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BIM技術施工方案優化分析

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BIM技術施工方案優化分析

發布日期:2020-08-01 00:00 來源:http://www.comom.cn 點擊:

 施工方案與工程成本、質量、進度等因素緊密相關,但在實際施工方案編制中,大部分技術人員往往憑借自身經驗編制,忽視了不同項目在地質、自然條件、周圍環境、人物機具供應等多方面的差異,進而影響施工質量。對此,應積極采用BIM技術,使施工方案得到有效的優化,促進建筑工程的精細化發展。 

中宏建設集團

上世紀70年代,BIM技術在美國誕生,將建筑項目中的全部信息匯集在同一個模型之中,包括構建信息、幾何特性、功能要求等,該模型還可對施工進度、建造過程等進行模擬和控制。通過將工程項目中的設計、施工、運營、維護等全生命周期參數輸入到BIM模型之中,形成一個完整的信息載體,即可通過3D形式將建筑外觀模擬出來,幫助各參與方更好地理解項目設計情況,清楚設計意圖,檢查設計中存在的矛盾與碰撞等不良情況。與以往常規的建造模式相比來看,BIM技術具有以下獨特的優勢,具體表現為,BIM技術為三維數字化模型;通過3D模型為各參與方展示“真實的建筑”;施工前反復模擬,完善施工工藝,彌補施工漏洞;BIM技術采用工廠化的成本控制,可精準預測任意構件的價格;在工作協調性方面為可視化設計。而常規建造技術為二維平面設計圖;通過設計交底,憑借專業知識,了解建筑平面、剖面關系;采用一次性施工模式;動態控制,效果欠佳;在工作協調性方面為分專業、分工種。 2BIM技術在施工方案優化中應用措施 BIM技術在工程施工方案優化中主要體現四個層面,分別為施工流程、施工場地布置、施工設備和施工技術方案。以工程實際為例,對BIM技術的應用措施進行分析和闡述。

北京機場軌道線路作為新機場與中心城連接的交通樞紐,其定位為直達、快速、高品質軌道交通專線,線路全長為41.36km,高架區間全長為16.209km。本標段作為高架共構結構區間,總長度為6444m,共構段采用軌道交通與高速公路共線模式,全長為5452m。該段采用BIM技術進行設計與施工,確保工程項目的順利高效完成。 

實際應用

(1)施工流程的優化。在BIM技術優化過程中,需要對項目相關資料、合同等信息進行收集,制定出合理的總體目標方案,涉及到質量、進度、安全等多方面目標,并制定出相應的合同措施、組織措施、經濟措施。根據項目特征利用BIM技術進行模擬分析,對施工方案的合理性進行驗證,確定最終的施工方法。在實際方案編制中,采用BIM技術完成施工場地、施工設備、施工方案等各項工序的模擬與優化,最終確定出最為經濟合理的施工方案,具體流程如圖1所示?;贐IM技術的施工方案優化分析說明了BIM技術具有獨特的優勢。以工程實際為例,從施工流程、施工場地布置、施工設備、施工技術方案優化等方面對BIM技術在施工方案優化中的具體應用加以闡述,提高了方案的科學性,使工程獲得更多的經濟效益。關鍵詞BIM技術;施工方案;優化;應用措施 

(2)施工場地布置的優化。合理的施工場地布置不僅可確保工程的順利進行,還可提高工程經濟性。如若場地布置不合理,施工面臨諸多坎坷則會延長工期,造成人力與物力上的浪費,更重要的還會降低勞動生產率、誘發不安全因素。對于高架共構段來說,施工工藝較為復雜,應合理地布置施工場地,縮短機械設備到場的運輸距離,從而降低運輸成本、提高環境效益。BIM技術的應用可有效克服以往二維空間中信息集成困難等問題,將場地相關信息輸入到BIM模型中進行集成,并展示給管理人員,由管理人員對施工場地進行整體布置,使作業空間得到充分利用。另外,BIM技術的應用還具備模擬功能,可針對不同階段機械轉移、構件搬運等進行模擬,從而實現對場地布置的優化,提高施工流暢性。采用BIM主流軟件Revit對場地進行布置和優化。Revit建模軟件可合理設置地形工具欄,對施工現場、周圍場地、環境信息模型等進行構建,對場地地形進行繪制,科學規劃機械設備區、構件堆放區、車輛清洗區、鋼筋加工區、工人休息區等。待場地全部規劃完畢后,構建相應的空間模型,如機械設備、鋼筋加工、項目部等,使施工場地得到科學合理地優化布置。 

