BIM技术在EPC装配式项目设计及施工准备阶段的应用

原创冠澄科技-林健艺 BIM智库网

2019年10月30日 00:02

一、项目概况

龙海市月港新区棚户区改造工程（内楼点）位于福建省龙海市海澄镇月港新区。总建筑面积69235.06㎡，地上建筑面积52835.06㎡。1~8#楼均为装配式建筑，剪力墙结构，单体预制率大于30%,主要预制构件有预制剪力墙、预制叠合楼板、预制叠合梁、预制楼梯、预制外挂墙板、预制飘窗。本项目由福建省泷澄建设集团有限公司设计及建造，福建省融旗建设工程有限公司负责预制构件深化，漳州冠澄信息科技有限公司负责BIM技术咨询。

福建省工业化建筑认定资料

二、采用BIM技术的原因

项目预制率要求高，各单体预制率达到30%，预制构件种类多，外挂墙板造型复杂，拆分深化设计复杂。

项目预制剪力墙连接采用钢板连接新工艺，需建立BIM模型进行安装工艺验证，提前发现新工艺安装问题，在设计及施工准备阶段解决问题。

项目预制率高，拆分深化设计复杂，需综合考虑工程模具加工、现场施工工艺、塔吊布置情况等。

项目采用EPC总承包模式，目前处于施工准备阶段，BIM技术提前介入，协调设计、工厂、施工多方工作，将后期问题在设计及施工准备阶段解决，充分发挥BIM+EPC+装配式建筑优势，缩短工期，降低成本。同时，总结项目经验，探索BIM技术在总承包项目中的整体解决方案。

三、BIM应用的软件硬件配置

3.1 软件配置

3.2 硬件配置

系统：Windows 7

处理器：i7-8700k

内存：32G

主硬盘：SSD 256

硬盘：2T

显卡：GTX 2060 6G

显示器：2x23.5英寸

四、BIM基础应用

4.1 BM图纸会审

建立预制构件、预制构件钢筋、节点钢筋、悬挑层悬挑钢、给排水管道、电气线管管道模型，着重对预制构件预留孔洞、叠合楼板电盒、叠合梁下引洞口、预制剪力墙手窝以及钢筋节点碰撞等进行校对，发现CAD预制构件深化问题196处，形成问题释疑单，发给相关单位修改，在项目设计阶段解决大部分问题。

多专业BIM模型

BIM问题释疑单

4.2 工程量统计

用Tekla及Planbar建立预制构件拆分深化模型，抽取预制构件混凝土及钢筋工程量，辅助预制率计算以及工厂下料。

Tekla预制构件深化模型

Planbar预制构件深化模型

预制构件混凝土统计

4.3 塔吊布置分析

在构件拆分阶段，将PKPM结构计算模型导入PKPM-PC软件中，指定拆分规则后进行预制构件预拆分，快速统计各单体预制构件总量，根据每块预制构件选择塔吊布置位置及塔吊型号。通过建立BIM塔吊布置模型，发现项目1~8#楼间距较小，楼层高度较低（最高13层），若采用每栋楼布置一台塔吊，塔吊吊装范围区域重叠次数较多，塔吊附着高度不够，需对塔吊进行截臂。经多方协调，采用3台大型塔吊（预制构件吊装）加汽车吊（其他物料周转）方案。

塔吊布置模型

4.4 预制构件二维码追溯体系

与第三方公司合作，引进预制构件二维码追溯系统，通过手机微信扫码添加记录，轻松实现预制构件的加工流程管理、仓储管理、运输管理、现场吊装管理等全过程信息化管理

二维码管理体系

微信小程序二维码信息追溯

五、BIM应用亮点

5.1 辅助预制率计算

在设计阶段，将PKPM结构计算模型导入PKPM-PC软件中，指定拆分规则后进行预制构件预拆分，快速统计各单体预制构件总量及总混凝土量，辅助预制率计算，快速确定拆分方案，满足工业化认定要求，相对传统CAD拆分计算方式，可节约设计周期4天。

