「案例說第265期」超震撼“中國尊”—BIM應用全面解析

案例介紹:北京市朝陽區CBD核心區Z15地塊(中國尊大廈)專案,西側與國貿三期對望,集辦公、多功能中心等功能於一體。

本專案施工總承包單位為中國建築股份有限公司和中建三局集團有限公司聯合體,工程為首幢在抗震八度設防的高設防烈度地區超過500米的超高層建築。

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應用目標

中國尊大廈專案採用全生命期的BIM應用,按照設計階段全面介入、施工階段深度應用、運維階段增值創效的理念,減少規劃、設計、建造、運營等各個環節之間溝通障礙,提高效率、節約成本、減少拆改。

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工程概況

中國尊位於北京市朝陽區東三環北京商務中心區(CBD)核心區Z15地塊,建築面積約

43.7萬㎡

(地上約

35萬㎡

,地下約

8.7萬㎡

)。主要建築功能為辦公、觀光和商業。該塔樓地上108層,地下7層(區域性設夾層),建築高度

528m

,外輪廓尺寸從底部的

78m×78m

向上漸收緊至

54m×54m

,再向上漸放大至頂部的

59m×59m

,似古代酒器“樽”而得名。

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中國尊BIM應用準備

(1)制度準備

:由於參建方眾多,需要統一的管理標準和技術標準對BIM工作進行約定,

保證BIM工作在不同單位之間協調推進

另外,專案在設計初期,就已經完成了第一版基於本專案實際情況的《中國尊專案BIM實施導則》,導則是本專案所有參建人員的BIM行動準則和技術指南。隨著專案的推進不斷完善導則,增加對應的BIM工作指標、流程和要求。

(2)人員準備

:根據導則的規定,所有參加單位,須應用指定的軟體。對所有參建方人員,各層級BIM團隊採用集中培訓、發放資料等手段,確保專案團隊熟練掌握相關軟體的使用,同時要求業務部門掌握可以滿足實際工作需要的基本模型操作能力。

(3)技術準備

:為了達成全員應用BIM的目標,專案在軟硬體方面為員工進行全面配置,並確保每個部門至少有一臺工作站或同級別電腦。

針對現場管理工作,專案BIM管理部將所有模型進行輕量化,並定期更新,其他各部門管理人員可以方便匯入配備的移動終端,進行模型現場使用。而模型中的資訊,也會根據最新的現場需要進行新增和更新,確保模型使用的時效性和準確性。

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BIM應用過程

(1)圖紙稽核及最佳化

:根據統計,施工圖設計階段,共對北京院完成五輪設計成果報審。由業主單位、顧問單位、施工單位提出稽核意見

11981

項。

其中對施工圖的BIM複核

24

批次,解決了各種設計問題

4959

項,大幅降低施工過程中因碰撞、拆改及因裝置未選定而造成的成本浪費和工期延誤問題發生的機率。

(2)BIM深化設計

:根據中國尊專案要求所有專業全面應用BIM深化設計的總原則,以及要求模型與圖紙同步提交,保證深化圖紙質量和模型的及時性,專案部開展了各專業的BIM深化設計工作。

①結構深化

:鋼結構所有構件均採用三維設計,並且精度達到加工級別。同時將鋼結構與鋼筋的複雜交叉節點進行了完整模擬,在現場施工前,將節點最佳化方案表達在圖紙中。

深化成果直接用三維形式表現在圖紙會審中

,並用於施工三維視覺化施工交底,幫助參建人員理解複雜工藝和節點。

對設計單位提供的BIM模型進行二次結構的深化,包括增加構造柱、圈樑、過樑及牆留洞

。深化過程中實現與機電模型的協調,在模型中精確預留穿牆洞口位置,生成留洞圖,避免錯漏。

②機電深化

:在設計單位提供的機電模型基礎上進行深化設計,

利用BIM視覺化的優勢,在三維環境中對機電不同系統展開綜合排布

深化設計過程中,製作了大量的BIM構件。裝置構件按導則要求統一命名,並

根據模型資訊詳表將資訊完整匯入模型,

在實現機電裝置合理排布的基礎上,還為未來大廈的智慧運維提供資料基礎。

同時對原設計水泵佈置凌亂、水泵支管不整齊、檢修空間不合理等問題進行最佳化。水泵房內管道經過方案最佳化後,將現場焊接方式調整為工廠預製化加工、現場組裝的施工方案,減少現場焊接會引起漏水、誤差等問題的出現。

