BIM技术在重庆鱼洞体育馆项目的应用

重庆华熙LIVE•鱼洞体育馆项目01020304项目简介机电工程BIM应用BIM效益分析及总结钢屋盖施工BIM应用目录1项目简介1.1工程概况工程名称重庆华熙LIVE•鱼洞体育馆项目建设单位XX发展有限公司

设计单位

XX设计研究院有限公司工程地点重庆市巴南区巴南区体育场东侧

建筑面积115410㎡建筑高度35米建筑层数

体育馆地下1层，地上5层（包含5层夹层）；热身馆地下1层，地上2层；附属商业用房为坐落在体育馆二层平台的7栋单层建筑结构形式主体结构为现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构屋盖为钢桁架结构开竣工时间建筑功能体育竞技娱乐演出项目简介工程总用地面积98486m2建筑占地面积约40000m2地下室建筑面积29692m2钢结构屋面跨度126x109.2m984864000029692126x109.214个5.6个28个33个钢结构屋盖总用钢量约4000吨40000.6个标准足球场标准游泳池标准篮球场埃菲尔铁塔项目简介体育馆结构东西向长度约190m，南北向长度约170m，热身馆结构东西向长度约50m，南北向长度约60m，地下室外墙总长约900m。190m170m50m60m（1）

结构平面尺寸很大，属超长结构1.2工程重难点分析本工程体育馆屋盖为大跨度钢结构，长126m，宽109.2m，总体量约3000吨，承重达400吨。屋盖最大高差8.717m，约3层标准楼层高。109.2m126m（2）

体育馆屋盖为大跨度钢结构项目简介下弦典型节点上弦典型节点单个节点在间距为800mm的范围内焊接了45块异形钢板本工程钢屋盖最高点高度35.0m（单层大空间），上弦、下弦、腹杆共3358个杆件，截面种类有矩形管、圆管、H型钢、横置H型钢带下肋，截面种类、规格达20种。节点杆件交叉焊接复杂，施工难度大。（3）

钢结构节点复杂、施工难度大项目简介本工程性质为大型复杂公建项目，结构轮廓多为圆弧形，机电管线交叉纵横，深化难度大，施工复杂。（4）

机电工程施工复杂项目简介（5）安全文明施工管理要求高。项目简介本工程作为巴南区区级重点工程及重庆市市级重点工程，备受各级领导关注与重视。自项目进场以来，累计举行观摩检查活动约28次，参观人数约1600余人次。为提升公司品牌形象，充分发挥项目的窗口效应，对现场安全文明施工管理提出了更高的要求。2.3BIM应用策划根据本工程的工程特点，针对本工程最大施工困难——钢结构屋盖施工及最复杂的分项工程——机电工程，项目成立之初就对这两个分项工程BIM应用策划。分项工程BIM主要应用策划钢结构工程施工工况模拟钢结构构件深化设计及出图三维可视化交底机电工程碰撞检查管线深化设计及出图管线综合排布项目简介2.5BIM软件应用Revit土建及机电工程模型建立MidasGen钢结构施工工况模拟Tekla钢结构构件深化设计Navisworks机电工程应用项目简介2钢屋盖施工BIM应用项目运用revit建立土建结构模型，运用TEKLA建立钢屋盖模型，并进行整合，帮助项目施工人员直观了解分析两个专业施工的相互影响，最终确定预留轴线I-X2轴以内土建结构，满足钢结构中心区域的安转及整体提升要求。中心整体提升区域外围桁架整榀吊装区域2.1中心整体提升区域确定钢屋盖施工BIM应用计算模型

本次提升过程采用MidasGENV836有限元程序仿真分析。模型中标准荷载组合：1.0DL；基本荷载组合：1.573DL，其中DL为被提升结构构件自重。取荷载倍数1.1，动力倍数1.1，不均匀倍数1.3，故荷载分项系数取1.573。《重型结构和设备整体提升技术规范》GB51162-2016，规定被提升结构取荷载分项系数1.4<1.573，故满足要求。应力比云图2.2中心区域整体提升阶段仿真模拟验算钢屋盖施工BIM应用DXYZ变形分布反力分布图对原结构杆件进行加固及替换后（加固8根杆件，替换28根杆件），被提升结构杆件最大应力比为0.74<1.0,满足要求。第一次提升工况中结构最大综合变形13mm，最大竖向变形为13mm，支撑架间距25.2m，竖向变形为间距的1/1938，满足规范要求。钢屋盖施工BIM应用外围桁架安装顺序本次提升过程采用MidasGENV836有限元程序仿真分析。模型中标准荷载组合：1.0DL；基本荷载组合：1.4DL，其中DL为被提升结构构件自重。整个吊装阶段以施工步模拟分析为依据。

按照现场实际安装顺序，建立提升、安装、卸载阶段施工模拟模型，并验算各阶段钢结构应力及变形是否符合要求。钢屋盖施工BIM应用2.3外围区域安装阶段仿真模拟验算反力分布DZ变形分布最后阶段模型DXYZ变形分布

