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    中航技研發展示中心項目BIM應用案例賞析

    中航技研發展示中心項目BIM應用案例賞析

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    中航技研發展示中心項目工程體量大、專業系統復雜,管線多,由于受結構高度影響,管線安裝空間需一次再次的壓縮,按原設計二維平面圖紙已不能進行專業管線的預控及安裝,存在大量的管線交叉、沖突問題。



    利用BIM相關軟件對管線密集的地下室走廊、消防泵房、給水機房、制冷機房、空調機房等重點部位進行二次深化設計,進行專業管線三維透視,大量解決了管路的交叉、沖突問題,解決了機電專業與土建、機電專業之間碰撞問題,解決了吊頂標高問題,安裝后各專業管線布置合理、外形美觀,得到了設計的認可和業主的好評,取得了一定的社會效益和經濟效益。


    工程簡介


    中航技研發展示中心位于北京經濟技術開發區核心區57C2、57F2地塊,項目整體規劃包含企業總部辦公樓、研發寫字樓、五星級酒店、模擬展廳、備件庫房及配套商業系列組成。其中,中航技總部辦公樓和酒店兩棟高層建筑頂部采用大型鋼結構屋蓋將兩單體建筑相連,以“開啟世界之門”為主題設計理念,壯觀的空間結構,匯集空間動態感,寓意著門的開啟。工程建成后,作為開發區地標性建筑,將成為北京東南的瞭望之門。


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    本工程總建筑面積達16萬平方米,主要由總部辦公樓、商務酒店、研發辦公樓D座、裙房3(含商業及職工服務中心)、備件庫房等單體建筑組成。其中,總部辦公樓、商務酒店建筑面積93000平方米,地下2層、地上21層,建筑高度為99.95m。

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    各單體工程基礎類型均為筏板基礎,主體結構為框架剪力墻結構,總部辦公樓和商務酒店屋頂屋蓋為巨型鋼結構。工程抗震設防烈度8度,抗震等級均為一級。


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    電氣工程包括變配電系統、電力配電系統、照明及應急照明系統及建筑物防雷、接地系統等。電源由兩路10KV電源和一路1000KW柴油發電機組供給。


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    給排水及采暖工程包括生活給水系統、中水回用系統、生活污廢水系統、雨水排水系統、冷卻循環水系統、消防系統等。生活給水由1#、2#兩個供水機房供給,分為5個區供水,最高日用水量223.22m3/d,最大時用水量29.6m3/h。


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    通風與空調工程包括空調水系統、空調風系統、送排風系統、防排煙系統、熱水采暖系統等。供冷、供熱源位于地下二層1#、2#、3#冷凍站,總冷負荷18012KW,總熱負荷9949KW。


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    工程重難點


    1、工程結構復雜,形式多樣。超大鋼結構屋頂,水平投影面積達5000余平方米,總用鋼量達2700噸,為超限結構,國內罕見。


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    2、總部辦公樓與商務酒店頂層連接部位為超大鋼結構屋頂,平面投影面積達5000余平方米,總用鋼量達2700噸,結構平面呈非對稱扇形布置,最大跨度達90米。為了解決結構的抗震設防要求,在大屋頂下弦兩端,共設置15個滑移支座和12個鉛芯橡膠固定支座,在地震作用下,大屋頂將隨著地震波的震動頻率,水平滑動,以削弱地震造成的破壞。如此復雜的結構體系,經業內權威專家鑒定,為超限結構,國內罕見。


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    3、機電專業系統多、管線多、各專業管線規格大、管線路由集中,管道布置占用空間大,管道合理排布困難,綜合支、吊架設計安裝困難。


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    4、工程地下室主梁下返高度較大,影響專業管線安裝空間,尤其是地下一層走廊等管路,即使不考慮安裝管線之間的間隙,也無法滿足使用標高要求。


