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流水線上建成的樓房,看BIM和裝配式建筑的震撼結合

時間:2022-05-18

隨著城市化的推進,城市化地下空間呈現出大規模、綜合化、集群化的開發建設趨勢,如金茂大廈、正大廣場、環球金融中心、上?;疖嚹险镜冉ㄖ牡叵驴臻g面積均突破了5萬平米。地下空間設計和施工工藝復雜,涉及單位眾多,其建設過程歷來都是工程整體建設的重點和難點。

流水線上建成的樓房,看BIM和裝配式建筑的震撼結合

作為建筑行業的新型技術,BIM(BuildingInformationModeling)的理念和技術自2002年引入國內,已有十幾年的時間,BIM技術的應用也日臻成熟。面對建設項目的難點,尤其是地下空間的建設難點,BIM技術的價值在解決建設項目的各難點過程中得到充分體現。作為上海市的重點項目,世博央企總部基地項目擁有約45萬平米的超大型地下空間,嘗試應用BIM技術解決地下空間建設過程中的難題,爭取利用BIM技術對地下空間項目的應用和研究有創新性突破。

1.世博央企總部基地地下空間BIM技術應用點介紹

1.1世博央企總部基地地下空間的概況和特點

世博會地區會展及其商務區B片區東至周家渡路、博城路、世博館路,南至國展路,西至長青北路,北至世博大道。

世博央企總部基地為世博B片區地下空間總面積約45萬平米,其商業動線連通A、C兩個片區并且與地鐵13號線連接。同時通過垂直交通點,沿博城路向東與世博酒店的地下商業聯通,直達中國館,向西通過13號線連接C片區,實現世博園區地下人行動線東西貫通的核心戰略,形成上海市CBD中規模最大,最綜合高效的地下公共空間體系。

通過世博會地區會展及其商務區B片地區地下空間進行統一規劃、綜合開發、合理利用,依法管理;使世博會地區會展及其商務區B片地區地下空間的開發利用與上海市的社會、經濟、環境保持協調發展,促進上海市城市發展戰略的實現。

世博會地區會展及其商務區B片區地下空間的開發管理必須貫徹“統一規劃、統一設計、統一施工、統一管理”,四統一的基本原則。

B片區央企總部基地地下空間建設的特點總結如下:(一)B片區央企總部基地單體建筑物眾多,地下空間貫通統一建設,由于地上建筑不是統一設計將對片區整體協調保證建筑間及專業間接口,處理復雜空間關系,以及合理功能布局等帶來巨大挑戰。(二)地下公共空間項目由世博發展集團統一建設,但是由多家業主公共投資和分攤,如何建立合理、科學、及時的投資控制和工程量計算及成本分擔方案也是本項目面臨的一大難題。

1.2本項目地下空間實施BIM技術的應用點介紹

(1)可視化設計基于三維模型的特性,設計者不僅是在平面視圖中工作,也可以通過實時查看三維模型,在虛擬建筑空間中檢查體驗各項設計性能參數,對設計結果不斷修正。這樣,以往繁雜的管線綜合排布工作顯得異常簡單,設計者可以從任意角度直觀地查看三維模型,檢查所有管線的空間排布情況。為了達到更加精確的要求,設計者還可以通過在RevitMEP的模型中任意位置設置任意數量的剖面,軟件則自動生成剖面圖,且其中的模型依然攜帶著自身規格、標高、材質等所有既有信息。

特別是在進行機電綜合圖設計時,采用平、剖、3D視圖同時開啟繪制時,既可以做到形象、直觀、精確,也可以將設計者從對設計空間的構想、手工繪制剖面圖的繁重任務中解放出來,同時將二維圖紙在不同的參與方(設計師、工程師、施工人員)的理解中存在的信息損失降到最小,不同的項目參與者可以直觀地讀取設計者的意圖,極大地提高了工作效率。

BIM的出現使得設計師不僅擁有了三維可視化的設計工具,所見即所得,更重要的是通過工具的提升,使設計師之間的溝通協調更加方便,同時也使業主及最終用戶真正擺脫了技術壁壘的限制。

