BIM技术在空间异形双曲面施工中的应用

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:孟程
[导读] 保障了新郑机场二期扩建项目顺利竣工,为建工集团拓展市场空间奠定良好基础,为河南的经济发展奠定了坚实的基础。

(平煤神马建工集团有限公司郑州分公司,河南,郑州,450000)
  The application of BIM technology in the construction of space shaped double curved surface
  Meng Cheng
  ( Ping Mei Shen Ma Construction Group of Zhengzhou branch, Zhengzhou 450000,China)
  【摘  要】针对结构形式为空间异形双曲面,平面为不规则类椭圆形状,且随高度不断变化的构筑物,在工期紧张的情况下,用传统施工方法很难达到理想的效果。我公司在施工阶段应用BIM技术场地布置,三维建模,碰撞检测,并创新性的将BIM技术和测量机器人技术结合起来进行测量放线,解决了曲线造型在形体推敲、施工图定位和现场施工等环节中产生的问题,使整个建造过程更加高效精准。通过BIM技术的应用,提升了项目管理水平与效率,改善了施工管理技术,加强了总承包管理能力。
  【关键词】空间异形双曲面;BIM技术
  【Abstract】according to the structure form for special-shaped curved surface, flat irregular oval shape and with highly changing structures, in the time limit for a project is short, with traditional construction method is difficult to achieve the ideal effect. My company in the construction stage of the application of BIM Technology site layout, 3D modeling, collision detection and innovation will BIM Technology and measuring robot technology combined to measure on line, to solve the problem of curve shape in the form of scrutiny, construction drawings and other construction site links, so that the whole construction process more efficient and accurate. Through the application of BIM technology, improve the project management level and efficiency, improve the construction management technology, strengthen the ability of the total contract management.
  【Keywords】space shaped double curved surface;BIM Technology
  1.工程概况
  本工程为郑州新郑国际机场二期扩建空管工程塔台小区土建及配套工程,位于郑州新郑国际机场GTC交通枢纽北侧,是郑州新郑国际机场的重要标志性建筑,总建筑面积12205㎡,其中航管楼建筑面积为6205㎡,塔台建筑面积约6000㎡。塔台共21层,为构筑物,高度93.5米。结构形式为空间异形双曲面结构,平面为不规则类椭圆形状,且随高度不断变化[1]。



  2.工程特点及难点
  2.1 本工程结构形式为空间异形双曲面结构,作业面极其狭小,给测量放线带来极大困难。另外工期紧,任务重,用传统的测量方法施工很难完成任务。
  2.2 本工程各专业管道较多,错综复杂。
  2.3 塔台外墙采用清水混凝土饰面,结构形式和清水混凝土的要求决定了模板的制作和安装是施工的难点。
  3.方案选择
  3.1 本工程实施过程中,由于外形比较复杂,用二维图纸表达建筑物每个细节的关系,需要施工人员拥有出色的想象能力,还要用大量的剖面图和平面图表达。鉴于工程特点和工期质量要求,我们决定采用BIM技术,并选择一家有实力、有经验的咨询公司对我们进行指导。
  3.2 根据塔台结构的特异性和作业面的限制,如果采用传统的普通全站仪进行测量控制比较困难,且效率很低,不能满足工期要求。公司经过考察学习引入测量机器人技术,并且将BIM和测量机器人创新性的结合起来解决此类结构测量控制的难题。
  3.3 本工程结构形式为空间异形双曲面结构,且为清水混凝土饰面,墙体厚度160mm,因此对模板的精度要求很高。对此,公司运用BIM技术对模板进行测量放样[2]。
  采用BIM技术对管道进行提前布置及碰撞检测,生成协调数据,提供出来,在施工前给予解决,避免在施工过程中浪费资源和耽误工期。
  4.工程实施
  4.1 施工前期,我公司从施工全过程角度出发考虑场地布置,根据不同的施工阶段建立不同阶段的BIM模型,将模型进行施工模拟。根据进度,演示材料堆放、临时建筑、永久建筑和施工机械的运行等过程中的冲突,并根据冲突的关键部位进行施工平面布置,做到合理有效[3]。另外通过BIM技术对临建设施进行参数化建模,控制材料用量及费用投入,从而节约成本,更好的服务于绿色施工。
  4.2 拿到施工图纸之后,我们结合专业BIM咨询公司进行三维建模,确定土建筑模型的三维几何尺寸和详细的三维坐标。放样前把BIM三维模型或CAD图纸导入自动全站仪,任意设置需要放样点,克服了普通全站仪输入数据缓慢且容易出错的问题。 对于核心筒内部工作面狭小问题,运用天宝RTS免棱镜功能,确定主要控制轴线,用塔吊把模板吊至工作面进行拼装,拼装后在核心筒内校核模板具体位置。
  4.3 对于机电安装方面,由于该项目内部空间狭小,设备管道又错综复杂,而且区域内又有很多斜撑梁,同时本项目周期时间短,无形中增加不少的难度。我们通过三维BIM建模,进行碰撞检测,提供碰撞报告,进行管线二次优化设计,极大提高施工效率,减少返工情况的发生。
  4.4 塔台外立面是清水混凝土饰面,对施工工艺要求非常高,施工过程中不允许出现任何纰漏。我们运用三维建模功能在电脑进行模拟三维切割,确定横、纵缝和对拉螺栓孔的位置,在以后的施工中极大的提高的清水外表面的观感。另外公司运用BIM技术进行模板的放样及配模控制,保证外墙的造型弧度。模板竖向背楞采用50×50×2.5方钢龙骨,横向背楞采用6mm厚钢板,使用全自动数控切割技术,根据墙体弧度曲线将钢板切割成单曲面弧度。
  5.结语
  该工程从2014年11月份开工,2015年9月份完工。此项目是平煤神马建工集团首次挺进航空工程领域,意义重大。在此次施工过程中,成功的解决了异形建筑施工难题,节约了施工成本,缩短了施工工期,保障了新郑机场二期扩建项目顺利竣工,为建工集团拓展市场空间奠定良好基础,为河南的经济发展奠定了坚实的基础。
  参考文献:
  [1]李菲秘,田浩.BIM带来的建筑产业革命[Z],2013,23(7):213-225.
  [2]汪振双,王立国,高平,等.基于BIM技术的绿色建筑材料管理体系研究[J].建筑经济,2015,36(4):83-86.
  [3]朱佳佳.BIM技术在国内的应用现状探究[J].科技论坛,2013,12(3):97-100.
  作者简介:
  孟程(1978-),男(汉族),河南信阳人,硕士研究生,副教授,主要研究领域为建筑工程。

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