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BIM机场项目案例:青岛新机场塔台工程

发布:中文网小编3号 浏览:5449人 分享
发布于:2020-10-19

    1、项目概况

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    青岛新机场塔台工程坐落于青岛胶东国际机场核心区中轴线上,紧邻综合交通中心;塔台主楼为钢结构外筒-钢筋混凝土核心筒内筒结构;整体呈“小蛮腰”式的双曲网桥结构设计,造型流畅美观,建成后成为青岛市的地标性建筑之一。总建筑面积为3346.2㎡,主楼建筑高度93.1m,地下两层,地上17层,裙房地上局部三层。

    2、工程重难点分析

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    塔台工程作为高标准的交通指挥枢纽,构造特殊,施工过程中核心筒爬模,钢结构施工,钢螺旋楼梯,幕墙施工形成多方立体交叉作业的形势,相互影响制约,利用全程BIM管理,BIM管理新技术从成本、进度、质量、安全、劳务、物资六大维度着手,制定针对性的专项措施解决立体交叉作业、曲线精准测量、调谐质量阻尼器、饰面清水挂板、钢结构吊装、双曲幕墙安装、管线综合排布等重难点,一步步攻坚克难,以技术把舵纠偏,提质增效。

    重难点一

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    工期紧,多项工作交叉施工是重点中的重点:合同工期仅为390天,开工前新机场综合交通中心已接近主体结构封顶,且塔台工程镶嵌于综合交通中心内,现场有效用地狭小,极大制约各专业及单位配合作业;拟采用钢结构与结构垂直交叉施工工艺,施工相互影响。

    重难点二

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    塔吊布置及附着:为保证钢结构与主体结构施工,塔吊需设置在钢结构外侧,附着点需焊接在钢结构外筒,每道附着根据实际长度定制。最上一道附着至塔吊顶部吊钩30m,钢结构施工与核心筒施工最多差2层,相互制约。

    重难点三

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    与GTC等项目配合施工,场地布置复杂多变:塔台位于GTC中南部且四面相接,±0.00以下部分与GTC工程相连,施工范围的界定是控制重点。施工场区的平面布置是配合重点,包括场内交通布置、材料加工区布置、塔吊布置等内容。现场由于项目众多,施工道路及材料堆放区经常会因为各种原因发生变动或移除,这对我们BIM工作提出更高的要求。

    重难点四

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    钢结构测量定位、吊装定位难度较大:本工程核心筒外侧钢结构采用钢网格外筒结构,每层楼面标高设有钢梁及外环梁连接钢筋混凝土内与钢外筒,钢结构焊接点较多,且有大量定位坐标点。外网钢架为大量圆管相贯而成,加工精度及安装精度要求十分严格,对测量的要求也非常高。

    重难点五

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    机电管线种类繁多,排布困难:本工程功能诸多,包括调谐阻尼器、特殊工艺弱电,综合管线种类多,如排布不当,将影响使用空间标高。精装修区域综合管线排布不当,将影响整体装饰效果。机电管线综合排布是本工程安装施工中一项重要的工作。

    3、项目BIM应用

    1.模型创建

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    根据设计院提供图纸对建筑、结构、机电及钢结构等分专业分类别进行BIM建模工作,建模标准按照LOD400精度进行,并在日常对模型进行更新、维护及深化等工作。

    项目土建工程基本完成后,BIM人员对整个塔台工程的建筑模型和结构模型进行整合,以达到结构中的梁板柱及建筑中的砌体门洞过梁全部与现场一致(包括所有构件在CAD设计图纸上显示的信息)。

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    2.族库建立

    根据业主要求,建立项目BIM标准化族库,方便对场地布置、施工方案及常规模型的管理。

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    3.辅助进度

    利用无人机技术对现场施工进行辅助进度管理,从开工至项目结束,保持每周定时进行航拍。

    利用Fuzor、Navisworks及Project等,根据总进度计划,在技术人员配合下,进行4D总进度模拟制作。

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    钢结构与爬模施工垂直交叉作业。本工程钢结构平面尺寸较小,底部钢结构直径13米,至16层逐渐扩大为19米,过渡为近似6边形。爬模架体影响钢结构连梁及钢楼梯吊装,增大施工难度。利用BIM4D模拟技术,对塔台项目整个施工流程进行建模,解决土建与钢结构交叉施工问题及塔吊附着等现场实际重难点,为整个项目节省工期近30余天,节省项目成本约百万。

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    4.临建场布

    根据业主合同要求及现场需求,针对现场临建场布进行绘制及更新工作,满足各方需求。

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    5.管线综合

    本项目利用BIM技术对所有机电管线进行综合排布,减少各专业碰撞点2000余处,解决机电设计问题百余条,净高不足位置30余处,出图20余份,节约成本约10%,缩短工期15天。

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    本工程中安装最难点在于裙房及塔台核心筒连接处,此处为钢结构门洞及钢管柱、钢梁,钢结构已经提前在工厂中预制并吊装完成,安装中6条弱电桥架、2条强电桥架及2根消防水管必须穿插在钢结构间隙中,通过预先BIM管线综合排布,得到最佳的管线尺寸及最合适的穿插位置。

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    塔台裙房部分管线主要集中在走廊处,由于多数设备管线需从裙房进入塔台内部,所以裙房走廊处安装管线异常多,经过多次商讨及图纸会审,最终BIM确定裙房一层管线最低点2.7米,裙房二层管线最低点2.6米,满足了设计吊顶标高要求,避免了后期精装单位与安装单位的多处碰撞。

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    塔台15层设计要求中有一根600×300的加压送风管,15层核心筒内安装TMD调谐阻尼器,导致没有足够空间安装风管。经过多方开会协调,按照规范修改为700×250风管。另外,15层有一个工艺弱电设备机房,共计有8条弱电桥架及工艺桥架,按照要求,对塔台15层管线进行综合排布,得到安装方案。