(3)施工設備的優化。在本項目中,高架共構段后架梁施工屬于有限空間架梁,應與預制箱梁的自重、長度、架橋機吊裝高度等因素相結合進行施工,故而應對常規架橋機進行優化設計。對天車橫梁、走行輪箱進行設計時,可不考慮旋轉座與平移座,將天車橫梁的端部截面朝上收緊,在橫梁的內部設置輪箱鉸座,并以銷軸為中介,將天車橫梁與走行輪箱連接起來,盡量降低輪箱底部與天車橫梁上方間的距離,從而使架橋機的高度降低。在優化完畢后,依據施工現場情況與設計圖,對架橋機架梁過孔施工方案進行編制。與BIM技術相結合,對架橋機進行施工模擬,通過驗證、分析等方式,使該設備充分滿足施工需求,切實保障施工安全。在利用BIM技術對施工設備進行優化時,對于多種設備均與施工要求相符合的情況,可充分發揮BIM技術優勢,從中選出最佳機械設備,提高工程經濟效益。利用該技術還可對施工機械參數與施工要求是否相符進行判斷,并重點模擬關鍵部位,使施工安全性得到顯著增強。與此同時,利用BIM建模提高設備通用性,為施工工藝相關技術與數據積累提供更多便利。 

(4)施工技術方案的優化設計。在本項目中,為了防止在冬季施工過程中,上蓋梁受到天氣因素產生不利影響,因此可先對橋梁上部進行施工,然后對架梁進行施工。借助BIM技術,通過動畫形式展示出有限空間內吊裝箱梁方案的合理性,進而提高技術支持。與現階段結構特征、可施工空間、設計情況等多項因素相結合,利用BIM技術進行模擬施工,并對施工技術方案進行優化設計,事先將各類施工工序中存在的矛盾與碰撞等問題進行解決,確保整體工程的順利完成。本工程的施工技術方案包括施工方法、組織工序、施工機具等方面。在共構結構中包括上蓋梁、樁基、中橫梁、下墩柱、橋墩承臺等,其中在中橫梁上應設置預制箱梁,將公路箱梁與上蓋梁連接起來。在常規的施工方案中,對中橫梁進行現澆后設置預制箱梁,然后對上蓋梁進行施工,架設公路箱梁。由于項目工期較為緊張,如若全線均采用常規設計方案,則難以在規定的工期內保質保量地完成。因此,需要對施工方案進行優化設計。待上蓋梁與中橫梁均施工完畢后,將軌道預制箱梁設置在下部有限空間中,對BIM方案結果進行驗證,架梁施工橋墩更加平穩,縮短了工程期限,工程的經濟效益得到顯著提升。與此同時,BIM技術的應用還可對施工過程進行模擬,從預制箱梁出場到吊裝施工完畢,對其中存在的碰撞、矛盾處進行檢查,分析和預測施工中可能出現的問題,并提出解決方案,提高整體施工方案的科學性與高效性。管線碰撞檢測如圖2所示。在工程方案優化的綜合效益方面,BIM的投入與收益并非完全量化,在對BIM效益進行計算時,可利用投資利潤率指標對BIM的直接效益進行衡量。為了提高數據精準性,引入ROI作為稅前利潤與總投資額的比例,由于工程的周期較短,不考慮資金時間價值,根據工程實際需求進行優化后,效益情況可用公式表示為:ROI=T-CC式中,ROI為稅前利潤與總投資額之比;C為BIM技術的投入成本;T為BIM技術的收益。

 結論 綜上所述,為了在規定時段內保質保量地完成工程項目,應積極引入BIM技術,通過3D形式將建筑外觀模擬出來,檢查設計中存在的矛盾與碰撞等不良情況,并及時修正,使工程的經濟效益最大化,促進建筑工程健康高效發展。術在施工方案優化中的應用研究[J].建材世界,2016,37(2):67-71.

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