(2)工程量統計BIM技術在造價管理中的發展目標不僅僅是個人的高效率工具,而且是企業進行成本管理的現代化方式。以BIM技術作為基礎,可以將各造價人員所掌握的造價信息匯集到BIM數據庫,通過BIM多維計算處理,對這些數據進行統計、分析、拆分、對比,最后在企業內部作為一個數據平臺而共享,大大提高各部門的工作效率,同時還可以根據不同級別,設定不同的數據查閱權限,不僅能夠滿足不同崗位、不同部門人員從中調用信息,而且有利于對關乎企業生產、發展的核心數據進行保密。

利用BIM模型得到的數據還可以與企業內部的ERP系統相結合,直接將項目BIM數據導入到ERP系統中,使ERP數據的可靠性和獲取的便捷性得到極大改善,避免了人工錄入項目數據的低效率和差錯率等問題,真正形成施工企業資源管理與項目管理一體化的格局,這對降低企業運營成本及項目成本亦具有深遠意義。

(3)管線綜合BIM最直觀的特點在于三維可視化,利用BIM的三維技術在前期可以進行碰撞檢查,優化工程設計,減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性,而且優化凈空,優化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優化后的三維管線方案,進行施工交底、施工模擬。

應用BIM技術可以進行三維空間管線的模擬碰撞檢查,這不但可在設計階段徹底消除硬碰撞,而且能優化凈空和管線排布方案,減少由設備管線碰撞等引起的拆裝、返工和浪費,避免了采用傳統二維設計圖進行會審時人為的失誤和低效率。

(4)虛擬施工,有效協同三維可視化功能再加上時間維度,可以進行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比,同時進行有效協同,施工方、監理方、甚至非工程行業出身的業主領導都對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測,大大減少建筑質量問題、安全問題,減少返工和整改。

(5)逃生應急模擬逃生模擬主要是解決大型建筑物內人群的疏散情況,通過建立建筑物BIM模型,將模型導入專業的逃生分析軟件中,并通過對各類不同人群逃生能力進行設置,模擬整個建筑物在緊急情況下的人流疏散情況,也可以模擬各種預先設置的疏散方案,通過模擬結果優化疏散方案,最后得到最佳疏散方案。在超大型地下空間項目中,逃生模擬顯得尤為重要,在災害發生前,模擬災害發生的過程,分析災害發生的原因,制定避免災害發生的措施,以及發生災害后人員疏散、救援支持的應急預案,對于地下空間整體安全性的提升有很大的價值。

1.3本項目BIM工作的情況和進展

(1)課題申請情況介紹圍繞BIM的運用,本項目申請了一項課題—《上海世博央企總部基地大型建筑群體數字化協同管理關鍵技術研究》,分為五個子課題,分別為:《上海世博央企總部基地大型項目群體基于BIM的數字化協同管理平臺研究》、《超大項目群多元設計的協調體系研究與應用》、《超大項目群多元施工的協調體系研究與應用》、《超大項目群多元施工監督管理的研究與應用》和《基于BIM的超大項目群建設方案優化工作機制研究》。

目前以世博發展集團為主成立了針對BIM課題的研究小組,該研究小組已經按照制定的計劃開始研究工作,雖然該課題的截止時間為2015年底,但是不斷有中間研究成果發表。本項目要求課題與項目實踐緊密結合,同時輔助攻克項目實踐過程中的難題。項目實踐與課題相輔相成,共同推進BIM技術的應用。

(2)BIM工作模式為保證地下整體空間、地下與地上空間組合的整體性和統一性不僅是后世博項目統一把控、整體規劃的需求,還是充分發揮區域功能的需要。同時為有助于對地下、地上多參與方進行BIM的總體協調和管理,建立統一的協同管理組織機制。

2.分析本項目地下空間實施難點及BIM解決方案

本項目地下空間實施過程中遇到了諸多難題和諸多施工工藝難點,嘗試應用BIM技術輔助解決項目中實際遇到的這些困難。但是宣傳應用BIM解決困難的過程也并非易事,盡管如此,世博央企指揮部仍堅持大力推進BIM技術在地下空間的應用。

本項目地下空間涉及的業主有十幾家之多,地下空間的管線穿行動線各家業主有諸多爭議,地下空間的涉及多家公共連續墻和支撐圍護結構,其分攤的規則也是一項難題,各管線由地下規劃路穿行過程中凈高和空間也有諸多問題,地下空間原則和部分業主對于BIM技術的價值未深入了解,為此世博央企指揮部組織多次針對各家央企的培訓,形成地下空間整體BIM模型,為BIM的應用作鋪墊。

