基于BIM技术的大型异形公共建筑智慧建造研究与应用

分类：论文范文 发表时间：2022-06-08 08:36

　　【摘要】随着科技进步和社会的发展，新建公共建筑逐渐呈现出面积大型化、功能复杂化、造型多样化的特点，这对建筑施工行业提出了更高的要求，如何通过信息化手段助力施工生产成了人们探索的方向。自智慧建造的概念被提出以来，人们对于它的相关研究就从未停止，而BIM技术经过近20年的发展，将建筑信息化推向了一个新的高度，也为智慧建造提供了新的方向。本文以成都自然博物馆为例，从标准化模型搭建、基于BIM的施工组织设计优化、基于BIM的钢结构工程智慧建造、基于BIM的机电安装工程智慧建造、基于BIM的幕墙工程智慧建造、基于BIM的集成管理平台应用6个方面介绍了BIM技术在大型异形公共建筑智慧建造过程中的研究与应用，为智慧建造助力施工生产提供了解决方案。

　　【关键词】建筑施工;智慧建造;建筑信息模型;异形建筑

　　引言

　　随着科技进步和社会的发展，人们对于建筑物多元化的需求越来越高，新建公共建筑逐渐呈现出面积大型化、功能复杂化、造型多样化的特点，这对于建筑施工行业提出了更高的要求。传统建造方式和管理模式在科技高度发展的今天，往往难以满足智慧建造和精细化管理的需求，而近年来，随着BIM技术的发展，建筑业迎来了新的发展机遇。从单纯的建筑信息模型，到BIM与VR、GIS等技术相结合的“BIM+”应用，再到以BIM为核心的数字化建造，信息技术与建筑业发展的融合取得了突破性进展。本文以成都自然博物馆施工为例，对基于BIM技术的大型异形公共建筑智慧建造做进一步的探讨。

　　1工程概况

　　1.1项目简介

　　成都自然博物馆项目位于四川省成都市成华区成华大道十里店路以东，二仙桥东三路以北，成都理工大学西侧，总建筑面积50520m2，地下一层，地上四层。其中，地下建筑面积14688m2，地上新建建筑面积31856m2，老馆加固改造面积3591m2。成都自然博物馆整体造型新颖独特，其设计灵感源自四川地区“连峰去天不盈尺，枯松倒挂倚绝壁。飞湍瀑流争喧豗，砯崖转石万壑雷”的独特地理盛景，致敬蜀山、蜀道、蜀水，以抽象的建筑造型，重现伟大的自然盛景。

　　1.2项目重点难点分析

　　(1)场地狭窄，现场临时场地有限。平面不规则、空间不规则结构施工组织顺序及质量、工期保障难度大。

　　(2)地上钢结构造型复杂、跨度大、施工工艺复杂，质量控制、安全保障要求高。

　　(3)幕墙造型新颖独特。国内首创双层异形幕墙设计，内幕墙为铝板，外幕墙为干挂石材幕墙，中间空隙容纳LED照明系统和检修马道，施工难度大。(4)建筑内部空间形势复杂，机电系统繁多，地上管线须穿越钢桁架，管线排布难度大，末端定位困难。作为地标建筑，功能及观感质量要求高，对于机电安装及装饰装修都提出了较高要求。

　　2应用路线

　　2.1标准化模型建立

　　完整的BIM模型是实现基于BIM技术智慧建造应用的基础，一个完整的建筑信息模型应包含两部分内容，一是完整的三维模型本身，二是三维模型中所包含的完整信息，即满足工程应用中对于模型精度和信息深度的要求。由BIM负责人负责收集、整理设计院下发的图纸，并对图纸版本、设计变更及收发文进行总控，保证所有参与人员信息的一致性和对称性。各专业工程师收到图纸后，按照建模标准的要求对各专业BIM模型进行创建，并保证模型的几何精度和信息深度满足各阶段要求。

　　2.2基于BIM的施工组织优化

　　施工组织设计，是用来指导施工组织与管理、施工准备与实施、施工控制与协调、资源配置与使用的全面性技术、经济文件，是对施工活动全过程进行科学管理的重要手段[2]。针对本项目重点难点，通过BIM技术优化施工组织设计，主要表现在以下几个方面:

