長沙梅溪湖工程BIM應(yīng)用

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，北京城建集團(tuán)在承擔(dān)的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。

項目概況

北京城建集團(tuán)承擔(dān)的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)101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、物的浪費和延誤工期的損失。

北京城建長沙梅溪湖工程全過程應(yīng)用BIM技術(shù)

應(yīng)用宗旨：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：

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。

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。

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。

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，二維圖紙無法真實表現(xiàn)結(jié)構(gòu)特點，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。

BIM技術(shù)在梅溪湖項目應(yīng)用的實例分析

如大劇院前廳環(huán)梁勁性結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點鋼筋的排布。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。

易控制。因梁柱節(jié)點鋼筋密集多達(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。

（責(zé)任編輯：奚雅青）