來源:筑龍BIM
什么是BIM技術(shù)?即“可視化”的三維數(shù)字建模技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì),BIM研究和應(yīng)用得到突破性進(jìn)展。建筑業(yè)也在嘗試這種新技術(shù)的應(yīng)用,長沙梅溪湖國際文化藝術(shù)中心工程建設(shè)中,從工程開工之初就應(yīng)用了這項技術(shù),從前期深化設(shè)計藍(lán)圖碰撞預(yù)測,到施工過程的技術(shù)把關(guān)、質(zhì)量和工期控制,乃至竣工的后期運(yùn)營管理,都將用“建筑數(shù)字信息化模型”完全體現(xiàn)出來,真正做到了讓BIM技術(shù)在工程建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。
復(fù)雜性工程應(yīng)積極采用BIM技術(shù)
現(xiàn)在國內(nèi)諸多大型公共建筑,設(shè)計較為復(fù)雜,往往都是國外設(shè)計師做概念設(shè)計、國內(nèi)設(shè)計單位做深化設(shè)計,專業(yè)施工企業(yè)再做細(xì)部深化設(shè)計等,從而造成設(shè)計單位多、分包單位多的情況,會導(dǎo)致設(shè)計多、設(shè)計不交圈,使設(shè)計出來的圖紙各專業(yè)間相互交叉產(chǎn)生碰撞,給后期施工造成難題和隱患。為此,施工總包單位應(yīng)該在工程開工初期就積極采用BIM技術(shù),來解決這一難題。
長沙梅溪湖國際文化藝術(shù)中心工程,位于長沙大河西梅溪湖片區(qū)1 01地塊雷鋒西大道和梅溪湖路交叉口西南角。本工程分大劇院、小劇場、藝術(shù)館、地下停車場四部分。大劇院建筑標(biāo)高59.90米、藝術(shù)館建筑標(biāo)高42.50米、小劇院建筑標(biāo)高22.50米,項目基地面積88079.8平方米、總建筑面積125936平方米。其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,分土建結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)等。同時,專業(yè)多、分項工程多、參與的施工隊伍多。北京城建集團(tuán)作為總承包單位,充分考慮工程建設(shè)的復(fù)雜程度和難易性,從工程開工之初就積極采用了BIM技術(shù),從工程圖紙會審開始就為工程建設(shè)解難題、把好關(guān),避免或減少后期專業(yè)交叉施工產(chǎn)生碰撞而造成人、材、物的浪費(fèi)和延誤工期的損失。
全過程應(yīng)用BIM技術(shù)
應(yīng)用宗旨是:采用全程BIM技術(shù)指導(dǎo)施工。由于本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)交叉施工多、各專業(yè)本身施工難度大,所以做好協(xié)調(diào)管理、減少施工過程中的問題,讓施工順暢進(jìn)行。項目在各個階段應(yīng)用BIM情況如下。
在土建施工階段:本項目土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尤其表現(xiàn)在大劇院前廳大截面型鋼混凝土、觀眾廳異形池座、舞臺臺口大截面大跨度梁、電梯井超高單片剪力墻等方面,沒有成熟的施工工法,施工的安全性、交叉施工工序、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等都需要應(yīng)用BIM技術(shù),在施工前進(jìn)行模擬,過程中指導(dǎo)施工,結(jié)束后精度校核。具體體現(xiàn)在七個方面:支撐維護(hù)結(jié)構(gòu)與土建結(jié)構(gòu)的碰撞檢查、施工方案模擬、勁性結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的鋼筋排布及箍筋優(yōu)化、觀眾廳池座的空間定位、剪力墻預(yù)留洞口定位、超高單片剪力墻安全施工、質(zhì)量安全缺陷管理等。
在二次結(jié)構(gòu)施工階段:本項目二次結(jié)構(gòu)墻體共9000平方米,砌體材料種類多、高大空間砌筑高度大、機(jī)電綜合管線排布復(fù)雜等對二次結(jié)構(gòu)施工帶來困難,應(yīng)用BIM技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工工藝為項目施工帶來方便。具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在三個方面:深化設(shè)計過程中與土建結(jié)構(gòu)、綜合機(jī)電的碰撞檢查,二次結(jié)構(gòu)墻體預(yù)留洞口的定位,構(gòu)造柱、圈梁位置的確定及調(diào)整優(yōu)化。