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    BIM技術應用特點和創新點


    在中航技研發展示中心項目BIM應用中,我們總結了5方面的應用特點及創新點。


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    1、協同優化設計


    本項目涉及十余個專業,項目部利用Revit系列軟件的協同設計優勢對管線進行綜合優化設計,在AutodeskNavisworks軟件中隨時進行整體碰撞檢查,做到了機電各專業之間、機電專業與土建之間碰撞幾乎為零,大大降低了因管線碰撞造成的施工返工。應用BIM技術后,管線安裝所需人工及材料與應用BIM技術前對比,節省人工369個工日,節省主材38242元。


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    2、利用BIM模型進行直觀的技術分析


    利用BIM建模實現了建筑物真實的三維模擬,而且實現了在“平、 立、 剖” 面圖之間的真正聯動, 任何對平面圖的修改, 都會自動地反應到立、 剖面圖中。在技術研究中充分利用這一優勢,能夠更直觀、生動地指導施工操作。


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    3、圖形算量、材料統計


    根據所建模型生成材料計劃表,與人工算量進行對比,檢查差距并分析原因,確保了材料用量的準確,提高了成本管理質量。以線槽安裝為例,BIM材料計劃表生成量,線槽7527米,管件526個,實際使用量,線槽7690米,管件569個,線槽實際使用量與BIM計劃量比值為1.02:1,管件實際使用量與BIM計劃量比值為1.08:1。


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    4、建立設備組庫


    建模時軟件自帶族庫有限,為了建立完善的模型,BIM小組建立了補充族庫,到目前已積累了200多個族的族庫,最終形成了企業內部族庫,以備其它工程建模時應用。


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    5、利用BIM提高工作效率


    利用BIM軟件進行管線綜合深化設計、電腦算量功能以及技術交底等,大大提高了管線安裝一次成優率,提高了材料計劃的準確度,提高了整體施工效率。利用BIM技術后,基本把安裝過程中的問題提前解決,通過合理的安排施工流水,地下二層整體工期提前37天。


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    BIM實施過程


    1、BIM實施計劃


    實施計劃:本項目主要分為以下幾個階段進行實施。計劃時間2013年12月5日——2014年11月30日,具體進度根據實際情況進行調整。


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    2、BIM實施內容


    根據本工程特點及難點,項目部經過相關會議討論,決定對以下消防泵房等6個重點部位進行BIM模型建立。


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    3、BIM實踐路線


    根據BIM實施計劃及內容,討論并構思總體BIM實施方案路線如下:


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    (1)明確建模思路和原則


    大管優先。因小管道造價低易安裝,且大截面、大直徑的管道,如空調通風管道、排水管道、排煙管道等占據的空間較大,在平面圖中先作布置。


    有壓讓無壓。無壓管道,如生活污水、糞便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水,因此,水平管段必須保持一定的坡度,是順利排水的必要和充分條件,所以在與有壓管道交叉時,有壓管道應避讓。


    金屬管避讓非金屬管。因為金屬管較容易彎曲、切割和連接。


    電氣避熱避水。在熱水管道上方及水管的垂直下方不宜布置電氣線路。


    消防水管避讓冷凍水管(同管徑)。因為冷凍水管有保溫,則有利于工藝和造價。


    低壓管避讓高壓管。因為高壓管造價高。


    強弱電分設。由于弱電線路如電信、有線電視、計算機網絡和其它建筑智能線路易受強電線路電磁場的干擾,因此強電線路與弱電線路不應敷設在同一個電纜槽內,而且留一定距離。


    附件少的管道避讓附件多的管道。這樣有利于施工和檢修,更換管件。各種管線在同一處布置時,還應盡可能做到呈直線、互相平行、不交錯,還要考慮預留出施工安裝、維修更換的操作距離、設置支、柱、吊架的空間等。


    劃分各專業空間層:按功能性進行劃分,送風防排煙主要集中在上方;橋架主要為引下至配電柜體中;噴淋管道為預作用噴淋。因本工程層高低,業主要求節約空間。綜上考慮,盡可能的將風管與橋架水平排布,如果空間不足,則風管在上方,線槽在下方。噴淋在大梁下200mm安裝。


