本文是一篇建筑工程管理论文,本文通过借助BIM技术对体育馆建筑建立模型,制定钢结构安装方案以及屋面网架施工方案,对施工方案进行动画模拟,完成了方案优化,进一步探索BIM技术在复杂装配式钢结构项目施工中的应用。
第1章绪论
1.1研究背景和意义
1.1.1研究背景
改革创新在中国已走过四十多个年头,不管是文化建设还是经济建设都已上了一个崭新的台阶,如今,中国经济仍在稳步发展,农村人口不断向城市迁移,城镇化建设的进程在不断加速,城市化水平不断提高,与此同时,出现了大量高楼层、大空间、结构复杂、外立面美观等现代特色显著的建筑。随着中国经济水平的不断提高,人们对精神文明的渴求推动着文化领域的建设,因此,大型体育馆、博物馆、博览中心等公共建筑的建设迫在眉睫。目前,国内新兴的大型公共建筑与之前仅具有基本功能的建筑有所不同,新兴公共建筑不仅要求功能完善,还要求具有外观美观、设计新颖、结构复杂、立体空间大等特点,新建的大型公共建筑在追求美观的同时,与之相应的是这些项目对施工技术有一定的要求,项目的成本较高,施工周期较长[1]。新时代项目施工管理需要寻求新的突破,建筑企业的项目施工管理的水平有待提高,这对国内建筑企业来说,是全新的挑战。另一方面,进入21世纪以后,数字信息技术出现了巨大变革,并且在世界范围内掀起了数字化、信息化的热潮,BIM,即建筑信息模型,从概念的提出到应用的迅速发展,为建筑业的发展带来了勃勃生机,为促进建筑业发展给予了技术支持,为国内施工行业开启了新的建筑模式,为建筑行业开启新的篇章[2]。但相较于发达国家来说,现如今国内建筑行业的工业化、信息化程度相对落后,并且建筑项目的施工效益不高,在施工过程中,主要依靠施工人员的施工经验,特别是在钢结构构件的预制生产过程中,加工钢结构人员的技术经验和专业程度决定了制作钢结构构件的精度,若加工人员的技术经验、水平不足则难以有效地控制好精度[3]。
1.2国内外研究现状
(1)国外研究现状
BIM技术的发展最早可追溯到美国,发展至今已获得了不小的成就并初具规模,并且在美国各大施工单位、设计院的所有项目中都得到了应用,因此,美国建筑业协会及其政府相继制定了技术规范。2007年,《基于IFC标准制定的BIM应用标准》被美国国家建筑科学研究院发布了,即NBIM-US(National Building Information ModelStandard),是首个关于BIM应用的规范[15]。英国政府下属内阁建设办公厅(cabinetoffice)于2011年5月1日出台了《政府建设战略》[16],并且发布一系列强制应用BIM的文件,以保障所有设计院、建筑公司依据同一技术规范达到协同作业的目的,最终的目的是在英国推广BIM这项技术。目前国际上主流的用于建筑领域的信息技术相关软件都是被荷兰、挪威和部分北欧国家研究出来的,例如匈牙利的GraphiSoft公司研发出Archi CAD软件,而Tekla软件则是被芬兰的Tekla企业所研发出来的,这些国家最先接触并运用BIM相关软件进行设计,随后发行一系列的标准[17]。新加坡政府对BIM技术十分重视,2011年,新加坡的建筑管理署公布了关于建筑信息模型的发展规划,并明确提出了2015年前将BIM技术应用到整个建筑业[18]。2012年7月,日本BIM指南被日本建筑学会发布。2014年3月,日本国土交通省颁布BIM应用指南[19]。韩国政府通过制定BIM发展应用方针引导BIM技术的发展和应用,并出台一系列的政策促进BIM技术在全国范围内的应用[20]。
由于国外接触BIM技术的时间较早并且经过一段时间的发展,国外研究人员对BIM技术的应用进行各种尝试,在装配式建筑项目中首次尝试应用BIM技术并取得良好的效果,这一举措为BIM技术的应用开启了新的篇章,不少专家学者也因此开展了对BIM技术应用的研究,尤其是BIM技术在装配式建筑方面。
第2章BIM技术的应用介绍
2.1 BIM技术分析
在中国市场经济飞速增长、城市化进程不断加速的同时,建筑业的地位日渐凸显,并且在历经几十年发展之后取得了不错的成绩。不过在国内建筑业发展的过程中存在不少问题,比如建筑项目在施工时资源损耗较大,信息化程度偏低,进行工程项目施工管理时未制定合理、科学的管理措施[44]。因此,住建部开始着重关注建筑施工环节对信息化技术的应用,并且陆续颁布了有关政策,还向群众征集了推广应用BIM技术方面的意见。目前信息技术在建筑领域的应用水平已难以满足日渐加速发展的城镇化建设的需求,同时建筑行业也欠缺对现代化工程项目施工管理的技术应用,对此中国需改变传统观念,在整个建筑行业应用BIM技术来提升整体建造水平,促进BIM技术在建筑行业的推广应用,促进国内施工单位在工程项目施工管理的能力提升,并与BIM技术结合将施工单位具有的优势最大限度的发挥出来,以便更好的应对新兴建筑的挑战[45]。
