中建钢构大厦施工阶段BIM应用研究

中建钢构大厦位于深圳市南山区后海中心区内，是集科研设计、办公、商业、地下车库及配套设施为一体的综合性建筑。建筑占地面积2723.9m²，总建筑面积56052.19m²，其中地上44699.23m²、地下11352.96m²，结构形式为全钢结构框架-中心支撑体系。地上26层，地下4层，建筑高度148.5m，建筑总高度166.75m（见图1）。本项目的特点是施工工期短，位于商业区，周围无堆场，屋顶悬挑结构最重节点达11.8t，安装精度要求高，难度大，同时对现场进度计划与协调要求较高。

1  BIM应用研究概述

1.1  研究目标

通过对施工阶段BIM技术应用流程化的研究，开发一套适合钢结构施工并衔接上、下游单位的应用方案，以信息化技术提高项目管理水平，达到标准化作业的目的。

1.2  BIM应用流程

BIM应用流程如图2所示。

1.3  阶段目标

1）通过设计阶段的BIM分析协助深化设计，完成结构优化。

2）完成深化模型向BIM模型的完整信息转换。

3）完成BIM模型在施工阶段可视化辅助施工管理的系统级应用。

4）完成LOD500的信息模型竣工交付。

1.4  基本配备

本应用研究针对一般工程（业主）对BIM应用的各项要求及相关配合，配备人员3人，电脑4台，以保证功能完善、成本低廉、易于操作。BIM应用主要软件名称、版本及用途如表1所示。

2  BIM实施过程

2.1  模型转换技术

建筑结构深化模型制作使用Tekla Structure进行。Tekla作为BIM软件的一种，支持IFC、3DDGN、Ascii、FEM、CAD等格式的输出，这些文件可以作为信息传递的桥梁。

2.1.1  IFC转换

Tekla模型通过IFC转换后，导入Revit，除零件信息外，其余信息能够完整保留。

2.1.2  各格式信息转换

进行3DDGN、FEM、CAD格式转换。通过对比清单得出IFC格式保留最为完整（见表2）。

2.1.3  模型转换补完措施

通过Revit模型，在软件立面图中增加与Tekla模型相同的标高，并将标高添加到模型构件中，完成缺失信息的补充（见图3）。

2.2  施工模拟应用

2.2.1 编排工期清单

编制Project文件，并按照安装日期、构件编号详细划分，明确标示（见图4）。

2.2.2  工期模拟

将Revit模型与工期导入NavisWorks，可根据工期对模型进行可视化模拟（见图5），“所见即所得”的可视化效果是BIM技术最主要特点之一。

2.2.3  阶段划分

根据不同施工阶段（进场、吊装、焊接、涂装）进行可视化划分（工艺阶段划分如图6所示），通过射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)，实现识别、定位、跟踪、监控和管理。

2.3 多专业协同

2.3.1 协同流程

不同专业共享模型，并定期通过NWS（NavisWorks）进行一次（两两）碰撞分析，各专业独立进行分析，最终汇总结果，以便得出较为正确的结论。协同流程如图7所示。

2.3.2 模型整合

不同专业共享模型，并导入NWS整合（见图8）。模型整合分析如图9所示。

通过模型整合，实现业主、设计、总包、分包等均能在项目设计阶段参与到项目中，共同对设计进行优化改进。

3  BIM应用成果

3.1  复杂工况应用

3.1.1  半逆序施工

以现场实际3层临时混凝土支撑梁及圆柱为基础，利用Revit绘制出真实模型，并依照软件提供的逻辑关系，与钢结构地下室构件进行碰撞分析，进而准确掌握3道临时支撑对构件的安装影响，以此指导现场施工，成功实现地下室半逆作法（钢结构安装优先于拆撑）施工（见图10）。

3.1.2  模拟分析报告

通过模型数据编制模拟分析报告，辅助施工、精排工序，节约工期14d。

3.2  多专业协同检测

3.2.1  建筑检测

联合设计院共检测冲突53处，如：斜撑与栏杆冲突，调整栏杆（见图11）；钢斜撑与门洞冲突，调整斜撑（见图12）； 钢拉杆与楼板冲突，调整拉杆（见图13）。

3.2.2  MEP检测

联合机电消防方面，逐个标准层综合比对，共检测冲突77处。管线综合与钢结构碰撞较多，处理方式主要以机电调整为主、钢结构调整为辅，如：地下1层管线与钢梁标高冲突，微调钢梁位置（见图14）； 地下室泵房与钢梁冲突，同时调整管线和钢梁（见图15）；26层管束密集处桥架与斜撑冲突，调整管线布置方式（见图16）。

3.3 信息完善与模型竣工

3.3.1 数据信息

利用自有接口自动转化工期信息。通过数据库（Acess、Filemaker等）实现信息列表（如Excel）中转（见图17），导入模型，并完善安装信息。

3.3.2 信息模型竣工交付

整合模型（见图18），交付运营方。

4 结语

中建钢构大厦项目建设过程中，通过模型搭建并指导现场施工，充分发挥了BIM技术的预先协调性与强大的模拟功能。由于工期紧，物业运营单位不具备BIM应用条件等因素，本研究尚存在许多待完善的地方。目前，BIM技术还处于不断优化和发展阶段，只有积极探索、大胆尝试、融合新技术，才能真正实现建筑行业成功变革。