    (2)管道密集部位深化設計:對管線密集的走廊、管廊等部位深化:先在二維圖上進行斷面剖切,根據管道布置原則排出水、電、風三個專業管線的相對位置再進行建模。對于管道走向上管線數量和走向有變化的,需要分段做多個剖切面進行布置。


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    (3)對管線密集的走廊、管廊等部位深化:先在二維圖上進行斷面剖切,根據管道布置原則排出水、電、風三個專業管線的相對位置再進行建模。對于管道走向上管線數量和走向有變化的,需要分段做多個剖切面進行布置。


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    建立了消防泵房、中水泵房、冷凍機房、變配電室等設備機房模型。


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    (4)繪制專業模型:使用AutodeskRevit軟件建立模型,將一臺電腦作為中心文件存儲獨立使用。分專業(建筑結構、電氣、給排水、消防、通風空調)建立各自工作集,分別建立各專業模型,利用協同辦公及時發現交叉碰撞問題,提前解決。


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    整合成最終模型,為后期現場施工提供管線綜合定位圖及可視化展示,從而指導施工作業。


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    (5)碰撞點檢查及制作碰撞報告:模型建立完畢,將中心文件導出為Navisworks文件,在Navisworks軟件中檢查碰撞點,并導出碰撞報表;各專業根據碰撞報表,查詢Revit中的碰撞點,并且各專業根據施工安裝原則進行相應的管線調整;在Navisworks軟件生成碰撞三維圖,在CAD平面圖中找出碰撞點位置。


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    經碰撞檢測共發現1842個碰撞點,碰撞點統計如下表:


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    總結:初步設計深度及設計之間的溝通是至關重要的,通過BIM技術可解決平面圖中無法直觀看到的交叉碰撞。


    制作碰撞報告表,便于與設計、建設單位溝通,BIM小組分專業制作統一碰撞報告表,將所有問題全部匯總后,制表成冊,找出碰撞點,并提出可行性解決方案,再向建設單位、設計單位上報,以便于高效地解決問題。


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    碰撞報告主要由圖紙名稱、問題位置、問題描述、涉及專業、優化建議等部分組成,并且有三維圖與施工平面圖紙對比,最終將由設計單位、建設單位確認。


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    (6)碰撞點優化調整:經碰撞檢查,根據管道布置原則對碰撞點進行優化調整,調整整后的管道符合設計要求及規范規定。


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    (7)BIM工程量計算:本工程項目使用BIM技術按需對項目進行基本材料計算統計。利用計算機三維模型所形成的大量信息數據庫,這些信息在工程中進行動態變換調整。分專業、分種類,進行多樣式材料統計??砂垂艿?、配件、附件等方式進行統計,通過靈活分類組合使得工程量計算精細、準確。


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    4、實施效果對比:施工過程中嚴格按建立的模型進行施工操作,通過檢查驗收,安裝完成的管道與模型對比,基本一致,達到了預期目的。


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    BIM應用體會


    1、在施工前根據設計圖紙,建立立體模型,模擬施工,相當于一次精確的圖紙會審,提前發現圖紙存在的問題,這樣可以提早與設計溝通解決設計中沖突的根本問題。


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    2、對于結構復雜的工程,可以先通過建立立體模型,直觀的發現施工過程中難點和需要注意的環節,從而編制更加科學的施工方案,制定合理的施工措施,安排合理的工序作業,保證工程質量,減少返工浪費。


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    3、通過本次BIM技術應用,項目一開工進場后就需要BIM小組駐場,對整個工程進行建模,并根據施工過程中的變更情況及時調整模型。


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    4、本項目的BIM應用雖然取得了一定的成效,但在諸如安全生產、進度管理等綜合管理的方面應用還不夠,在以后我們將繼續加強綜合管理及平臺建設方面的應用力度。


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    (責任編輯:何雯麗)



    延伸閱讀:

    大連灣海底隧道項目BIM技術應用 工程交付運營過程中的BIM 裝配式住宅項目中的“BIM+”(二)

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    [責任編輯:Susan]

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