2.1.1 BIM起源及概念
1962年美国研究人工智能的专家Douglas C.Englebart在《Augmenting HumanIntellect》中提出计算机创建三维模型的设想,定义有关实体参数建模的概念,是现代BIM技术的雏形。1975年,美国乔治亚理工大学的博士Chuck Eastman提出了“BuildingDescription System”概念,行业分析专家Jerry Laiserin向公众推广了BIM技术,从此,建筑信息模型这一种技术理念才被建筑行业广泛使用[46]。
BIM,也就是建筑信息模型(Building Information Modeling)。BIM数字化模型兼具物理和功能特性,贯穿建筑项目的全生命周期,进而使这类项目在策划、施工等所有环节都达到了减少资源消耗、降低成本支出以及提升效益的目的[47]。
2.2 BIM软件简介
BIM并非单独的某一款软件就能够说明,BIM技术没有特定的软件,而是依靠相关配套的软件为这项技术的应用提供支撑,并成功应用在实际工程项目中[52]。目前信息化发展速度不断加快,若相关BIM软件皆无发展、升级更新,那BIM技术就只能是个概念,不可能在应用领域产生较大的影响。因此,BIM软件应包括所有能促进BIM技术应用发展的软件,而不是局限于Revit软件。
2.2.1常见BIM软件归类分析
一款软件是否能作为BIM软件的重要标志是:符合BIM建筑信息模型的概念,使建筑工程项目增值。目前,全球各大企业都参与了对BIM软件的研发,国内的部分企业也迅速的参与进来,试图研发出本土的BIM软件。当前市面上存在各种各样的BIM软件,与BIM有关的国内外软件详见表2.1。
第3章塔里木大学体育馆建筑特点分析................................21
3.1工程项目基本概况....................................21
3.2工程项目特点....................................22
第4章BIM技术在钢结构安装中的应用案例........................23
4.1结合BIM技术制定钢结构安装方案.............................23
4.1.1常见钢结构安装方案.......................................23
第5章BIM技术在施工过程中的模拟应用......................39
5.1建立土建结构模型...................................39
5.2绘制管线模型及碰撞检测..........................................46
第5章BIM技术在施工过程中的模拟应用
5.1建立土建结构模型
Revit软件构建的建筑信息模型不仅对实际施工进行指导,还展现了施工阶段的真实情况,建筑信息模型通过划分施工分区、拆分施工构件、丰富场地设施等,使模型更符合实际施工情况[68]。
本文采用Autodesk Revit 2018软件建立体育馆项目的结构模型,依据CAD结构施工图纸来定义结构模型构件的参数,创建3D结构模型。打开Revit软件,在项目样板中选择结构样板,在项目浏览器中打开视图菜单,在立面视图中创建标高、楼层平面,在楼层平面导入CAD结构图纸,根据图纸绘制轴网,然后在各楼层平面中依次导入基础、柱、梁、板、看台等结构施工图。在大致熟悉结构施工图之后,绘制Revit软件族文件库中所没有的体育馆结构图元,绘制的图元主要有筏板基础、独立基础、结构的柱梁板、外围钢箱型斜柱、体育馆室外楼梯平台、体育馆室内看台及屋面网架等。建模过程如图5-1~5-6所示。
第6章结论与展望
6.1结论
本文针对结构复杂的装配式钢结构建筑,借助BIM技术将建筑、结构、机械(给排水、暖通、电气)图纸转换为3D模型,在Navisworks平台整合建筑、结构、机械(给排水、暖通、电气)模型,通过Clash Detective模块对模型进行管线的碰撞检测,在TimeL iner模块定义施工任务、进度参数等,形成4D实时施工模型(3D+施工进度),生成施工模拟动画。通过BIM软件(Tekla)对钢结构优化、深化,指导钢结构现场的实际安装,实现体育馆项目的全面增值。
本文以解决实际工程出发,针对塔里木大学体育馆钢箱型斜柱外倾角度为81°和67°,在Revit软件建立钢结构模型,利用模型可视化的特点,拟定钢结构吊装方案以及屋面网架施工方案,在Navisworks平台整合建筑、钢结构模型,结合施工进度横道图,形成4D实时施工模型(3D+施工进度),对钢结构安装方案进行模拟,对施工环