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宜都市市民活动中心PPP项目智慧建造施工阶段BIM应用

鲁班软件

2021-10-02

导读：鲁班BIM助力打造现代化新宜都最优最美名片！

城市综合活动中心是集合工作、商务、购物、社交、旅游休息等各项功能的一体化综合空间，施工综合性强，多专业之间交叉多，对施工单位的管理水平要求更高。为了提高城市综合体建筑使用性能，让民众享受到高效、舒适化的工作和生活，就必须借助数字化技术-BIM，打造功能完备、景观优美的综合建筑群体，推动城市综合活动中心朝着城市空间集约化、价值复合化方面发展。

一、项目概况

宜都市市民活动中心PPP项位于宜昌市宜都市刘家咀地块，渔洋河以南，总规划用地面积46.56万㎡，总建筑面积为11.28万㎡。刘高路将用地场地划分为A地块和B地块两个地块，由大剧院、会展中心、体育馆等“7馆1楼”组成。项目采用PPP+EPC承建模式（PPP合同中为BOT模式），于2018年3月21日开工建设。

工程重难点

1、场馆多、专业多。本项目一期、二期包含7馆1楼，业态多，共17个专业：除建筑、结构、给排水、暖通、电气外，还包括幕墙、钢结构、精装修、景观园林、弱电智能化、剧场声学、舞台机械、灯光、音响等专业性强的专业。

2、跨度大。大剧院、会展中心均存在超高超大跨度结构，其中会展中心为全钢结构，主展厅为最大跨度70M的张弦桁架结构。

3、幕墙形式复杂。本项目大剧院、图书馆、博物馆、文化馆、体育馆均为倾斜圆弧造型幕墙，包括倾斜圆柱和倾斜外墙，倾角10°。幕墙总面积3.36万平方米，含有玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、清水砖幕墙等，形式复杂。

4、装配率高。依据《湖北省装配式建筑装配率计算规则（试行）》及《装配式建筑评价标准》，本工程会展中心1#主展厅装配率达100%、2#3#商业楼装配率达到85%。

本工程通过引进鲁班BIM技术咨询服务，实现施工阶段全过程BIM管控，提升项目精细化管理水平，为项目质量创优打下良好基础。

二、BIM应用

1、三维图审

碰撞检查。利用BIM软件进行碰撞检测分析，预先发现碰撞点，通过生成的碰撞报告将碰撞问题提交并及时进行回复。

问题分析。将三维审查的图纸问题进行分专业分类汇总，及时提交业主及设计方。同时，对提交的问题进行积极追踪，直至图纸问题得以解决。

2、管线综合深化设计

支吊架深化。根据管线排布结果，在模型中经济合理地设置联合支架的形式及位置，用于指导支架施工。

由于部分图纸上没有体现机电楼板洞口，所以在建模时首先考虑穿楼板洞口的深化，复核楼板留洞，输出留洞图，否则现场楼板开洞频繁，存在质量安全风险；同时，在进行机电管线深化时，也要综合考虑管道预留，否则后期管线排布方案调整过大或者净高受影响。

钢结构节点深化计算。项目主展厅屋盖整体呈双曲面，分段控制点难定位，张弦桁架两端铸钢件节点对接控制点达12处，且铸钢件本身就位控制点难标记，拼装精度控制难。采用可快速调节式拼装胎架进行预拼装，利用三维模型定位坐标结合预拱值进行修正。吊装就位时提前在支撑胎架上设置限位定位板，多次进行纵横向交错校正。定位铸钢件各管口中点，精选优秀铆工，多点定位、反复校正。

声学装饰深化。针对GRG板材天花拼接复杂的节点易产生开裂的问题，利用BIM模型分析具体部位。按规范设置反向支撑并对支撑件进行强化，深化具体节点，该类板块每隔3块增加一组50角钢进行满焊定位。

3、方案交底

土方开挖模拟施工交底。根据原设计图纸，大剧院台仓下，在大土方开挖完成后，每处柱墩部位仍需向下放坡开挖约500mm土方，并人工修整，严重影响工期。在模拟过程中发现柱墩开挖是主要影响工期原因，向设计方提出将基础底板标高整体下降500，使柱墩底与底板底部平齐，优化后工期比原来缩短一半。

钢结构施工流程可视化交底。大剧院钢结构主要分布在舞台、观众厅上空，与土建结构、二次结构、机电安装、幕墙等单位穿插施工，垂直交叉作业多。通过模型模拟施工过程比选出最优施工流程，采取分区、分层、分时间段施工的方法保证施工交叉作业影响最小，保证施工质量。

4、生产管理

质量、安全协同管理。运用BIM质量、安全管理协同管理平台，结合手机端APP进行使用。使项目质量安全问题线上流转，责任落实到人，避免整改不及时、不透明现象的发生，真正实现问题发现-整改的闭环工作。

安全协同巡检管理。利用巡检功能，可将施工现场重大危险源，质量控制要点等位置纳入现场二维码巡检管理，系统后台可实时更新巡检点巡检状态，提高对现场巡检工作的把控能力。并生成报告，以便项目例会议讨论。

生产资料云端管理。通过电脑、手机的安全云端存储功能，可随时随地查看到工程模型、图纸等资料。并能进行检索、浏览、下载、上传文档，支持dwg文件在线打开，按照图层查看，进行简单的测量和编辑，便于现场管理人员随时查阅工程资料。

工程进度管理。项目在施工前，根据总进度计划对项目全过程进行三维动画模拟，在第一次工地例会上向代建、监理多方汇报，更直观对施工节点、施工部署全面掌握。实施中，利用BIM技术进行每月进度情况对比分析，为施工进度目标保障护航。

