中铁四局集团钢结构建筑有限公司 合肥 230031
摘要：本文以霍邱体育中心为例，总结了BIM现阶段在综合场馆的综合应用点，为提升项目管理水平提供有力支撑。霍邱体育中心工程结构复杂、体量大、专业多，双曲屋面造型新颖，给深化设计、方案及施工带来了很大的难度。本文主要介绍BIM软件在本工程各专业深化设计、工程量计算、加工制造、顶推方案优化、机电管线综合等方面的综合应用，并在二维码物料管理、虚拟现实和倾斜摄影实景建模等方面进行了探索性应用。BIM技术提升了深化设计及施工水准，提高了各环节沟通效率和施工质量，实现了在施工中的推广应用。
关键词：体育中心 BIM应用 深化设计 方案优化 管线综合 施工模拟
1.工程概况
霍邱体育中心是霍邱县“十二五”期间重点工程，项目建设后，极大的提高城市品味，带动周边区域的开发，完善城市功能，为市民提供更好、更多的运动休闲空间。
工程项目规划用地面积约230亩，总建筑面积约153340m2。建设内容主要包括：4000座左右体育馆、10000座左右体育场、8000m2左右全民健身中心及室外配套工程。霍邱体育中心图片见图1.1。
2.采用BIM技术的原因
工程体量大：霍邱体育中心主要包括“两馆一场”及室外配套设施。工程建筑造型新颖，结构复杂，专业众多，图纸深化设计工作量巨大，材料统计工作量繁杂。
施工难度大：体育馆钢结构屋面为双向空间网格桁架结构，经过方案比选采用的顶推滑移技术是本工程的创新点。如何实现从施工过程的单向受力状态向原设计的双向受力状态的体系转换，是本工程的难点；施工过程杆件应力和结构位移监控是本工程的难点。
综合专业多：本项目为综合性工程，专业之间易发生错、漏、碰、缺，使用传统二维图纸与建设、设计单位沟通效率低。
通过对以上难点的综合分析，拟在本项目采用BIM技术进行深化设计、工程量计算、加工制造、顶推方案优化、机电管线综合等方面的应用，提升深化设计及施工水准，提高各环节沟通效率和施工质量。
3.BIM技术在项目中的应用
3.1.基于BIM的深化设计
传统方法上采用CAD进行深化设计，效率低下，沟通不便。由平面图纸转向三维模型，带来的是深化精度的巨大提升。
3.1.1.建筑专业
根据甲方提供的二维图纸通过BIM软件搭建三维模型，模型中包括建筑、结构、机电等各个专业。首先来看建筑模型（图3.1.1）。
应用点一：在复杂异形曲面设计上，依靠传统的二维图纸无法明确表达外观效果，然而利用BIM技术就能很好的解决异形板放样安装和美观问题。例如，对全民健身中心幕墙、条窗和檐口收边进行详细的深化设计，满足了厂家加工能力的同时又符合设计的美观要求。
应用点二：体育馆羽毛幕墙外形尺寸和孔洞排版是深化设计的难点。对体育馆羽毛柱外装饰进行精细建模，调整铝板孔洞的大小，确定所有羽毛的外形尺寸，输出二维图纸，为铝板加工及施工现场安装定位提供参数依据。
应用点三：体育场屋面形似国家体育馆鸟巢，为双曲面异形屋面，造型新颖，结构复杂。铝镁锰屋面板、装饰肋、铝合金百叶及玻璃幕墙分界线复杂，板材分割难度大、精度要求高。为此我们建立体育场外观三维模型，精确的分割板材，优化处理细部节点。深化设计采用特制扇形形状的屋面板比采用标准屋面板更易形成屋面曲面效果。
3.1.2.结构专业
霍邱体育中心结构模型见图3.1.2。
应用点一：体育场屋面为双曲面，传统的平面图纸无法将檩条布置表示清楚，运用BIM技术能够有效解决屋面檩条的放样出图工作。在深化设计中进行三维建模，用曲面确定定位点进行檩条放样。
应用点二：深化设计时审核图纸，可视化强，便于和设计沟通。例如建立体育场钢结构模型时，发现V型柱全部相贯于预埋件钢板上，此区域应力集中过大。我方建议采用半球增设内部加劲板的方式增强节点，得到了设计院的肯定。
3.2.基于BIM的工程量计算
