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BIM技术施工方案优化分析

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BIM技术施工方案优化分析

发布日期:2020-08-01 00:00 来源:http://www.cvdio.com 点击:

 施工方案与工程成本、质量、进度等因素紧密相关,但在实际施工方案编制中,大部分技术人员往往凭借自身经验编制,忽视了不同项目在地质、自然条件、周围环境、人物机具供应等多方面的差异,进而影响施工质量。对此,应积极采用BIM技术,使施工方案得到有效的优化,促进建筑工程的精细化发展。 

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上世纪70年代,BIM技术在美国诞生,将建筑项目中的全部信息汇集在同一个模型之中,包括构建信息、几何特性、功能要求等,该模型还可对施工进度、建造过程等进行模拟和控制。通过将工程项目中的设计、施工、运营、维护等全生命周期参数输入到BIM模型之中,形成一个完整的信息载体,即可通过3D形式将建筑外观模拟出来,帮助各参与方更好地理解项目设计情况,清楚设计意图,检查设计中存在的矛盾与碰撞等不良情况。与以往常规的建造模式相比来看,BIM技术具有以下独特的优势,具体表现为,BIM技术为三维数字化模型;通过3D模型为各参与方展示“真实的建筑”;施工前反复模拟,完善施工工艺,弥补施工漏洞;BIM技术采用工厂化的成本控制,可精准预测任意构件的价格;在工作协调性方面为可视化设计。而常规建造技术为二维平面设计图;通过设计交底,凭借专业知识,了解建筑平面、剖面关系;采用一次性施工模式;动态控制,效果欠佳;在工作协调性方面为分专业、分工种。 2BIM技术在施工方案优化中应用措施 BIM技术在工程施工方案优化中主要体现四个层面,分别为施工流程、施工场地布置、施工设备和施工技术方案。以工程实际为例,对BIM技术的应用措施进行分析和阐述。

北京机场轨道线路作为新机场与中心城连接的交通枢纽,其定位为直达、快速、高品质轨道交通专线,线路全长为41.36km,高架区间全长为16.209km。本标段作为高架共构结构区间,总长度为6444m,共构段采用轨道交通与高速公路共线模式,全长为5452m。该段采用BIM技术进行设计与施工,确保工程项目的顺利高效完成。 

实际应用

(1)施工流程的优化。在BIM技术优化过程中,需要对项目相关资料、合同等信息进行收集,制定出合理的总体目标方案,涉及到质量、进度、安全等多方面目标,并制定出相应的合同措施、组织措施、经济措施。根据项目特征利用BIM技术进行模拟分析,对施工方案的合理性进行验证,确定最终的施工方法。在实际方案编制中,采用BIM技术完成施工场地、施工设备、施工方案等各项工序的模拟与优化,最终确定出最为经济合理的施工方案,具体流程如图1所示。基于BIM技术的施工方案优化分析说明了BIM技术具有独特的优势。以工程实际为例,从施工流程、施工场地布置、施工设备、施工技术方案优化等方面对BIM技术在施工方案优化中的具体应用加以阐述,提高了方案的科学性,使工程获得更多的经济效益。关键词BIM技术;施工方案;优化;应用措施 

(2)施工场地布置的优化。合理的施工场地布置不仅可确保工程的顺利进行,还可提高工程经济性。如若场地布置不合理,施工面临诸多坎坷则会延长工期,造成人力与物力上的浪费,更重要的还会降低劳动生产率、诱发不安全因素。对于高架共构段来说,施工工艺较为复杂,应合理地布置施工场地,缩短机械设备到场的运输距离,从而降低运输成本、提高环境效益。BIM技术的应用可有效克服以往二维空间中信息集成困难等问题,将场地相关信息输入到BIM模型中进行集成,并展示给管理人员,由管理人员对施工场地进行整体布置,使作业空间得到充分利用。另外,BIM技术的应用还具备模拟功能,可针对不同阶段机械转移、构件搬运等进行模拟,从而实现对场地布置的优化,提高施工流畅性。采用BIM主流软件Revit对场地进行布置和优化。Revit建模软件可合理设置地形工具栏,对施工现场、周围场地、环境信息模型等进行构建,对场地地形进行绘制,科学规划机械设备区、构件堆放区、车辆清洗区、钢筋加工区、工人休息区等。待场地全部规划完毕后,构建相应的空间模型,如机械设备、钢筋加工、项目部等,使施工场地得到科学合理地优化布置。 

