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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