　　(1)基于BIM的施组平面布置优化对各阶段施组平面进行三维建模，充分利用BIM可视化和可优化性的特点，优化水平方向和垂直方向的交通组织，立体规划生活区、办公区、材料加工区、材料堆场、施工道路、大型机械设备、临水临电的布置[3]，使施工总体部署更加科学合理，最大程度地提高生产效率。

　　2)基于BIM的施工模拟通过BIM模型与施工进度计划相关联，可以实现工程全阶段的虚拟建造，根据工程各种具体条件，优化施工方案、施工流水、劳动力组织和技术组织措施等，为指导开展紧凑、有序的施工活动提供依据[4]。在施工过程中，也可作为工程进度的形象控制目标，通过无人机、全景相机等设备采集各阶段现场实际形象进度信息，与同阶段虚拟建造模型进行比对，及时发现偏差并采取合理的应对措施，调整作业安排，实现进度的动态管控。

　　(3)基于BIM的工程量统计将成本及相关材料资源数据录入到模型当中，在进行施工模拟的同时也可实时查看在各个时间节点和施工段相关资源的投入情况[5]，直接为组织材料、机具、设备、劳动力需要量的供应和使用提供数据[6]。

　　3效益分析

　　3.1经济效益分析

　　通过基于BIM技术的智慧建造应用，有效提升了项目的精细化管理水平、施工质量及施工效率，图18基于平台的BIM模型轻量化浏览保障了项目施工误差控制及美观度要求，避免了后期拆改和粗放施工导致的材料、设备、劳动力浪费，为项目创造直接经济效益200.13万元，节约工期40天。

　　3.2环境效益分析

　　通过机电管道，钢结构网架，幕墙龙骨、铝板、石材等构件的场外预制，减少了现场加工、焊接和涂装作业，减少了环境污染和资源的浪费，也减少了施工现场高空作业的时间，改善了工人劳动环境，做到了真正的“绿色施工”。通过智慧平台应用，在关键部位布置实时环境在线监测系统，实时监测现场环境状况，并可针对可能出现的污染及时采取措施，做到了环境保护的前置。

　　3.3社会效益分析

　　成都自然博物馆填补了西南地区综合类自然博物馆的空白，将对外讲述西南地区，从喜马拉雅山脉到四川盆地广阔地域的自然演变和历史进程。未来，标本典藏、科学研究、展览展示为其基本功能，文化休闲为其延伸功能，共同为科普教育服务。通过成都自然博物馆智慧建造相关应用，保障了成都自然博物馆能够如期开放，让世界人民了解文化的同时，也让世界人民了解建造水平的提升。成都自然博物馆智慧建造的成功应用也对今后大型异形公建项目的开展起到了引领示范作用。

　　4结语

　　对于建筑施工行业来说，智慧建造意味着在建造过程中充分利用智能技术及其相关技术，提高建造过程智能化水平，实现管理水平与施工质量的双提升。本文从6个方面总结了BIM技术在大型异形公共建筑智慧建造中的应用，为今后项目智慧建造的落地实施提供了参考。目前我国在智慧建造领域总体尚处于初级阶段，基础理论仍待突破，集成化应用仍有很大发展空间，相信随着社会的进步和科技的发展，BIM技术和智慧建造领域的应用将会越来越广泛、全面。

　　参考文献

　　[1]曹少卫，王伟，杨志强，等.基于BIM集成管理平台的房地产项目协同建设研究[J].土木建筑工程信息技术，2019，11(2):59-69.

　　[2]余群舟，刘元珍.建筑工程施工组织与管理[M].北京:北京大学出版社，2006，10-11.

　　[3]王斌，武衡山，谢酉峰，等.BIM技术在市中心狭小场地工程项目管理中的应用[J].山西建筑，2019，235-237.

　　[4]姚玉娟，伊丽丽.建筑施工组织[M].武汉:华中科技大学出版社，2013.

　　[5]冯为民，胡靖轩.BIM技术在超高层住宅穿插流水施工中的应用[J].施工技术，2016，68-73.

　　[6]熊群英.论建筑施工组织及进度管理[J].现代企业教育，2014(14):16-16.

　　田仲翔1严心军1张涛1刘丕先2张超甫1

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