,实现了提前防治、全面监控,提升了现场安全管理水平。

2、技术创效

针对工程中所遇到的技术重难点,利用BIM技术三维技术交底,避免因交底不明确造成的工期延误与损失。以东裙楼PK板施工为例,在保证施工质量的情况下,提前13天完成施工任务。

3、成本管控

利用BIM导出钢筋料单,对班组提供的下料单进行审核优化,节省钢材110余吨。机电安装方面,通过碰撞检查,及时发现图纸问题并进行解决,调整预留洞口79个,有效的减少了返工而造成的损失。

4、人才培养

项目极其注重BIM人才培养,并定期组织观摩、培训,项目BIM技术人员由最初6人增加到13人,为后续BIM技术应用打下了坚实的基础。

 

四、结语

本工程结构复杂、专业交叉施工多、各专业本身施工难度大,通过利用高度集成的BIM信息化技术解决项目施工难点、对项目进行可视化指导与管理,加强基于BIM技术的信息共享与团队协作,使得项目良好运作。未来,中铁城建集团将积极探索BIM技术在EPC总承包模式中的应用方式,为公司全面提升BIM发展水平积累经验;全面推进BIM5D平台的应用,实现BIM技术在建筑全生命周期中的应用。