2.1地下空間多區域多參與方BIM質量控制和整合的難度及解決方案

本項目地下空間涉及多家BIM設計方,如何將所有設計方建立的模型最終整合起來,形成總體地下模型成為難題,為此本項目聘請專門的BIM咨詢顧問團隊審核模型,并整合模型,控制地下空間整體模型的質量。

從工作流程的角度,BIM支撐團隊作為各個模型質量把關的后期環節,有利于整合并管理所有參與方的模型。

2.2管線綜合難度及解決方案

世博央企總部基地地下空間的所有管線從能源中心引入到28棟單體,給排水、暖通、弱電、強電及消防等各專業管線走向、凈高以及是否影響地下空間的功能應用,在二維圖紙幾乎無法表達出來。在二維圖紙狀態下,管線綜合的協調會很容易陷入問題無法解決的僵局。

在開展多次管線協調會后,世博央企指揮部決定在BIM模型的基礎上進行討論管線綜合,利用BIM技術輔助解決管線綜合的各種問題。

2.3多參與方協調難度及解決方案

項目作為群體項目,參與方眾多,僅設計單位就達十幾家之多。28棟單體地下空間和規劃道路地下空間涉及的參與方眾多。在建設期間,難免要協調不同單體地下空間的管線、凈高、人防區設置、防火分區設置,公共區域與單體地下空間之間的協調等,尤其從能源中心引出的各專業總干管的管線布置方案是否滿足各業主需求,這些問題需要不斷與各方業主和設計單位進行協調。

然而,這些問題二維圖紙上較抽象,參與協調的業主對圖紙的專業問題不太明晰,協調和交流的過程困難較多。然而,基于BIM的三維可視化的功能,利用三維模型的協調更加方便和具體,很大程度上提升溝通協調的效率和效果。

2.4投資分攤難點分析與解決方案

世博央企總部基地項目地下空間連成一體,各項目間存在諸多的搭接部分和公共區域,尤其是地下連續墻與支撐圍護公共部分,該部分的投資分攤的原則和規則需滿足各家業主的要求。為此,投資監理提出了項目實施的難點。

BIM設計方了解投資監理的需求后,以搭建的BIM模型為基礎,利用BIM工程量統計的應用方法,并結合項目的實際情況設定項目參數,并添加到模型中,輔助項目投資監理論證投資分攤的原則和方法。

2.5地下空間施工工藝難點及解決方案

本項目涉及超大型基坑施工過程,施工過程中遇到諸多施工工藝難點,如地下通道的施工影響原有的地下共同溝,如何采取合適的施工工藝保證施工的安全性成為難題。為解決此類難題,作為BIM工作的總協調方,組織設計單位、施工單位以及各BIM分包,討論設計和施工方案,BIM設計方建立靜態模型后,BIM施工方基于靜態模型和施工方案進行動態演示,形成相應的視頻和報表文件,供各方進一步討論。

2.6其他應用點

以上是根據項目地下空間實施BIM過程中遇到的困難和實施BIM的應用點,然而本項目地下空間實施BIM工作時,并非僅限于以上幾點,在工作開展過程中,一直在探索和研究BIM技術的應用點,以便輔助解決項目的難題,如基于模型的災害逃生模擬、工程量統計、設計優化、輔助施工等也在進行中。

3.總結與展望

目前為止,根據本項目地下公共空間實施情況,已完成《BIM技術應用指南》初稿,作為指導BIM工作開展的基礎規范,隨著項目的進展將不斷更新和完善。

在推進央企總部基地地下空間BIM工作過程中,必須不斷克服項目的難點和各方的壓力,極力推進BIM工作的順利進行。本項目計劃擴展BIM應用的深度和廣度,地下空間BIM工作將作為重點試點項目,BIM應用的范圍包括項目全生命周期,BIM模型將在設計、施工和運維階段進行傳遞,并在不同階段進行多方面的應用。

地下空間選擇應用BIM技術是解決地下空間建設過程中難點的有效輔助手段,項目的建設應與BIM技術完全融合,這樣既有效解決項目難點又能更深入體現BIM技術的價值和優勢。

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