bim技術(shù)在大型公用建筑結(jié)構(gòu)施工及管理中的應(yīng)用_劉占省

1、書2012 年 7 月第 41 卷 增刊施 工 技 術(shù)CONSTRUCTION TECHNOLOGYBIM 技術(shù)在大型公用建筑結(jié)構(gòu)施工及管理中的應(yīng)用劉占省 1， 2， 李占倉 2， 徐瑞龍 2( 1． 清華大學(xué)土木工程系， 北京 100084; 2． 北京市建筑工程研究院有限責(zé)任公司， 北京 100039)［ 摘要］ 大型公用建筑在中國得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用， 符合其發(fā)展趨勢的 BIM 技術(shù)也逐漸得到了應(yīng)用。首先就 BIM技術(shù)的特點(diǎn)作了簡

2、要介紹， 接著分析了該技術(shù)的特點(diǎn)， 其次對 BIM 技術(shù)在大型公用建筑中的應(yīng)用做了概述， 然后總結(jié)了 BIM 技術(shù)在大型公用建筑施工及管理中的應(yīng)用情況和內(nèi)容。此方面的研究涉及 BIM 技術(shù)、 施工控制理論以及通信和計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域， 需要多學(xué)科的交叉研究。［ 關(guān)鍵詞］ BIM 技術(shù); 大型公用建筑; 施工; 管理［ 中圖分類號］ TU717 ［ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［ 文章編號］1002- 8498( 2012) S0- 0177- 05T

3、he Application of BIM in the Construction and Management of BuildingsLiu Zhansheng 1， 2， Li Zhancang 2， Xu Ruilong 2( 1． Department of Civil Engineering of Tsinghua University， Beijing 100084， China;2． Beijing Building C

4、onstruction Research Co． ， Ltd． ， Beijing 100039， China)Abstract: The large public building in China has been rapidly developed and applied， BIM technology also has been ap-plied． First of all the features of BIM technol

5、ogy is briefly introduced， and then analyzed for the characteristics． The BIMtechnologies in the large public buildings in the application are introduced． Then， the application of BIM technology in largepublic building c

6、onstruction and management is summarized． The research relates to the construction control theory，BIMtechnology， communication and computer and so on． Thus， it needs to be multidisciplinary research．Key words: BIM techno

7、logy; large public building; construction and management［ 收稿日期 ］2010- 05- 02 ［ 作者簡介 ］劉占省， 博士， E- mail: zs4216@ 163． com0 引言隨著國民經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的飛速發(fā)展， 形態(tài)新異、 體系復(fù)雜的大型公用建筑特別是鋼結(jié)構(gòu)工程不斷出現(xiàn)， 在高層領(lǐng)域， 有了 CCTV 新臺址主樓( 見圖1) 、 深圳證券大廈( 見圖 2) 這樣的大懸

8、挑結(jié)構(gòu)。在大跨度結(jié)構(gòu)領(lǐng)域， 有了國家體育場鳥巢、 天津西站新站房( 見圖 3) 、 廣州白云機(jī)場航站樓等獨(dú)特的剛性結(jié)構(gòu)， 鄂爾多斯索穹頂、 盤錦體育場( 見圖 4) 等預(yù)應(yīng)力索膜結(jié)構(gòu)也不斷出現(xiàn)。上述大型公用建筑結(jié)構(gòu)通常具有體量龐大、 體系復(fù)雜、 施工周期長、 影響結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的因素多等特點(diǎn)。這類建筑不僅對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和分析提出了更進(jìn)一步的要求， 對施工控制技術(shù)也提出了多方面的挑戰(zhàn)， 尤其表現(xiàn)在全過程施工控制技術(shù)、 四維動態(tài)模型、 可視化

9、模擬和信息化應(yīng)用等影響成型結(jié)構(gòu)性能的因素的控制研究上。傳統(tǒng)的建筑模型的建立和施工控制技術(shù)已不能很好地滿足其施工需要。圖 1 CCTV 新臺址主樓BIM( building information modeling) 是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)， 進(jìn)行建筑模型的建立。BIM 施工階段的應(yīng)用有: 設(shè)計(jì)效果可視化、 模型效果檢驗(yàn)、 4D 效果的施工模擬和監(jiān)控。該技術(shù)已經(jīng)在世界范圍的工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用， 并不斷發(fā)展， 被

10、中國政府列為 “十二五” 計(jì)劃重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。BIM 的技術(shù)核心是一個(gè)由計(jì)算機(jī)三維7 7 1近幾年來， BIM 技術(shù)在美國、 日本、 香港等國家和地區(qū)的建筑工程領(lǐng)域取得了大量的應(yīng)用成果。國內(nèi)不少施工企業(yè)也開始思考如何應(yīng)用 BIM 技術(shù)來提升項(xiàng)目管理水平與企業(yè)核心競爭力。很多高端的大型施工企業(yè)、 特級資質(zhì)企業(yè)本身就很重視信息化建設(shè)， 這些企業(yè)對于 BIM 技術(shù)應(yīng)用的需求集中在精細(xì)化管理上， BIM 應(yīng)用的落腳點(diǎn)往往在工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理， 如項(xiàng)