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機電裝置排布深化

③裝飾裝修深化

:專案部建立了大量的裝飾族檔案,並以此完成了所有樓層的地面、牆面、吊頂模型。過程中對於吊頂吊杆、石膏板牆分縫、地板板塊排布等進行統一的三維設計,並且可以直接輸出綜合排布圖。在大堂等精裝修區域,採用Rhino進行造型引數化設計,並輔助方案選型。

大量異形構件可透過BIM模型直接進行工廠預製化加工

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裝飾構件深化

④幕牆深化

:幕牆專業利用BIM模型確認單元板塊分隔和定位,建立幕牆加工模型,直接生成施工節點詳圖。

另外,幕牆BIM模型可以實現直接進入數控機床進行加工生產,保證幕牆異型曲面的加工精度。

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幕牆BIM深化並出圖

(3)綜合協調與碰撞檢查

:利用全專業的高精度BIM深化模型,並基於相同的標準格式,專案各專業之間的超細度綜合協調可以真正做到深化設計的有效性、及時性和可實施性。

綜合協調報告作為正式的協調檔案,分割槽域下發各相關專業部門和分包單位,很好地解決了實際設計衝突問題。在定期組織的協調例會上,針對模型中發現的問題,可以共同在模型中解決模型和現場問題。

針對某一區域的多輪綜合協調,一般可以將設計圖紙及模型中的錯、碰、漏、缺發現並解決80%以上,有效提高深化圖紙的設計質量,並保持專業間交叉部位的合理設計,減少現場拆改。

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多專業模型綜合協調

(4)施工模擬

:施工階段的施工模擬是對施工方案、工藝的再驗證,並進行細節最佳化。專案對施工過程中的重大方案進行完整且精細化的模擬,綜合考慮工藝方法、時間、空間等因素,完成大型方案的綜合模擬。

並在實施前進行專項方案論證和三維預演,發現綜合環境下隱藏的矛盾,並提前解決,最終應用完善的三維施工模擬方式進行技術交底。

(5)預製化加工

:專案多專業踐行預製化、裝配式建造,其中重點應用在異形裝飾構件、機電預製立管、組合橋架、幕牆等專業。透過資訊化管理平臺對構件的下料、運輸、安裝進行全過程管理,最佳化排版取料順序,實時更新材料精確位置,減少材料浪費。

(6)BIM+三維鐳射掃描

:專案對每一個樓層都開展了三維掃描工作,完成了全部108層的結構掃描和主要裝修、機電裝置間的掃描,僅原始點雲資料量已經超過2TB。後期將作為工程過程資料的一部分,輔助業主進行運維管理。

BIM模型為虛擬模型。綜合在一起分析設計是否正確,施工是否存在誤差。

透過點雲資料開展碰撞檢查更具有真實性

,避免了因為現場偏差造成下一道工序無法安裝的情況發生。

透過掃描點雲資料與BIM模型誤差報告的大資料分析,

能準確捕捉質量控制的關鍵部位,有針對性的進行糾偏,為工程質量管理提供了新思路

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點雲資料與機電深化模型整合

(7)輕量化BIM應用

:專案採購了30餘臺iPad用於施工管理,覆蓋深化設計、現場管理、質量控制等各業務的BIM應用,顯著提升現場管理效率。現場管理人員擺脫攜帶大量圖紙的傳統,同時綜合全專業的模型更容易理解現場安裝是否準確,也彌補了工程師的專業偏科的侷限性。

(8)基於BIM模型的智慧運維

:BIM解決了圖紙管理難、保管難、複製難、查詢難等問題,透過BIM實現全方位三維場景觀察,透過滑鼠點選BIM模型即可檢視裝置的詳細資訊,更能在裝置發生故障時,同步調出備品備件資訊及處理方案。

為了實現完整的BIM運維管理,整合化的運維平臺必不可少

由建設單位牽頭,指定專業團隊研發的運維平臺逐步搭設和完善,進一步將機電裝置、門禁系統等進行掛接,實現實時動態顯示、遠端控制等需求。隨著需求的進一步完善,系統將逐漸落地,實踐智慧運維。

(9)BIM人才培養

:中國尊專案所有BIM專職和參與人員超過200人,在不同的應用領域培養了一批有BIM實踐經驗,同時又具備專業能力的工程師。

BIM人員本身需要具備專業知識及BIM技術和理念,用於解決實際問題

這些員工並不侷限於專職BIM管理人員,更多的是業務部門的骨幹。這樣的培養方式,真正培養出一批掌握BIM與專業應用的複合型人才,而不只是一些少數會操作BIM軟體的操作人員。