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[分享]BIM技术在装配式混凝土结构工程中的应用

发表于2019-05-13    507人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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十分真意


  用BIM技术的主要目的是解决因设计、施工、构件加工对接不足造成的能源、资源浪费。通过建立BIM技术的参数化构件族,深化施工模型的设计,利用三维施工模拟、提取构件工程信息等手段,将装配式产业化工程从现场粗放的“土建工程”转变为细致的“安装工程”,在建造过程中,体现其缩短工期、合理利用劳动力、提高工程质量、降低能耗和控制成本等优势。


  本工程施工过程中,充分发挥了BIM参数化优势建立高精度符合模数要求的族模型,分析、测算构件指标含量,提供工程过程结算依据;将设计及施工意图引入BIM应用,使施工更完美的地实现设计蓝图(如预设塔式起重机锚固点等),提高工程质量;利用BIM可视化的特点,充分论证装配式构件安装与现浇组合的施工方案施工;采用多种软件综合应用与自主研发软件相结合的BIM软件策略,辅助工程管理。


1、产业化施工的难点

█1.1 预制构件精细化管理难度大

本工程涉及上百种装配式构件型号且采用结构保温一体化外墙技术,施工单位面临着进场构件型号与数量难以提取、施工现场物资分配码放难以控制、施工过程中构件指标含量难以统计等问题,不利于生产管理与成本控制。


█1.2 设计与施工无缝对接难度大

在传统设计中,只考虑结构选型及计算,较少思考涉及施工中可能出现的问题。本工程建造过程中,由于建筑物主体和大型机械设备发生支撑、锚固等关系,会导致构件修改、返厂、增加构造做法等情况,造成人力物力和时间的消耗,增加工程成本。

 

█1.3 专业化施工能力培养难度大

目前施工单位对装配式混凝土结构施工尚无经验,专项施工技术能力不足。采用常规的技术交底,对施工及管理人员的培养效率较低,不利于工程质量的控制,也不利于建立专业化施工队伍。



2、BIM技术解决方案

█2.1 制订符合本工程的BIM实施标准

依据《企业级BIM实施标准》制订《马驹桥物流B东地块公租房装配式混凝土结构产业化项目标准》,在遵循企业标准的前提下,规定了本工程的BIM实施原则和目标、BIM应用范围和软件的选择;规范了装配式混凝土结构工程的BIM模型标准,如参数信息要求、建模注意事项及交付定制族的说明、构件库和装配式混凝土结构知识库的使用说明等,形成了装配式混凝土结构产业化工程设计-施工一体化工作流程。


█2.2 建立参数化构件族

装配式混凝土结构工程与常规现浇混凝土工程的BIM模型存在差异,主要体现为构件族的参数化建立。通过BIM模型,实现构件加工图纸与构件模型双向的参数化信息连接,包括图纸编号、构件ID码、物理数据、保温层、钢筋信息和外架体系预留孔等。


在创建构件族中,发现族文件在创建混凝土浇筑板时,由于混凝土板为实心板,因绑扎的钢筋占用了空间(板内为空心板),会多出相当于钢筋体积部分的混凝土量,导致板的混凝土用量增加。对此采用参数化族的方式,通过修改预留位的参数信息解决了混凝土、保温材料等工程量的精确性问题。本工程共建立水平构件参数化族310个,垂直构件参数化族609个。


█2.3 构件模型管理

采用BIM结合物联网技术实现了通过信息管理系统查看模型资料,指导施工人员吊装定位;实现构件参数属性查询,将竣工信息上传到数据库,做到施工质量记录可追溯。


█2.4 构件模型库管理

通过建立BIM构件,搭建完成了CSI构件族库管理系统平台;并通过内网/ 外网环境,实现了快捷的项目管理和对族、组件、模块的平台化管理。

构件库创新点包括:

(1)系统采用C/S 与B/S 混合结构,实现Revit嵌入式运用和web远程使用;

(2)系统不仅支持Revit工具还可支持其他文件类型的BIM工具,实现多种软件CSI构件在一个统一平台集中管理;

(3)支持通过上传新的自定义私有族文件,获取在一定时间内下载公共族或下载一定量族文件的权限,实现族库的自我更新。

企业内部BIM实施规范性族构件的统一管理和共享,加快了BIM建模的效率,有利于BIM 的实施推广。族库中定额信息的关联和利用,提升了BIM数据对施工管理的价值。


█2.5 构件模族资料管理

(1)PC端:通过CSI构件库中的BIM模型将构件的试验报告、进场外观检查和构件图纸等信息相关联,可更好地管理项目,提高施工质量、安全水平,把控施工进度。

(2)手机APP端:通过手机端将图片、视频、音频、文字等信息发送至网页端指定位置,方便项目部时刻查看并记录施工进度、质量、安全情况;还可将上述信息与图纸的相关位置关联,更精准地把控项目,通过实时语音或视频对话,快捷地展现施工现场问题,快速查出变更位置,为施工提供便利,也为后期的施工索赔及洽商变更提供依据。


