BIM在中建丽泽SOHO总包管理应用

客户：中国建筑第八工程局有限公司中建八局第一建设有限公司（前身为中国建筑第八工程局第一建筑公司）成立于1952年，是国有大型骨干施工企业。中建十强子公司之一。公司具有房屋建筑工程施工总承包壹级资质（十二五期间有望升为特级资质）、机电安装工程施工总承包壹级资质，建筑装饰装修工程设计与施工壹级资质及机电设备安装工程、地基与基础工程、建筑装饰装修工程、钢结构工程、消防设施工程设计与施工等5个专业施工壹级资质，预应力专业施工贰级资质（此项最高级为贰级），建筑幕墙、建筑智能化2个贰级资质。近年来，公司借助新体制新机制谋求更大的发展空间，各项经营业绩均实现快速增长，2006-2010期间,合同额年均增幅180%,主营业务收入年均增幅63%,利润年均增幅178%,人均收入年均增幅17%,2010年公司新签合同额已达135.48亿元。公司实施属地化的区域经营战略，经过多年的市场拓展，逐步形成了目前中、东、西相呼应的市场布局。公司总部位于山东省济南市，设有7个区域公司：济南分公司、青岛分公司、河南分公司、上海分公司、安徽分公司、广东分公司、北京分公司；3个专业公司：装饰分公司、安装分公司、基础设施分公司。从2010年承接合同额情况来看，合同额超过10亿元的有四个区域公司，其中两个区域公司合同额超过30亿元。案例：丽泽SOHO工程相关软件及解决方案：AutodeskAutoCADAutodeskRevitAutodeskInventorAutodeskNavisworksAutodeskCivil3DAutodeskInfraworksAutodeskVaultProfessionalAutodesk3dsMax客户证言：生命不息，创新不止，运用BIM，引领未来。——中建八局第一建设有限公司董事长李永明大力推行全员BIM，实现人人懂BIM，人人用BIM。——中建八局第一建设有限公司总工程师于科在丽泽SOHO工程BIM使用中，通过公司大力支持与欧特克客户服务团队及同行设计单位的交流学习，提升了项目BIM技术应用水平，推进了公司对与BIM的发展计划。——中建八局第一建设有限公司丽泽SOHO项目经理姬祥案例正文：绿色BIM·建造丽泽SOHO灵动之美BIM技术在丽泽SOHO项目总承包管理的应用项目概况丽泽SOHO总承包工程坐落于北京市丰台区丽泽金融商务区E04地块，东至骆驼湾东路，南至骆驼湾南路，西至丽泽中二路，北至丰台北路、丰北路西延。总用地面积30687㎡，其中建设用地面积14365㎡，地块北侧毗邻14号线地铁站，东侧毗邻16号线地铁站，地块内自西北向东南有一条贯穿整个地块的联通地铁14号线和16号线的地铁联络线待建。涵盖商业、办公等业态，地下4层，地上45层。建筑高度199.99m，落成后将成为北京丰台区地标建筑群中的重要组成部分。两座优雅旋转的塔楼紧紧相拥，四条扶摇直上的曲线，犹如巨龙盘旋飞腾，两百米高的中庭大堂，堪称世界之最。图1-1建筑展示图图1-2建筑展示图图2结构展示图工程特点及BIM要因分析工程特点核心筒外侧钢结构密集，钢结构分布在F1～F46层；外框钢结构分布于塔楼B2～F46层，以三道跨度为9m～38m弧形钢连桥连接。钢结构总用钢量约2.4万吨，钢连桥最大重量为127吨，钢骨柱钢骨梁交汇多、暗柱、暗梁和连梁部位钢筋密集、钢筋绑扎、混凝土浇筑难度大。靠近塔楼中部有10根斜向钢柱相互扭曲交错，直上女儿墙；钢柱通过转换节点沿结构造型进行交叉增减，形成双螺旋状中庭结构，外框圆管柱均为斜柱，尤其是靠近塔楼中庭位置10根钢柱倾角达到69.1°。