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摘要：以bim技術在蘇州中惠鉑爾曼酒店項目建筑結構優化及前期施工策劃中的應用為背景，從前期策劃、施工組織指導、連廊結構優化方案等方面，介紹了利用BIM技術進行結構優化和項目策劃的方法，并利用BIM可視化、參數化的特點給業主和施工方提供了新的概念和思路。為BIM技術在建筑結構優化和前期施工策劃中的應用提供參考。

關鍵詞：BIM；可視化模型；建筑結構優化；場平布置；施工策劃

1工程概況

中惠鉑爾曼酒店項目位于蘇州市相城區陸慕地塊，緊鄰相城大道，位于整個相城區核心地帶，與中心城區唇齒相連，鄰近北環高架道路、227國道及地鐵樞紐。交通十分便利，具有優越的地理位置和區位優勢（圖1）。本工程由酒店主樓及裙樓、連廊及精品商業裙房組成，其中酒店主樓為中惠鉑爾曼酒店，是集五星級豪華酒店和其他設施為一體的大型高層建筑，建筑高度99.84 m，共25層，酒店裙房建筑高度21.75 m，共4層；精品商業裙房建筑高度42.95 m，共8層；連廊位于酒店部分及商業裙房中間，寬約18 m，長約70 m，4層。主要結構形式為框架剪力墻結構，屬高層民用公共建筑。中惠鉑爾曼酒店項目設計要求高、施工難度大，且采用總承包管理模式，BIM技術結合總承包管理是這個項目最好的管理模式，有利于成本、技術、進度、圖紙、資料、人員、現場布置等方面的管理，也是未來的發展趨勢[1-2]。

2整體建模

本工程土建以及建筑建模采用Revit 2016和魯班BIM系列軟件分別進行建模，Revit模型主要應用于前期施工組織設計和結構優化，魯班模型主要用于計算工程量。團隊在建模過程中發現了許多問題，具體如下。2.1 大量圖紙問題在建模過程中發現大量圖紙問題，僅在酒店主樓模型建模中就發現圖紙問題62個，其中有詳圖與平面圖不對應、結構圖與建筑圖矛盾、結構構件尺寸不清、做法說明模糊不清、標注錯誤等一系列問題，較明顯的問題可以在反復對比CAD圖紙后發現，但是有些問題很難發現，在以后的施工中會造成返工等問題。2.2 施工場地狹小、周圍環境復雜由于項目所處位置在商業住宅密集區，南側緊鄰相城區人民政府和加油站，東側為泰峰大廈（15層），北側有大潤發購物超市，施工中存在較大施工安全隱患，并可能會出現擾民現象；施工現場東西長約250 m，南北寬約110 m，除東側有部分場地可作為施工便道之外，其余三邊均無可利用場地進行施工機具存放和材料堆放，對施工流水作業影響也非常大。2.3 結構圖紙不合理邊跨均為大柱距、大層高，采用傳統的鋼筋混凝土結構，構件截面很大，建筑空間受影響，同時存在結構強梁弱柱，不利于抗震；存在大量超高模板支撐施工，造成風險大，成本高。設縫、設后澆帶：大跨度留后澆帶施工風險很大、效果不佳；雙柱設計形式占用建筑空間、增加成本（圖2）。雙柱雙柱酒店酒店裙房商業170m后澆帶圖2大跨度留后澆帶施工示意（俯視）2.4 高大支模施工本工程中存在眾多高大支模構件，酒店裙房屋面存在大跨度超大截面勁性梁，南北方向3根，長45 m（截面500 mm×1 000 mm），東西方向4根，長30 m（截面800 mm×2 500 mm）。針對以上情況，圖紙會審期間，項目部以模型作為主要依據和平臺，與業主、設計、監理單位進行研討和溝通，提高了圖紙會審的準確性和效率，同時也更有說服力。模型完成后，我們對建筑進行虛擬漫游，檢查了設計合理性，在不合理的部位進行結構優化，從而降低了工程投入成本，也更加滿足了建筑的功能要求。