三算对比。在模型创建过程中，严格按照施工部署、施工顺序进行建模，方便后期提取工程量。每月进行一次“三算对比”分析，将施工图预算量、模型提取量和现场实际浇筑量进行统计分析，计算偏差，并上报公司物资部，为后期BIM模型直接提取工程量大量收集数据。

5、绿色施工

场地布置。项目决策人员根据三维场布模型，合理布置生活区、办公区安全通道、材料搬运通道、车辆进出通道。BIM三维场布模型使场地空间运用更加高效。

三、BIM应用创新

1、BIM+装配式

装配式机房。大剧院消防水泵房原设计采用细石混凝土地面，优化采用环氧地坪，通过建模深化排布方案，提前确认构件尺寸进行加工，增加排水沟等细部创优做法，提升履约品质。

3D打印。会展中心墙体全部为ALC条板墙，钢结构与ALC条板现场整体拼装施工过程较短，但对ALC条板尺寸和拼装准确性要求较高。通过BIM对ALC墙板进行优化排布，文件经过其它软件的转换成3D打印支持的STL格式，通过手动拼接，模拟不同ALC条板的结构拼装的空间位置关系等。

会展中心伞结构交叉节点处，截面由整体分为四支、构件由平直变为弯曲，拼装及焊接操作业空间狭小，制作难度大。将BIM技术与3D打印、装配式建筑结合起来，将结构模型文件经过其它软件的转换成3D打印支持的STL格式，通过手动拼接，模拟不同结构的空间位置关系等。

2、BIM+智慧工地云平台系统

宜都市市民活动中心项目应用智慧工地云平台系统，将工程概况、施工现场平面布置、大型设备、工期进度、事实进场人员等抽象的数字化信息以形象的图标、图表或者结合现场图片的形式集成反映在云端平台上展现给管理人员。通过可视化的手段展示数据之间的联系，为领导决策提供依据。

VR教育演示系统。施工现场安全教育展示区设置VR体验馆，显示部分利用项目部电视一台。用于开展安全教育，对新入场工人进行安全交底。

人员实名制管理子系统。进出人员身份证信息采集，进出人员控制，防止闲杂人等进入；人员出入信息记录存储；安全培训数据记录存储；施工人员考勤管理；人员进出数据统计和分析。支持移动终端，用户登录手机软件即可快速浏览工程施工人员状态。

扬尘噪音监测子系统。通过监测设备，对建设工程施工现场的气象参数、扬尘参数等进行监测与显示，从而实现对工程施工现场扬尘污染等监控、监测的远程化、可视化。

喷淋及喷雾子系统。采用喷淋设备对施工道路进行喷淋，同时使用雾炮进行高空降尘，使施工现场扬尘得到有效控制，并且现场喷淋用水均来自于雨水收集，实现现场喷淋用水自循环。

塔吊安全监控系统。工地现有4台塔机，位于文化馆、博物馆、图书馆作业区,配置塔吊安全监控系统.塔机安全监控系统独立于塔机，通过高度传感器、回转传感器、力矩传感器、幅度传感器、风速仪、驾驶舱摄像头等前端设备将塔机运行。

塔机吊钩视频子系统。塔机吊钩视频子系统通过精密传感器实时采集吊钩高度和小车幅度数据，经过计算获得吊钩和摄像机的角度和距离参数，然后以此为依据，使吊钩下方所钓重物的视频图像清晰地呈现在塔吊驾驶舱内的显示器上，从而指导司机的吊物操作，同时对驾驶室司机行为状态实时监控，极大地提高了司机操作的安全性。

四、BIM应用成效

宜都市市民活动中心项目施工过程实行BIM管控，对钢构方案、精装方案、等工程重大施工方案等进行模拟推演，对施工现场设备堆场进行策划，有效提升项目建造的效率与进度。截止目前累计在设计优化、建造施工预警风险，进度施工优化，项目协同管理等方面，累计节约120余万施工造价。

设计方面，BIM技术集成建筑、结构、机电、钢结构、幕墙全专业进行三维图纸审核，发现问题67处，大大减少现场返工情况，降低设计缺陷损失约15%。

质量方面，质量协同管理，通过BIM移动端现场质量、实测实量等数据与BIM模型结合，提高标准化管理效率，减少因质量缺陷造成的返工，提升建筑品质。

安全方面，利用BIM技术对现场安全维护、安全教育等进行方案模拟，确认其方案的可行性并增加教育体验效果。为现场施工的安全保驾护航。

工程方面，通过BIM技术虚拟建造对重难点施工方案和措施进行可视化校验，提供23条净高及碰撞分析建议，验证方案可行性和安全性，减少建设技术方案造成的损耗约10%。

进度方面，以BIM模型为基础，融入现场施工时间及计划，实时反映现场施工情况，协同管理人员把控现场进度，提升管理效果约15%。

本项目在施工过程中对质量、安全、进度及绿色施工的良好管控，展现了良好的企业形象，提升企业知名度和市场竞争力，项目多次承接各类大型观摩及调研活动，展现了央企的社会责任与担当，起到了示范工程的作用。

五、展望

本项目后期将在园林景观、室外管网、体育工艺等专项以及竣工交付等方面继续拓展BIM技术应用，探索创新，以BIM技术为基础，以管理为核心，切实做到 BIM应用到实处，实现管理的高效、协调、同步；实现各个参建方的高效沟通与统一；实现节约、低能、绿色的可持续理念，以高品质打造百年工程，使之成为现代化新宜都最优最美的名片。

来源：中建三局第三建设工程有限责任公司