在幕墻深化設(shè)計方面:本項目外幕墻總面積達(dá)9萬平方米,其中包括7萬平方米GRC幕墻,造型獨(dú)特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,GRC板的最大分格尺寸為6米(長)×2.5米(寬),形狀為空間雙曲面,制作加工、深化設(shè)計、運(yùn)輸、現(xiàn)場施工難度較大。由于外幕墻呈空間雙曲面形式,GRC板面分格后沒有兩塊相同的板塊,二維圖紙無法表達(dá)GRC幕墻的信息,故幕墻及深化設(shè)計均采用全程三維建模,各方基于三維信息化模型進(jìn)行討論、研究。具體應(yīng)用有四項:一是在幕墻的深化設(shè)計過程中,把完成的成果進(jìn)行匯報和展示,在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行溝通、討論、決策。二是鋼結(jié)構(gòu)與幕墻之間1米空間內(nèi)的各構(gòu)造層次排布。三是表皮模型與鋼結(jié)構(gòu)模型的碰撞干涉。四是排水天溝、排煙管道、主要設(shè)備及機(jī)電管線、泛光照明燈槽等布置與凈空要求間的協(xié)調(diào),與主體鋼結(jié)構(gòu)之間的干涉。
在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計及施工方面:本項目鋼結(jié)構(gòu)為目前國內(nèi)罕有的異形空間,在結(jié)構(gòu)、設(shè)計、施工方面難度均為國內(nèi)首屈一指的大體量項目,且項目技術(shù)、施工要求非常高,鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量約2.2萬噸,主要包括舞臺鋼結(jié)構(gòu)、觀眾廳頂梁結(jié)構(gòu)、電梯井結(jié)構(gòu)、入口蜂窩梁結(jié)構(gòu)、拱墻鋼結(jié)構(gòu)、屋面梁柱及樓層梁柱鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系,空間關(guān)系復(fù)雜,存在大量彎曲、彎扭、弧形構(gòu)件,制作、安裝難度極大。尤其是大劇院蜂窩入口結(jié)構(gòu)均為彎扭的箱型構(gòu)件,空間位置復(fù)雜,且截面尺寸較大,重量大;大劇場拱墻由環(huán)向彎曲的鋼管和徑向斜鋼管組合而成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),整個拱墻為異形曲面形狀,空間定位較復(fù)雜,二維圖紙無法真實(shí)表現(xiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),施工過程中均應(yīng)用BIM技術(shù)指導(dǎo)施工。
BIM技術(shù)主要應(yīng)用在以下方面:鋼結(jié)構(gòu)與土建結(jié)構(gòu)的碰撞檢測、構(gòu)件吊裝工序、部位的施工模擬、彎扭鋼結(jié)構(gòu)的空間定位、蜂窩鋼結(jié)構(gòu)巨型鑄鋼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計及加工、胎架支撐體系的合理排布、大噸位吊裝機(jī)械的位置合理分布等。
目前項目正在大面積施工鋼結(jié)構(gòu),未來還有幕墻工程的施工,綜合機(jī)電的深化設(shè)計及施工,內(nèi)部精裝修施工以及竣工之后的運(yùn)營管理等,項目都將力推BIM技術(shù)作支持,讓BIM技術(shù)富于更強(qiáng)的應(yīng)用價值和生命力。
BIM技術(shù)在梅溪湖項目應(yīng)用的實(shí)例分析
如大劇院前廳環(huán)梁勁性結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋的排布。大劇場前廳入口處存在大型U形混凝土環(huán)梁,該梁長95米、高1.2米、寬2.95米、直徑60米,采用大截面H型鋼混凝土勁性結(jié)構(gòu),此部位不但鋼筋密集,還要放置巨型球形鋼支座埋件,建成后將承擔(dān)近1000噸造型類似蜂窩狀懸挑彎扭鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集,間距狹小,鋼筋錨固不易控制。因梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集多達(dá)101根且存在連接板,項目利用BIM技術(shù)建立此部分節(jié)點(diǎn)模型,準(zhǔn)確表示梁鋼筋、連接板位置,利用三維模型設(shè)計埋件錨筋、抗剪鍵,有意躲開鋼筋位置,避免現(xiàn)場的鋼筋和連接板沖突。此外,還要求其所有錨筋、抗剪鍵采用穿孔塞焊,利用BIM技術(shù)解決了此部位復(fù)雜的鋼筋排布問題,指導(dǎo)現(xiàn)場施工,有效地避免了由于鋼筋碰撞、埋件無法安放等問題,減少返工,保證結(jié)構(gòu)安全。
長沙梅溪湖國際文化藝術(shù)中心由扎哈哈迪德建筑事務(wù)所設(shè)計,項目總投資超過20億元,總用地面積10萬平方米,總建筑面積12萬平方米,包括3.5萬平方米的大劇院和2.5萬平方米的藝術(shù)館兩大主體功能,大劇院由1800座的主演出廳和500座的多功能小劇場組成;藝術(shù)館由12個展廳組成,展廳面積達(dá)1萬平方米,能承接世界一流的大型歌劇、舞劇、交響樂等高雅藝術(shù)表演。2015年建成后將成為湖南省規(guī)模最大、功能最全、全國領(lǐng)先、國際一流的國際文化藝術(shù)中心。