11、目的實(shí)物量、 單價(jià)、 定額與造價(jià)管理。在上海中心大廈建設(shè)項(xiàng)目中， 在不同階段采用了適當(dāng)?shù)?BIM 軟件， 從而有助于設(shè)計(jì)與施工。中建國際在一批重大設(shè)計(jì)項(xiàng)目中采用了 BIM 技術(shù)， 如杭州奧體中心體育場和天津團(tuán)泊湖網(wǎng)球中心等。銀川火車站改造工程采用基于 BIM 的可視化技術(shù)構(gòu)建空間實(shí)體模型， 并在此基礎(chǔ)上完成施工方案的制訂以及效果展示等。2010 年上海世博會德國館項(xiàng)目中成功借助于 Revit， Navisworks 等一系列三維軟件，極

12、大地解決了項(xiàng)目本身空間關(guān)系復(fù)雜、 三維協(xié)同設(shè)計(jì)以及管線綜合等難點(diǎn)問題。同時(shí)， 通過建筑信息模型的建立， 更好地完善了設(shè)計(jì)、 施工等多家項(xiàng)目參與方之間的數(shù)據(jù)共享與傳輸， 提升了 BIM 理念在我國典型工程中的應(yīng)用水平。清華大學(xué)張建平等將基于 BIM 的 4D 技術(shù)引入到建筑施工期時(shí)變結(jié)構(gòu)安全分析中， 為時(shí)變分析理論的實(shí)際應(yīng)用提供可行的途徑和方法。總體上講， BIM 技術(shù)已經(jīng)開始滲入到建筑行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域， 但在建筑的施工應(yīng)用中還有待完善和發(fā)

13、展， 特別是復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)工程。將設(shè)計(jì)圖紙、 施工管理、 工程造價(jià)、 運(yùn)營管理等。在整個(gè)工作流程中有效地整合在一起， 保持信息的完整性， 更好地進(jìn)行項(xiàng)目管理是當(dāng)務(wù)之急。3 BIM 技術(shù)在大型公用建筑施工中的應(yīng)用BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用涉及設(shè)計(jì)、 施工、 預(yù)算、 設(shè)備管理等， 本文主要闡述該技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工及管理中的應(yīng)用， 具體內(nèi)容如下。3． 1 三維碰撞檢查施工設(shè)計(jì)人員會對施工前進(jìn)行管線設(shè)計(jì)并解決大量的構(gòu)件碰撞問題。在 2D 圖紙往

14、往不能全面反映個(gè)體、 各專業(yè)各系統(tǒng)之間的碰撞可能， 同時(shí)由于2D 設(shè)計(jì)的離散行為不可預(yù)見性， 也將使設(shè)計(jì)人員疏漏掉一些碰撞的問題， 因此可以利用 BIM 的可視化功能進(jìn)行碰撞檢測， 不但能夠徹底消除硬碰撞、 軟碰撞， 優(yōu)化工程設(shè)計(jì)， 減少在建筑施工階段可能存在的錯(cuò)誤損失和返工的可能性， 而且優(yōu)化凈空， 優(yōu)化構(gòu)件排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的3D 結(jié)構(gòu)方案， 進(jìn)行施工交底、 施工模擬， 提高施工質(zhì)量， 同時(shí)也提高了與業(yè)主溝通的

15、能力。應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行 3D 碰撞檢查應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。國內(nèi)外都有一些軟件可以實(shí)現(xiàn)。像設(shè)計(jì)階段的 Navisworks，施工階段的魯班虛擬碰撞軟件， 都是應(yīng)用 BIM 技術(shù)， 如圖 5 所示。圖 5 3D 碰撞檢查3． 2 虛擬施工BIM 技術(shù)能提供一個(gè)協(xié)同各方溝通的平臺在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過程， 虛擬模型可在實(shí)際建造之前對工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問題進(jìn)行預(yù)測， 包括施工方法試驗(yàn)、 施工過程模擬及施工方案優(yōu)化等。達(dá)到先試后建、

16、 消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、 排除施工過程中的沖突及風(fēng)險(xiǎn)、 對比分析不同施工方案的可行性、實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下的施工周期確定等目的。這樣通過BIM 技術(shù)結(jié)合施工方案、 施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，大大減少建筑質(zhì)量問題， 安全問題， 減少返工和整改。因此， BIM 為我們展現(xiàn)了 2D 圖紙所不能給予的視覺效果和認(rèn)知角度， 同時(shí)為有效控制施工安排，創(chuàng)造綠色環(huán)保低碳施工等方面提供了有利支持， 某高層虛擬施工如圖 6 所示。圖 6 某高層虛擬施工3． 3 4D 施工