█2.6 构件可视化安装模拟

2.6.1 建立高精度模型,表现各阶段构件安装

 分离每一个步骤的模型并加以组合,实现用模型反映构件安装过程的不同阶段。


2.6.2 通过施工过程模拟,论证施工方案

 现阶段住宅产业化基础数据缺乏,尚无有效的可指导施工的基础数据(如机械设备的分配、场地物资的堆放承受能力等)。本工程建造阶段,首先遇到一次运输构件施工现场码放不开;寻找指定安装构件困难;二次搬运增加构件破损,损耗大量人力及时间等问题。通过BIM4D预测施工进度,结合构件厂产能与场地条件控制,可控制构件到货量;通过BIM技术进行吊装测算,调整构件的码放顺序和位置;通过BIM模型,依据塔式起重机工作半径范围,统计构件型号,模拟验证构件码放位置的合理性和吊装顺序,合理布置构件码放区的放置顺序(高层构件在下,底层构件在上)。


2.6.3 模拟构件及机械的空间关系制订施工方案

 通过引入构件参数与人及机械设备、施工材料的关系,可提前发现问题;通过BIM 技术管理构件进场、堆放与搬运,分离每步骤模型并加以组合,用模型反映构件不同阶段的安装过程,模拟构件吊装时与工人的空间关系,制订吊装方案。


2.6.4 构件可视化安装模拟

 目前工人对构件拼装顺序和三维空间坐标准确性操作尚存在难度,主要表现在:构件的钢筋与现浇部分的钢筋穿筋节点不清;安装垂直构件时,工人对垂直构件找平及找标高缺少数据支撑。

对构件拼装顺序和三维空间坐标准确性操作有难度的问题,在现场通过三维可视化模拟模板构件拼接,实现同类构件不同公差的安装方案。通过质检测量数据录入BIM 模型,实现构件还原实际构件条件,用于指导选择安装方案,减少了返工率。


█2.7 基于BIM 技术的装配式混凝土结构三维技术交底

一般劳务队伍对产业化施工要求了解不够,技术水平不足,可通过借用BIM 技术模拟施工做法,采用三维演示向劳务交底,并形成知识库。


█2.8 构建构件质量跟踪平台

结合物联网技术,质量跟踪平台在构件中设置RFID芯片。对构建不同周期的质量和运维情况进行实时跟踪。


3、 应用BIM的主要效果

█3.1 产业化建造工期可控,效率提高

本工程设计方案采用BIM技术建立标准构件库,提升了设计单位、构件厂和施工企业的可视化协同能力,实现了将生产工艺集中在工业流水线上,现场以安装构件为主的住宅产业化目标,避免了建筑材料浪费,可减少人力劳动,增加机械生产,提高生产效率,降低建造成本。


通过研究,实现设计阶段对施工阶段劳动力的综合分析,在引用BIM技术对CSI住宅产业化虚拟三维模拟建造的过程中引入劳动力、物资和场地的概念,从而提高设计对施工的指导,减少劳务选择风险及因设计不合理而造成的施工进度滞后等问题,可有效控制并缩短工期。


█3.2 实现设计、施工一体化建造

本工程基于BIM的CSI设计主要特点是精度高,覆盖设计、构件加工、现场施工等住宅产业化的关键环节,解决了以往住宅设计图纸控制宽泛、对现场施工指导性差的问题。通过强化设计与施工的联系,搭建基于BIM技术预制装配式设计施工一体化协同平台。该平台根据设计阶段完成的施工图,搭建预制装配式BIM模型,包括构件模板图、预埋预留件图,模型等级定为LOD400等级标准,并进行拆分模拟。根据设计阶段的BIM成果,完成PC运输、施工过程中各种工况的相关深化设计计算;通过结构计算确定脱模、存放时的吊装和支撑位置。根据PC的BIM模型搭建及深化设计,生成完整的BIM信息模型,形成深化设计图纸,用于指导后期生产和施工。


█3.3 培养专业队伍

目前施工企业对装配式混凝土结构施工尚缺少经验,对此现场依据工程特点和技术的难易程度选择不同的技术交底形式,例如套筒灌浆、叠合板支撑、各种构件(外墙板、内墙板、叠合板、楼梯等)的吊装等施工方案通过BIM技术三维直观展示,模拟现场构件安装过程和周边环境。对劳务队伍则采用三维技术交底,指导工人安装。交底内容明确直观,方便了施工现场对分包工程质量的控制。

本工程采用三维技术交底的方式,建立了产业化施工标准,拥有了产业化设计施工团队,培养了专业化人才,提高了对工程质量的控制水平。

4、结束语

目前,装配式混凝土结构住宅产业化工程已在我国逐步发展起来,建筑产业化可节省资源,推动技术创新,提高建筑品质,是建筑行业发展的必然趋势。BIM技术的推广有利于住宅产业化进程,也是实施住宅产业化的重要手段。

本工程通过引用BIM技术以构件族为核心使设计与施工良好衔接,强化了与构件厂及业主的沟通;通过BIM的参数化与可视化手段模拟各种未知情况,为快速决策提供了支撑;制定符合本项目特点的BIM标准是实施的必要保障;工程经验、施工设备等信息必须与BIM模型信息相结合才能有效指导施工;BIM技术可有效记录承载知识与经验有助于后续工作。

 

来源:BIM    微信公众号    BIM大课堂腿腿教学网

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 发表于2019-05-13  | 只看该作者      筑龙币+20

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