3基于BIM模型的結構優化設計

在前期項目策劃中采用BIM技術建立3D模型進行場地布置以及配合項目施工組織設計的編制，并根據施工階段不斷調整優化，保證模型的精確性。傳統的結構深化設計需要翻看許多圖紙，然后憑技術人員的三維想象能力來完成二維圖形到三維圖形的轉換，低效且容易出錯。而結合BIM模型可以比較高效地發現未來施工過程中的問題、危險源、利潤流失點，降低風險和成本。以本工程的連廊為例（圖3），在結構優化過程中有以下幾個難點需要重點考慮[3-4]：1800028.90m16.95m10.45m195010450屋頂花園多功能廳消防車道6500圖3連廊部位CAD剖面1）連廊1層以及3層層高超過8 m，屬于超高支模的范疇。從經濟方面考慮，超高支模支撐時間長，且滿堂腳手架需要加密，措施費昂貴；從施工方面考慮，由于腳手架間距較密，大梁下方還需另行加密，施工工作面狹小，同時為了承擔連廊施工荷載，支撐需要一直做到基礎底板，占用空間，最終導致施工難度大；從安全方面考慮，超高支模不但被列為工程建設中的重大風險源，需做專項施工方案，專家論證評審，而且超高支模的搭設和拆除均需遵循嚴格的技術規程，對工人要求高，一旦操作不當，容易引起重大工程事故。2）連廊兩側結構高度不同，會產生不同的沉降差，按設計要求需要設置沉降后澆帶。從施工角度來說，在底板澆筑大面積混凝土時，后澆帶兩側如果措施不當容易產生漏漿現象，在主樓封頂后，每周對主體結構沉降差進行觀測，待沉降曲線平緩后再閉合后澆帶，最終導致延誤工期，且此處后澆帶剛好落在連廊2/3處，層高均有10 m左右，并為大跨邊跨梁位置，在后澆帶閉合前，要做好兩邊的穩定支撐有一定難度；從使用的角度上來說，建筑完工后，觀感質量也會大打折扣，且存在防水隱患。3）主梁截面普遍都較大，最大的達到800 mm× 2 700 mm，大支模施工難度大，而且又是超高支模，如采用普通扣件式鋼管支撐體系，立桿偏心率高，鋼管長細比較大，水平桿和立桿之間采用扣件連接，節點嵌固能力不足，故不是超靜定結構?；炷翝仓^程中會對支撐體系產生橫向作用力，立桿易產生小偏心現象，從而發生桿件局部失穩和系統失穩等問題，安全風險極高。綜上所述，如采用混凝土結構施工，需采用穩定性更高的盤扣式腳手架支撐體系，初擬支撐方案為：水平橫桿和立桿采用φ48 mm×3.0 mm鋼管，橫距、縱距900 mm、步距1 500 mm。為真實模擬支撐與混凝土結構協同工作時的荷載分配情況、每層施工荷載層層傳遞的實際情況，以及每層混凝土構件不同時期達到的不同強度，BIM結構小組建立了“高支模+混凝土結構”的一榀整體框架模型，采用Midas-Gen空間計算軟件進行了盡可能接近實際施工工況的計算模擬分析。經過計算，應力比不滿足的地方主要集中在梁下支撐，因此梁下支撐需要加密。結構跨度大且排架搭設較密，對材料組織、施工安排、施工人員技術水平提出了很高的要求，對排架拆除的管理要求高、風險大。經過BIM優化后解決了以上問題，擬采用鋼結構連橋的概念，將原來的酒店和商業徹底脫開，采用鋼梁+組合樓板，通過兩邊鉸接滑動支座，來協調兩邊建筑的變形、沉降差（圖4）。優化后的方案取消了雙柱，且梁高為1.7 m，空間凈高增加1 m。由于無雙柱和超高支模，措施費減少、節約造價，且增加建筑使用面積、空間感更強烈。同時，工期短，鋼構件從加工廠出來后在現場進行吊裝、拼裝，樓面做壓型鋼板組合樓板，預計工期僅有36 d左右。該方案解決了大跨度后澆梁柱節點不安全，且超高支模為重大風險源的問題，只需做好防火涂裝即可。另外，現場濕作業少，場地干凈整潔、綠色環保，提升工程和企業形象。