(3)施工设备的优化。在本项目中,高架共构段后架梁施工属于有限空间架梁,应与预制箱梁的自重、长度、架桥机吊装高度等因素相结合进行施工,故而应对常规架桥机进行优化设计。对天车横梁、走行轮箱进行设计时,可不考虑旋转座与平移座,将天车横梁的端部截面朝上收紧,在横梁的内部设置轮箱铰座,并以销轴为中介,将天车横梁与走行轮箱连接起来,尽量降低轮箱底部与天车横梁上方间的距离,从而使架桥机的高度降低。在优化完毕后,依据施工现场情况与设计图,对架桥机架梁过孔施工方案进行编制。与BIM技术相结合,对架桥机进行施工模拟,通过验证、分析等方式,使该设备充分满足施工需求,切实保障施工安全。在利用BIM技术对施工设备进行优化时,对于多种设备均与施工要求相符合的情况,可充分发挥BIM技术优势,从中选出最佳机械设备,提高工程经济效益。利用该技术还可对施工机械参数与施工要求是否相符进行判断,并重点模拟关键部位,使施工安全性得到显著增强。与此同时,利用BIM建模提高设备通用性,为施工工艺相关技术与数据积累提供更多便利。 

(4)施工技术方案的优化设计。在本项目中,为了防止在冬季施工过程中,上盖梁受到天气因素产生不利影响,因此可先对桥梁上部进行施工,然后对架梁进行施工。借助BIM技术,通过动画形式展示出有限空间内吊装箱梁方案的合理性,进而提高技术支持。与现阶段结构特征、可施工空间、设计情况等多项因素相结合,利用BIM技术进行模拟施工,并对施工技术方案进行优化设计,事先将各类施工工序中存在的矛盾与碰撞等问题进行解决,确保整体工程的顺利完成。本工程的施工技术方案包括施工方法、组织工序、施工机具等方面。在共构结构中包括上盖梁、桩基、中横梁、下墩柱、桥墩承台等,其中在中横梁上应设置预制箱梁,将公路箱梁与上盖梁连接起来。在常规的施工方案中,对中横梁进行现浇后设置预制箱梁,然后对上盖梁进行施工,架设公路箱梁。由于项目工期较为紧张,如若全线均采用常规设计方案,则难以在规定的工期内保质保量地完成。因此,需要对施工方案进行优化设计。待上盖梁与中横梁均施工完毕后,将轨道预制箱梁设置在下部有限空间中,对BIM方案结果进行验证,架梁施工桥墩更加平稳,缩短了工程期限,工程的经济效益得到显著提升。与此同时,BIM技术的应用还可对施工过程进行模拟,从预制箱梁出场到吊装施工完毕,对其中存在的碰撞、矛盾处进行检查,分析和预测施工中可能出现的问题,并提出解决方案,提高整体施工方案的科学性与高效性。管线碰撞检测如图2所示。在工程方案优化的综合效益方面,BIM的投入与收益并非完全量化,在对BIM效益进行计算时,可利用投资利润率指标对BIM的直接效益进行衡量。为了提高数据精准性,引入ROI作为税前利润与总投资额的比例,由于工程的周期较短,不考虑资金时间价值,根据工程实际需求进行优化后,效益情况可用公式表示为:ROI=T-CC式中,ROI为税前利润与总投资额之比;C为BIM技术的投入成本;T为BIM技术的收益。

 结论 综上所述,为了在规定时段内保质保量地完成工程项目,应积极引入BIM技术,通过3D形式将建筑外观模拟出来,检查设计中存在的矛盾与碰撞等不良情况,并及时修正,使工程的经济效益最大化,促进建筑工程健康高效发展。术在施工方案优化中的应用研究[J].建材世界,2016,37(2):67-71.

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