原结构部分杆件替换后（73根杆件），安装阶段杆件最大应力比为0.84<1,满足要求。安装工况中结构最大综合变形17mm，最大竖向变形为17mm。钢屋盖施工BIM应用本次卸载过程采用MidasGENV836有限元程序仿真分析。模型中标准荷载组合：1.0DL；基本荷载组合：1.4DL，其中DL为被卸载结构构件自重。整个安装阶段以施工步模拟分析为依据。卸载方法：整体同步卸载，即8个提升点同时卸载；卸载顺序：D01~D08同步卸载，以位移控制为依据，本次卸载验算以每次卸载高度约40mm为依据，共进行4次卸载。实际卸载工况按每次卸载高度10mm，计算按照不利工况每次卸载40mm进行验算。应力比云图DZ变形分布柱脚编号卸载前反力(kN)卸载后反力YkN)杆件最大应力比变形值（mm）D0117481315

D0221081575

D0320301575

D0416701315

D0517251315

D0621171575

D0721091575

D0817021315

总结

0.59-48第一次卸载计算模型结果汇总表钢屋盖施工BIM应用2.4卸载阶段仿真模拟验算第二次卸载计算模型应力比云图柱脚编号卸载前反力(kN)卸载后反力YkN)杆件最大应力比变形值（mm）D011315930

D0215751050

D0315751050

D041315930

D051315930

D0615751050

D0715751050

D081315930

总结

0.53-81DZ变形分布结果汇总表钢屋盖施工BIM应用第三次卸载计算模型应力比云图DZ变形分布结果汇总表柱脚编号卸载前反力(kN)卸载后反力YkN)杆件最大应力比变形值（mm）D01930440

D021050525

D031050525

D04930440

D05930440

D061050525

D071050525

D08930440

总结

0.51-117钢屋盖施工BIM应用结果汇总表柱脚编号卸载前反力(kN)卸载后反力YkN)杆件最大应力比变形值（mm）D014400

D025250

D035250

D044400

D054400

D065250

D075250

D084400

总结

0.60-151第四次卸载计算模型应力比云图DZ变形分布钢屋盖施工BIM应用

钢结构卸荷完成，钢结构屋盖竖向实际变形为150mm，满足设计要求。针对本工程钢结构结构特点，结构多由不规则钢构件组成。项目采用TEKLA软件进行建模，进行钢结构碰撞检查，最终生成二维图纸，指导钢构厂加工及现场施工。同时，每个构件均贴有各自的二维码，便于现场进行物料跟踪检查钢屋盖施工BIM应用2.5结构建模、出图并加工制作钢结构碰撞检查节点大样图节点实物图项目所有BIM成果均传至“e-建筑”平台，项目管理人员基于“e-建筑”平台通过手机、iPad等设备随时随地浏览钢结构模型，辅助项目的现场质量管理。通过“云建造”平台将该问题反映到“质量管理手机APP系统”，形成“互联网+”管理模式，方便现场管理。钢屋盖施工BIM应用2.6实时动态可视化质量验收“e-建筑”平台质量管理手机APP系统3机电工程BIM应用机电工程BIM应用3.1可视化交底针对制冷机房等管线复杂的施工部位，利用BIM模型进行多次三维可视化技术交底，采用漫游的方式，工程复杂部位一目了然，施工效果良好。BIM模型可视化漫游制冷机房模型图进行机电管线综合碰撞检测，并根据碰撞结果进行逐一综合排布深化。深化前深化后深化前深化后深化前深化后3.2机电管线碰撞检查机电工程BIM应用机电工程BIM应用3.3空间优化针对业主单位主要走道均无吊顶的做法，且要求走道空间“无限高”的要求，项目采用Navisworks针对此部位管线走向进行重新排布，通过三维模型向业主单位展示管线排布成果，将最初管线最低高度整体提升30cm左右，且大大增大管线排布的美观性。走道管线排布效果图机电专业采用REVIT软件进行深化设计，利用BIM进行管线综合排布。确认深化方案后，在软件中输出综合图及专业图，作为现场施工依据。机电BIM模型3.4管线深化及出图机电工程BIM应用将建筑结构模型与机电综合管线模型进行组合，导出平面CAD图纸，附机电管线标高，并根据管线型号逐一进行预留洞深化设计，最终形成预留洞CAD图纸。3.5机电预留洞口出图机电工程BIM应用4总结分析总结分析4.1经济及社会效益（1）降低施工成本，节省材料用量：BIM技术的应用，极大的提高了现场施工效率，最大限度的做到了物尽其用，整体降低了现场施工成本。（2）工期保障：BIM技术的深度应用，加强了现场管理人员对施工过程的预判，避免了传统工艺无法避免的返工等问题，保证了现场施工进度。（3）质量保证：BIM技术对构件的优化设计，保证了构件一次成型，极大提高了构件加工精度，同时提高了现场质量管理的效率。（4）安全保证：BIM技术对钢结构屋盖施工工况进行了模拟分析，对设计单位尚未考虑周全的施工工况进行了补充，保障了屋盖钢结构的施工安全。总结分析4.2持续改进及下一步计划（1）持续改进：