43D可視化實體建模

按照傳統二維CAD平面作圖進行場平布置，單單依靠平面的橫線，配以少量文字，不能清楚地表達現場靜態構筑物和臨建設施之間的空間關系，且現場情況瞬息萬變，這些變化使用傳統方法也不能及時和確切地表現出來。利用BIM模型的可視性進行三維立體施工規劃，可以更高效、精確地進行施工布置策劃，解決二維施工場地布置中難以避免的問題，如塔吊和圍護、土建結構的碰撞，施工電梯的布置、泵車行進路線以及覆蓋范圍等。利用項目整體結構BIM模型，對施工場地進行三維立體規劃，包括加工區、材料堆放場地、工具倉庫、生活區、臨時道路等的布置，可以很直觀地反映施工現場情況，節省施工用地、保證現場道路暢通、方便管理人員進行管理，避免二次搬運及事故的發生（圖5）[5]。

5BIM模型在施工組織設計中的應用

在BIM模型建立后，項目部應利用BIM模型著手進行施工組織設計的編制，用來指導施工項目全過程，確保工程施工活動高效、有序、綠色、科學合理地進行。傳統的施工組織設計以文字為主，配以少量二維CAD圖形對整個施工全過程中的場地布置、技術、組織和經濟進行闡述和指導，總體上簡明扼要，但是又不夠直觀，同時由于是技術人員基于二維圖紙產生的思維，對技術人員的經驗和水平提出了相當高的要求?，F如今基于BIM模型來編寫施工組織設計會更加高效和直觀。在模型建立過程中，技術人員需要把圖紙重新梳理一遍，并且在三維模型中更容易發現結構中存在的問題，加快了審圖速度，降低了審圖難度，為施工組織設計以及圖紙會審提供幫助?，F場塔吊布置采用BIM模型定位，避免了和結構碰撞以及和周圍已建建筑的碰撞。塔吊拆除中，在場地允許的情況下避免吊臂和結構發生碰撞，加快了塔吊布置速度，特別適合結構復雜和周邊環境復雜的工程。通過BIM軟件的相關應用功能，實現一鍵查找項目中存在的高大支模構件，本工程酒店主樓查找出了164個高大支模構件，軟件查找比人工手動查找省時省力，針對本工程180 000 m2大體量工程避免了遺漏出錯。利用BIM模型可以很容易生成各個部位的剖面圖，幫助方案的制訂，省時省力，模型建立準確，任意位置都可以直接生成剖面圖。利用BIM模型進行施工模擬，再對技術人員進行技術交底，直觀明了，更加具有操作性和針對性。

6結語

BIM技術作為近年來的新鮮事物，受到眾多大型建筑企業的認可，但在國內能全面應用的項目仍不多。本項目體量大、場地狹小以及結構復雜，公司看中了BIM技術可視化三維信息模型、多元化的信息輸出方式和參數化建模的特性，故在這個項目全面推行BIM技術。在前期應用的過程中，整個團隊在利用模型進行結構優化、前期策劃中都積累了一定經驗，但仍存在許多不足，例如模型的精確度、模型的傳遞、團隊磨合等。隨著工程進度的推進，團隊希望在管線碰撞、復雜節點施工模擬、預留洞口施工、砌體排布、運營維護等多個方面探索BIM技術的應用點。

作者:吳琳娜 單位:中億豐建設集團股份有限公司

參考文獻

[1]郭志博.淺析BIM技術在建筑結構優化設計中的發展應用[J].工程技術(引文版),2016(6):115.

[2]安培,周曉帆.BIM技術在天津117大廈項目工程總承包管理中的應用[J].工程質量,2014(12):31-37.

[3]牟茗.四維建筑信息模型技術研究[M].北京:北京林業大學,2009.

[4]李昂,石振武.BIM技術在建筑工程項目中的應用價值[J].經濟師,2014(1):62-64.

[5]劉莉莉.基于BIM技術在建筑設備管線中的優化和技術應用[J].工程技術(全文版),2016(12):319.