BIM應(yīng)用|上海世博會博物館全生命周期BIM應(yīng)用
上海世博會博物館全生命周期BIM應(yīng)用
1 工程概況
1.1項目簡介
上海世博會博物館項目是上海首個市財力投資的BIM試點項目,同時也是和國際展覽局合作的國際性博物館。本館規(guī)劃選址于上海世博會地區(qū)文化博覽區(qū)15街坊15-02地塊,具體范圍為北至龍華東路,南至局門路,西至15-01地塊,東至蒙自路,規(guī)劃用地面積約4公頃,容積率不超過1.0,建筑高度不超過40米。世博會博物館總建筑面積約為46550㎡。該項目是上海市實施BIM技術(shù)管理試點樣板示范工程。
在世博會博物館工程項目中開展BIM應(yīng)用和科研創(chuàng)新課題,目的是在于:通過世博館項目,創(chuàng)建打造面向建筑全生命周期的BIM三維可視化協(xié)同工作平臺,實現(xiàn)項目建設(shè)全程可視化、精細化管理;通過BIM實施,實現(xiàn)項目的“縮短工期、降低成本、確保質(zhì)量”的工程目標(biāo);通過BIM實施,實現(xiàn)世博會博物館工程項目的應(yīng)用示范、科研創(chuàng)新和工程實施相互促進;實現(xiàn)BIM在世博館項目中出標(biāo)準(zhǔn)、出成果的科研目標(biāo)。
圖1 項目效果圖 圖2 博物館模型
1.2 工程特點和難點
首先體現(xiàn)在項目管理難度大。本項目坐落于中心城區(qū),施工時間和場地都受限制,且各參與單位達到30多家,業(yè)主、施工、設(shè)計均不在同一場所辦公,項目管理和協(xié)調(diào)成本較高。
其次體現(xiàn)在技術(shù)難度大。本項目中的歡慶之云建筑造型獨特,為空間三維扭曲網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),桿件和節(jié)點數(shù)量多、形式多樣,造成設(shè)計深化難度大;同時桿件為箱型,截面切割變化無統(tǒng)一規(guī)格,造成加工難度大;結(jié)構(gòu)整體跨度大、單件噸位輕、桿件、節(jié)點、焊縫較多,造成施工難度大。
綜上所述,結(jié)合本項目的實際需求,采用基于BIM技術(shù)的協(xié)同平臺來解決項目管理中的難題,提高效率。同時利用專業(yè)BIM工具軟件進行建模和性能化分析,提高設(shè)計和施工效率,以解決攻克技術(shù)難題。
2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境
22.1BIM應(yīng)用目標(biāo)
本項目由業(yè)主主導(dǎo),涵蓋設(shè)計、施工、運維全生命周期,同時開發(fā)一套基于BIM技術(shù)的三維協(xié)同管理平臺。
設(shè)計階段主要進行各階段的建模,通過三維模型進行光照、風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、火災(zāi)煙氣模擬等性能化分析,以提高設(shè)計效率;通過多專業(yè)綜合管線碰撞優(yōu)化設(shè)計階段的管線排布;通過三維模擬來提高業(yè)主決策效率。
施工階段在設(shè)計模型的基礎(chǔ)上進行鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機電等主要專業(yè)的深化工作,通過模型深化調(diào)整模型的可實施性;通過場地布置模擬快速制定施工組織方案和措施;通過施工過程BIM量價的動態(tài)數(shù)據(jù)為造價控制提供決策依據(jù)。
運維階段根據(jù)業(yè)主的管理需求,開發(fā)一套基于BIM技術(shù)的運維管理平臺。根據(jù)博物館的特色,在空間管理、展陳管理、設(shè)備管理等方面進行運維管理。
協(xié)同管理方面,針對項目管理要求開發(fā)一套基于BIM技術(shù)的三維協(xié)同管理平臺,能夠支持PC端及移動端,提高項目管理效率。
2.2實施方案