PKPM-PC预制构件拆分

各单体预制率计算

5.2 预制构件验算

在PKPM-PC软件中对各个类型预制构件进行裂缝计算、脱模承载力验算、吊装承载力验算以及施工安全系数验算，拒绝经验深化设计。

PKPM-PC叠合楼板各工况验算

5.3 模具一体化设计

直接在TEKLA深化模型基础上进行模具一体化设计，避免CAD提资过程信息遗失缺漏等问题，同时对相同模具进行自动归并，提高模具深化效率。

模具一体化三维建模

模具一体化三维建模

5.4 钢筋节点深化

PC深化过程中，往往只对预制构件间的钢筋进行碰撞检查，未考虑预制构件对现浇混凝土钢筋的影响，通过建立完整节点钢筋，发现梁墙搭接处，预制剪力墙连接钢板抗剪键与结构梁上铁钢筋冲突，通过协调，将该位置连接钢板旋转90°避开钢筋。各节点经过钢筋三维深化，为构件厂及施工现场节省30余万元，工期20余天。

剪力墙钢板抗剪键与钢筋碰撞

剪力墙钢板旋转90°

5.5 机电协同设计

将PC深化模型导入REVIT中，建立给排水管线以及电气线管，对叠合楼板电盒、叠合梁预埋孔洞、预制剪力墙手窝等进行复核，同时对水平线管路径进行优化，减少管线交叉重叠，最后形成线管平面路径图及手窝平面布置图，指导现场线管布置及引出定位连接，大大提高施工效率。

多专业协同模型

机电协同设计

六、BIM应用创新点

6.1 剪力墙钢板连接

预制剪力墙钢板采用上下钢板刚性连接，新工艺做法已经通过相关认证流程，新工艺做法可减少预制剪力墙安装工期，提高预制剪力墙连接质量。同时，通过建立BIM模型，模拟施工可行性，发现叠合楼板吊装与钢板碰撞问题，通过各方协调，将水平钢板改为现场焊接。

剪力墙连接新工艺

叠合楼板与水平钢板碰撞

6.2 BIM深化软件对比

在CAD二维拆分深化的基础上，不断探索BIM正向拆分深化设计。本项目3#采用Tekla和planbar进行正向拆分深化设计，着重对比建模效率，图模联动、出图效率及出图质量，选择符合企业特点的软件。

Tekla与Planbar深化效率对比

6.3 BIM正向拆分深化设计

本项目1、3号楼采用CAD及BIM三维深化设计两种模式，实施过程针对出图时间、图纸校对时间、料表统计等进行数据收集，通过对比，CAD效率在项目前期效率较高，但随项目时间推进，BIM深化效率优势逐渐体现出来。通过严格校审，发现CAD深化图纸96处，BIM深化图纸9处，降低出错率90.6%。

Planbar正向深化出图

BIM正向设计与传统Planbar正向深化出图

6.4 软件二次开发

根据项目建模效率需求，分别对tekla及planbar进行组件及智能构件二次开发，平均每栋单体深化节约设计周期3天，大大提高BIM深化效率。

Tekla组件二次开发

Planbar智能二次开发

七、应用效益

BIM技术实现精益建造，预计可为项目节约成本200多万元，缩短工期60余天。

BIM应用效益

八、未来展望

我们着眼于建筑科技创新及创新实践人才培养，响应国家装配式及BIM政策，与漳州职业技术学院达成战略合作，成立泷澄建筑产业学院及产业化培训基地，培养BIM及装配式建筑技术人才。结合泷澄集团装配式建筑全产业链的优势，固化BIM在EPC装配式项目设计及施工准备阶段的应用成果，完善BIM+装配式+EPC整体解决方案。

泷澄建筑产业学院

泷澄产业学院学生获得团体二等奖

泷澄集团国家装配式建筑产业基地

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