楼层各个轮廓均呈弧形由大量弯曲构件组成，定位相对困难。BIM要因分析地铁联络线贯穿地下室在地下施工阶段，工程主要难点在地铁联络线的接驳施工。工序交叉多，施工难度大。地铁联络线及连通口的防水节点处理，必须采取可靠的措施，保证节点部位不渗漏；地铁施工期间采取有效的保护措施对地铁基坑及地铁结构进行防护，地铁降水期间采取必要的措施减少对本工程的影响。钢结构造型复杂且用量大本工程钢结构用量大，节点密集；三道跨度9~38m的钢连桥，跨度大；10根斜向钢柱相互扭曲交错，定位困难。深化设计工作涉及面广、专业多，与土建、机电安装、幕墙、装饰、电梯、擦窗机等均有联系；深化设计时需全面考虑钢结构与各专业的衔接，确保各专业工种的有序施工，因此钢结构深化设计与各专业之间协调是本工程的重点；外框圆管柱，核心筒内型钢柱、钢连桥、腰桁架、屋面桁架等需要深化设计时进行合理分段及确定合理的连接措施。异形幕墙本工程幕墙高度大、面积大、尺寸变化复杂、构件尺寸多样，深化设计工作量大，同时加工制造精度、安装精度控制也极为重要。流线型反对称曲面，异型鱼鳞幕墙包裹在丽泽SOHO结构外侧，1700余种曲面单元板块，结构复杂，施工难度大。机电深化量大机电主要集中于地下室，管线复杂易碰撞，深化设计量大。各个系统的机电管线布置复杂、交叉繁多，在设计图纸中都是分系统表示各系统的管线，缺乏统一规划，缺乏空间合理分配，当在现场施工中必定会造成管线布置方面的冲突；机电安装工程对整个建筑而言具有重要地位，而联合调试尤为重要，它是保证建筑使用功能正常实现、相互兼容的必要手段。各专业穿插施工多由于专业分包多，总包管理协调的内容除深化设计、进度、技术、质量、职业健康安全、成本、综合事务、竣工验收及资料等方面的全面管理外，还负责综合管线图及综合留孔图的绘制、成品保护以及现场临时设施提供、垂直运输设备提供、专业交叉协调等，总包肩负的责任非常之大。BIM组织与应用环境BIM应用目标BIM技术在本项目的应用主要在设计阶段，包括工艺及土建公用方案设计、工艺仿真分析、建筑性能分析、三维协同设计、管线综合分析、管线工程量统计等，力求以BIM技术解决二维设计难以实现的设计质量提升问题。实施方案在本项目实施开始前，先行制定了完整的BIM实施方案、BIM深化计划、BIM碰撞计划；各专业深化完成的模型，全部采用1：1实体仿真模型，立体展示施工现场，通各专业AutodeskNavisworks建模软件进行多专业碰撞检测，通过定义碰撞检测对象、精度，软件自动生成检测报告，成不同专业专业间的碰撞清单，并按照碰撞严重性进行分级。如果这些碰撞留到施工现场，必然会造成施工现场返工、重复协调、责任推诿的情况。团队组织为了更好发挥BIM在设计中的作用，团队的组织及团队成员的技能非常重要，只有扎实的技术基础，才有可能具备使用非常规手段进行创新的能力。本项目实施设置双设总，即项目设总与BIM设总并行，并在各专业下设专业设计负责人与BIM负责人，分管二维设计团队及BIM设计团队，团队间平行协同。应用措施为引导和规范BIM设计，中建八局第一建设有限公司编制了一系列BIM相关标准，在命名、颜色、深度、存储、协同、交付各方面加以指导，项目各参与专业严格遵照标准内容进行三维协同设计。协同应用基于服务器共享文件夹进行，不同项目不同阶段设置不同的存储区域，设立专门的数据管理员，对项目文件和人员权限进行设定，做到设计人有写入权限，配合设计人员有浏览权限，项目无关人员没有任何权限，保证模型数据的安全与可靠。