在本項目實施開始前,制定了完整的BIM實施方案,包括建模深度標(biāo)準(zhǔn)、文檔及構(gòu)建編碼標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)同平臺使用手冊、算量建模規(guī)范等;設(shè)計階段采用Revit建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電模型,歡慶之云的異形曲面采用Rhino+grasshopper進行參數(shù)化設(shè)計,以達到設(shè)計師所需要的效果。施工階段利用Revit進行二次結(jié)構(gòu)與機電專業(yè)的深化,根據(jù)安裝工藝要求添加保溫層、法蘭等構(gòu)件,形成施工模型。其中歡慶之云結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用Tekla進行節(jié)點深化并出圖,將模型送至加工廠進行預(yù)制,真正做到正向三維設(shè)計及施工。在竣工階段根據(jù)運維的要求添加設(shè)施設(shè)備的屬性、說明手冊等,以滿足運維系統(tǒng)的需要。竣工進入運維階段后,將竣工模型進行輕量化及構(gòu)建化,利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的管理,按照運維需求進一步完善模型信息。
全過程所有圖紙、模型、文檔等數(shù)據(jù)都采用工程協(xié)同平臺進行管理,各參與方通過平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互及傳遞。各類模型審核、提資等流程通過協(xié)同平臺進行統(tǒng)一流轉(zhuǎn)。
2.3團隊組織
本項目是由業(yè)主主導(dǎo),由BIM總包對各BIM應(yīng)用團隊進行管理的模式。同時聘請社會行業(yè)內(nèi)的老師作為老師組對項目里程碑階段給予指導(dǎo)和質(zhì)量把控。各BIM應(yīng)用團隊皆來自項目本身的設(shè)計、施工單位,有效地把傳統(tǒng)項目管理和BIM技術(shù)結(jié)合在一起,真正做到BIM技術(shù)為項目服務(wù)。各項目團隊通過三維協(xié)同平臺進行協(xié)同工作,有效保證了數(shù)據(jù)的及時性和唯一性。
圖3 組織架構(gòu)圖
2.4應(yīng)用措施
本項目規(guī)劃的全生命周期的BIM應(yīng)用有132項,根據(jù)項目的進度及實際應(yīng)用場景,在眾多應(yīng)用中挑選價值容易突顯的應(yīng)用點進行著重深入的實施。同時做好宏觀層面的規(guī)劃,每個參與方進入項目體系之前都會有一份相應(yīng)的BIM實施要求,并納入合同進行管理。協(xié)同平臺的使用手冊分發(fā)至每個項目組,按照前期規(guī)劃的方案進行執(zhí)行。在每個應(yīng)用完成之后通過協(xié)同平臺將模型等文件進行流轉(zhuǎn),各個參與方對模型進行自檢并已交至下游工作小組。在施工圖設(shè)計、竣工等關(guān)鍵階段采用老師組進行指導(dǎo)和驗收,以保證項目實施目標(biāo)符合試點項目的要求。
2.5軟硬件環(huán)境
本項目涉及的應(yīng)用軟件眾多,建模類軟件主要包括Autodesk Revit系列及Tekla結(jié)構(gòu)軟件。工程協(xié)同平臺在Bentley ProjectWise的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā),并在業(yè)主方、施工現(xiàn)場、設(shè)計院分別架設(shè)服務(wù)器,以滿足工程管理需要。
圖4 軟硬件配置
3 BIM應(yīng)用
3.1設(shè)計階段應(yīng)用
設(shè)計階段通過Grasshopper插件進行參數(shù)化設(shè)計,優(yōu)化歡慶之云的幕墻板塊,使得幕墻面積減少5%。同時將幕墻板塊分割進行調(diào)整后,減少了損耗。
完成各專業(yè)模型后,利用各類性能化分析軟件進行分析,提高設(shè)計效率,性能化分析應(yīng)用見表1。
表1 性能化分析效用
3.2施工階段應(yīng)用
對設(shè)計模型進行深化,增加支架、保溫層、法蘭等附件,對直徑250mm以上管道進行碰撞檢測,確保模型可施工性。同時對異形云廳結(jié)構(gòu)進行深化,三維深化建模完成后導(dǎo)出圖紙,并下料進行加工,利用BIM技術(shù)指導(dǎo)復(fù)雜曲面的施工。
圖5 Tekla深化設(shè)計 圖6 預(yù)制加工