本工程全面推广使用BIM软件进行土建、钢结构、机电安装等专业的工程量计算工作。根据业务需要生成各类工程量汇总表，改变了传统手算工作量大、错误率高、工程量汇总统计繁琐等难题，大大减轻了工程量复核难的问题。
3.3.基于BIM的加工制造
本工程钢结构为管桁架结构，钢管相贯线切割任务繁重。首先建立钢结构三维模型，导入软件中生成数控程序进行相贯线切割作业，相比于传统方法提高了相贯线切割效率。基于BIM模型，制作可视化节点详图对工人进行三维技术交底，指导工厂制作，减少识图时间，提高工作效率及质量。
3.4.基于BIM的方案优化
3.6.1.方案比选
在项目协同过程中，利用BIM模型进行可视化，在多方案比选中发挥作用。多专业参与，减少专业间的技术壁垒，协作更为高效简单。
通过建立BIM模型，进行方案比选，在经济合理性、安全可靠性、技术可行性及工期可控性四大方面综合评比，最终选定采用累积滑移法。
3.6.2.方案优化
运用BIM技术，通过施工模拟、工况分析和安全监控进行顶推滑移方案优化，成功的解决了滑移过程中如何实现从施工过程的单向受力状态向原设计的双向受力状态的体系转换及施工过程杆件应力和结构位移监控两大难点。
利用BIM的可视化特点，进行施工设计，模拟累积滑移过程，对施工过程进行仔细的推演，提前发现过程中存在的问题和不足，从而及时的修改和优化。具体滑移施工设计见图3.4.1。
利用BIM的模拟性特点，对滑移工况、体系转换工况详细计算分析，提出科学合理的建议，例如替换杆件、监测点位置、支座安装顺序、落梁注意事项。
将BIM分析模型及其计算结果与监控量测数据通过对比分析，为4D-BIM安全监控、过程质量监控打下坚实的基础，从而实现安全预警与风险识别预测。
3.5.基于BIM的管线综合
技术人员运用BIM系列软件进行机电建模，快速查找模型中的所有软、硬碰撞点，再依据管线避让规则对机电管线进行综合排布，不仅解决碰撞、净空等问题，而且使泵房、走道等位置排布合理、美观（图3.5.1）。
将机电模型与钢结构、土建模型进行整合，导出预留、预埋孔洞。借由BIM技术的三维可视化功能，选出专业间更加合理的施工顺序，避免后期因工序不当而引起的返工、费工现象，提高施工效率。
3.6.基于BIM的新技术探索
3.6.1.二维码的物料管理系统
开发基于二维码的物料管理系统，实现了钢构件的加工、存储、运输等全程信息化跟踪。在体育馆钢结构屋盖施工时，由于钢构件种类多，施工组织时间短，使用本系统确保了顶推施工的顺利进行。
3.6.2.BIM+VR虚拟现实
利用BIM软件将模型数据与VR技术无缝对接，实现了沉浸式虚拟现实体验。在机电管线深化设计中，我们可以沉浸在模型中检查设计管线的净空高度是否合理，管线走向是否正确。
3.6.3.无人机倾斜摄影实景建模
使用无人机对体育场基坑进行倾斜摄影，导入BIM软件将照片搭建为三维实景模型。此模型在辅助基坑土方计算和现场尺寸测量等方面取得了一定的成果。
4.结语
本项目经过对项目难点的仔细分析和研究，有针对性的选取了深化设计、工程量计算、加工制造、方案优化、综合管线等BIM应用点进行深入应用，并在二维码物料管理、虚拟现实和倾斜摄影实景建模等方面进行了探索性应用，有效解决了专业众多、深化设计复杂、施工难度大等问题，不仅将施工中可能发生的问题在深化设计阶段全面解决，而且提高了与业主、监理和设计单位的沟通效率，实现了降本增效，增强了企业的竞争力，同时使施工管理水平得到整体提升。
论文作者:徐波
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/26
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