软硬件环境本项目主要应用软件为欧特克公司建筑设计系列软件，包括AutodeskAutoCAD，AutodeskRevit，AutodeskNavisworks。基于BIM技术的综合管理应用BIM提升设计管控方案设计流线型反对称曲面，异型鱼鳞幕墙，建筑整体充满现代气息。200米中庭变曲率上升，堪称世界之最；巨型悬挑、不规则板边和钢结构施工复杂。整体轮廓设计灵感源于DNA双螺旋。标准层内部融合太极思想，刚柔并济；中庭钢结构造型异常复杂；巨型钢连桥跨度达38m。图3方案设计效果图抗震分析设计的单塔上部超大悬挑，结构扭转效应显著，导致单塔不稳定。为确保安全，项目建立BIM模型模拟整体结构。在进行抗震和风荷载模拟后，最终选择采用4道圆形腰桁架及连桥将单塔箍在一起。图4抗震分析设计力学分析本工程有四道与腰桁架相接的钢连桥，将塔楼的两部分连接成稳定体系。24层钢连桥跨度31米，截面高5.7米，重达127吨，是钢结构安装的重点。设计时根据有限元模拟结果提前做好起拱与反变形，确保结构挠度满足规范要求。图5结构力学分析深化设计1）各专业深化设计利用BIM技术，对各专业进行深化设计。图6各专业深化设计2）线上深化设计协作平台、线下参与方协同为确保深化设计沟通的通畅，项目自主开发云端协作平台，总包可通过平台进行BIM模型及其出图的线上修改、审批，限定完成时间，并与现场进度质量控制相结合。除通过线上协作平台，项目每日进行BIM日报跟踪，每周二召开BIM周例会，将线上提出的问题进行沟通解决，并形成BIM周报；且项目建立了微信沟通群，实时进行BIM问题的处理沟通等。图7深化设计沟通CIM助力特殊关键过程控制地铁联络线贯通地铁联络线贯穿地下室，工序交叉较多，难度大。在地下施工阶段，工程主要难点在地铁联络线的接驳施工。在接驳处需要模拟优化，与地铁施工单位讨论确定。图8地铁联络线钢结构施工深化模型助力精准吊装钢结构总用钢量约1.83万吨，钢连桥最大重量为127吨，钢骨柱钢骨梁交汇多。节点密集。外框钢结构分布于塔楼B2～F46层，以三道跨度为9m～38m弧形钢连桥连接。跨度大。靠近塔楼中部有10根斜向钢柱相互扭曲交错，定位困难。采用BIM技术进行构建预加工，利用中建八局第一建设有限公司自主研发的RFID物料追踪系统进行物料追踪，并利用二维码扫描技术明确安装位置等，安装前进行BIM预安装，再进行现场吊装，安装完成后进行3D扫描校核。图9BIM预安装鱼鳞幕墙CIM深化鱼鳞状异型幕墙紧紧包裹在丽泽SOHO结构外侧，1700余种曲面单元板块，结构复杂，施工难度大。通过建立模型、深化节点，并结合钢结构模型合模，提前确定连接点。在建造之前，将幕墙模型导入结构合模中，利用BIM系统的碰撞检测功能提前进行碰撞检查，由项目将碰撞点分类整理后提供给幕墙，在业主、监理的监督下，在设计院及总分包的协同下，进行幕墙的综合布置和空间位置的优化调整，以便初步消除由于设计错漏碰缺而产生的隐患。图10鱼鳞幕墙机电施工深化各个系统的机电管线布置复杂、交叉繁多；结构复杂，给预留预埋带来困难，提前做好BIM深化工作，进行管线布设、碰撞检测、净空优化，实现多专业协作。图12机电施工深化基于CIM的总包管理在超高层施工过程中，各专业相互交叉，以传统的2D图纸难以理解和检查。通过3D模拟和时间轴结合，可以模拟出具体施工过程，从而发现问题，找出需要优化的地方。工程结构复杂，在出正负零之后，核心筒弧度变化大，与钢结构联系紧密，运用4D施工模拟，还可以对分包进行技术交底，有利于对整个工序的理解，指导现场施工。图12施工模拟“BIM+N”创新突破BIM+商务成本管控通过中建八局第一建设有限公司自主研发的算量系统，基于模型直接导出工程预算量，生成清单报表，快速统计各施工阶段及流水段所需的材料，有效基于模型控制施工成本。