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    6.爬模系统

    爬模技术是我司首次在核心筒建筑中使用,BIM中心对爬模系统进行深化设计,达到指导施工的精度。先后为项目上解决了塔吊、钢结构、爬模三者协调施工问题,17层核心筒型钢梁耳板与爬模碰撞等问题。

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    7.钢结构深化

    根据本工程的结构特点、工期要求、现场实际情况及各种资源的配置情况,本工程钢结构40m以下采用汽车吊安装,40m以上采用塔吊安装。立面上根据环梁位置进行分层,各层由下至上依次进行安装。

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    外侧钢网架与环形钢梁相连接,连接节点采用焊接形式,节点中心通过45mm厚零件板将环形梁与外侧网架连接,上下两侧通过18mm钢零件板连接。

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    外网-环梁节点

    环形梁与核心筒之间存在连接梁,连接梁与核心筒及环形梁均采用铰接处理,通过销轴连接。

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    内侧钢梁连接

    两钢柱之间角度问题,设计院提供结构图纸是标注为16.000°,但实际现场和bim模型中测量均不是这个度数,若按照图纸来施工将导致大约2cm的偏差,影响到钢柱吊装的定位。故通过深化bim模型,发现问题,并提出问题,一直到解决问题这个过程,避免了施工中的返工,提高了生产效率。

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    通过bim建模整合,发现地下部分钢结构柱和钢筋绑扎存在碰撞,若安装图纸上“钢结构栓钉位置”和“土建结构中钢筋绑扎方式”进行施工,存在碰撞,无法施工。前期,检测碰撞然后提出更有利的方案。避免了问题的出现。

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    土建钢筋混凝土模型与钢结构模型整合后发现,箍筋必须穿过钢环梁。通过应用BIM,发现问题后,第一时间确定箍筋要穿过的位置,并联系钢结构厂家进行预制打孔处理。

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    8.方案深化-钢管应急楼梯

    塔台核心筒内操作面狭窄,在南侧电梯井内设简易应急通道。对钢管楼梯方案和爬梯两种方案进行设计,模拟施工并进行比选,最终敲定爬梯方案。

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    型钢梁安装工艺及施工流程

    9.方案深化-TMD

    本项目TMD(调谐阻尼器)主要用于风荷载作用下空管塔体产生的共振,为水平摆式TMD,TMD主要由三部分组成:钢索(弹簧)、阻尼器和质量块。弹簧和质量块用于调谐,即将TMD的频率精确调整到主结构的频率;阻尼器的作用是增大了结构的阻尼比,使主结构的振动很快就衰减下来并保持稳定。

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    10.方案深化-17层精装

    塔台17层为管制层,是负责整个机场飞机起降的大脑。同时,塔台装修也是高精度、高难度的精装工程。针对精装与安装交叉作业,BIM人员通过Revit将管制桌、静电地板、基础及各类管道进行绘制,最终提出完善的解决方案,并顺利在工期节点范围内完成该部分。

    11.三维扫描技术

    针对塔台工程1-5层钢结构,BIM中心采用Faro三维激光扫描仪对钢结构进行扫描。对数据运用Scene进行点云处理,在Geomagic软件中进行点云与钢结构模型进行对比分析。

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    外业操作:根据塔台工程现场具体情况,方案中拟定共绕塔台一周,测量站数为12站,每站时长约10分钟,分辨率为七千万像素色彩,有效测量高度约为50米。

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    内业操作-点云处理

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    内业操作-模型构建

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    三维扫描技术-倾斜摄影

    Faro扫描仪扫描精度受垂直高度影像,加之塔台工程的特殊性,BIM中心决定塔台施工到50m以上后,采用无人机倾斜摄影来完成钢结构精度测量工作。

    通过无人机航拍得到倾斜摄影素材1008P照片1000余张,再通过内业操作生成点云和纹理,最终导出模型。

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    在软硬件及所有模型准备好后,通过Geomagicstudio将点云进行封装、降噪等处理。在Geomagicqualify中,将点云模型及Tekla设计模型进行坐标对齐、分析对比并最终出具PDF格式对比报告。

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    通过表格及柱状图可以看出,该三维扫描过程标准偏差±1范围内分布约为910万个点,占比率约为99.3%。

    通过三维扫描技术的应用,可以快速、有效的找出钢结构工程在施工过程存在的问题,并在未竣工前及时指出,运用科学的管理手段、先进的高科技设备以及高素质人才,合理把控整个工程的全生命周期。对于钢结构复杂细部节点,可以通过模型及扫描技术的应用,提前进行深化设计,以避免后期不必要的麻烦。

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    4、BIM应用总结

    一.成果总结

    1.技术提升:充分应用BIM进行施工模拟,保证塔台项目施工有序展开。

    2.管理提升:建立了以BIM模型为中心的项目管理体系,提高项目各方参与度。

    3.成本节约:利用BIM对重难点进行分析深化,为项目在工期上约节省10%成本,在安装进度上约节省15%成本。

    4.数据积累:项目部根据项目需求及族库管理规则建立了土建、机电、医疗等专业族文件500多个,形成了后期类似项目可重复利用的宝贵文件。

    5.人才培养:培养优秀的BIM人才,为公司BIM的全面发展奠定了基础。

    6.社会效益:BIM技术在塔台项目中的应用进一步扩展了BIM的应用范围,提升了BIM的应用价值。

    二.获奖成果

    1.2018年度山东省建筑信息模型(BIM)技术应用成果施工组一等奖

    2.2019第八届“龙图杯”全国BIM大赛优秀奖


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