图13算量系统BIM+3D打印+VR+3D扫描+云端VR技术通过将BIM模型导入VR进行漫游，近距离体验现场模型的直观感受，游走在建筑内部，感受建筑内每一个结构，每一个角落的设计与施工，让现场管理人员及非现场管理人员理解施工重点。通过建立安全模型，实现安全技术交底，工人进场后先进行VR安全技术交底，让工人通过VR技术有身临其境的感觉，从而让工人重视安全措施，从根本上解决安全事故，达到安全零事故。图14VR技术3D打印本项目结构复杂，各专业穿插多，钢柱节点处复杂多变，传统的技术交底无法对工人起到效果，运用BIM模型也不能达到工人所需的直观了解，项目通过建立BIM模型，将3D打印技术和建筑BIM模型结合，通过打印出建筑模型，对工人进行交底，将复杂节点打印出来，可以更直观的给工人展现出来，起到真正交底的效果。图153D打印技术3D背包扫描背包三维扫描系统，通过摄像头和传感器来对室内环境进行360度的扫描并记录，然后输出至建模软件中来构建整个建筑的室内3D模型。整套系统包括有不同方向的摄像头、激光测距仪、位置传感器等设备，技术方面的难题在于系统的体系解构、传感器的选择、误差校准、定位算法、数据整合等。背包三维扫描是传统三维扫描速度100倍，通过背包人的行走路程将扫描出来的模型实时传送到系统当中，最终将模型整合形成建筑物整体模型，通过背包三维扫描的照相功能可将建筑物周边的影像记录下来，最终整合到模型当中图163D背包扫描BIM云平台运用BIM云平台在线上浏览模型、参数、和照片等信息，实现现场和云端实时同步。通过平台现场完成进度、构件参数和质量验收情况一目了然。图17BIM云平台BIM在项目中的应用一、BIM建模BIM技术的每一项应用都基于模型，模型中包含大量信息，信息模型除建筑、结构、机电设备外，还包括施工模型、场地模型、工艺模型等，应用于不同目的的BIM模型或许需要特别建造和基于基础模型进行调整，以适应不同的技术要求。二、BIM应用情况BIM的工作流程非同于传统的设计方式，模型的创建需要建设各方的共同参与，同时又需要多款软件的协同合作。BIM团队作为BIM数据库与专业工程师的工作桥梁，通过软件建立起了丽泽SOHO中心工程的三维模型。模型综合了机电工程所有专业的管线、幕墙各系统的模型、精装模型、钢结构各构件模型，全部采用1：1实体仿真模型，立体展示施工现场，通各专业AutodeskNavisworks建模软件进行多专业碰撞检测，通过定义碰撞检测对象、精度，软件自动生成检测报告，成不同专业专业间的碰撞清单，并按照碰撞严重性进行分级。如果这些碰撞留到施工现场，必然会造成施工现场返工、重复协调、责任推诿的情况。三、应用效果通过运用BIM技术，在模型的应用过程中针对设计中的重点、难点进行模拟，寻找更加合理的设计解决方案。三维模型为二维图纸提供了审核与校验，并为二维图纸的深化设计提供帮助。本次BIM设计，将工艺设备模型与BIM模型整合在一起，解决了设计中常见的机电管线和幕墙碰撞问题，并对关键部位进行优化设计，将大部分的施工现场临时变更在设计阶段进行有效消除。图18机电深化模型图19钢结构深化模型四、施工模拟工期安排在超高层施工过程中，部分土建部位和其他专业相互交叉，以传统的2D图纸难以理解和检查。通过3D模拟和时间轴结合，可以模拟出具体施工过程，从而发现问题，找出需要优化的地方。工程结构十分复杂，在出正负零之后，核心筒弧度变化大，与钢结构联系紧密，运用4D施工模拟，还可以对分包进行技术交底，