同時在施工過程中通過模型導(dǎo)出土建、機電、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻的量,進行歸納統(tǒng)計,為投資控制提供依據(jù)。將BIM工程量與傳統(tǒng)造價估算相比較,本項目整體誤差在1%以內(nèi)。
3.3運維階段應(yīng)用
根據(jù)業(yè)主實際運營要求,定制化開發(fā)一套運維平臺。平臺具有空間管理功能:實現(xiàn)二維圖紙與三維模型空間的聯(lián)動,快速查找定位并顯示空間體積、歸屬等屬性;搬運管理功能:實現(xiàn)展陳物品的智能模擬搬運,自動計算最優(yōu)搬運路徑;設(shè)備管理功能:將模型中的設(shè)備構(gòu)件、二維系統(tǒng)圖中的設(shè)備、進行統(tǒng)一編碼,并將說明手冊、廠商信息等與編碼進行關(guān)聯(lián),對設(shè)備進行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理;開放接口:提供標(biāo)準(zhǔn)開放的接口,將建筑智能化系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控、樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)、門禁等接入運維管理平臺統(tǒng)一監(jiān)管。
圖7 空間管理圖 8 搬運管理
3.4協(xié)同管理平臺應(yīng)用
數(shù)據(jù)管理方面,對現(xiàn)有的圖紙、模型、圖片等各類文檔進行管理,并支持輕量化模型、圖紙等文檔預(yù)覽、批注等。編碼體系方面,對文檔進行統(tǒng)一編碼及版本管理,保證數(shù)據(jù)唯一性和準(zhǔn)確性。權(quán)限及流程管理方面,不同的參與方在平臺使用過程中擁有不同的權(quán)限,既滿足協(xié)同工作的要求,又保證數(shù)據(jù)安全。同時將模型審核等流程通過平臺進行管理,實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)可追溯。移動應(yīng)用方面,實現(xiàn)流程、數(shù)據(jù)存儲、模型瀏覽等功能在移動端的應(yīng)用,提高平臺使用的便捷性。
圖9 協(xié)同管理平臺及移動端應(yīng)用
4 應(yīng)用效果
BIM技術(shù)在本項目中的益處顯而易見,雖然不能做到面面俱到,但在本項目的設(shè)計應(yīng)用,施工深化應(yīng)用、算量應(yīng)用、協(xié)同平臺中都發(fā)揮了很大的作用。
設(shè)計方面主要解決大量的凈高問題,通過管線綜合,BIM團隊與設(shè)計人員的拍圖例會,不斷的溝通,減少了大量設(shè)計過程中的疏漏,解決設(shè)計錯漏碰缺700多處。
鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計方面,主要針對云廳鋼結(jié)構(gòu)(復(fù)雜的異性曲面)進行三維深化,3000多個不同節(jié)點深化后通過三維方式展現(xiàn)出來并出具二維圖紙指導(dǎo)施工,節(jié)省鋼結(jié)構(gòu)噸位約8%,一般桿件數(shù)量減少5%,鑄鋼件減少87%。
算量方面,目前主要針對地下土建部分進行算量,主要包括混凝土及模板數(shù)量,通過三維模型的算量結(jié)果和實際投資監(jiān)理的人工算量相比,誤差大多在5%以內(nèi),可以說三維算量結(jié)果具有一定的參考價值,部分異常值如框架柱模板面積是由于勁性柱里面含有鋼板,計算模板時將鋼板所占面積也計算在內(nèi),屬于建模技術(shù)問題,可后期進行處理,在初次建模的時候應(yīng)盡量規(guī)避。
協(xié)同平臺中數(shù)據(jù)文檔5002個,累計數(shù)據(jù)約30G,在線用戶132個,顯著提高了項目管理的信息化水平。
5 總 結(jié)
5.1創(chuàng)新點
BIM技術(shù)應(yīng)用是一項結(jié)合項目管理的系統(tǒng)工程,在本項目實施過程中也積累了不少經(jīng)驗。其中項目管理方作為BIM總包在項目實施的過程中帶來了極大的好處主要體現(xiàn)在以下幾方面:
1)作為項目管理公司對設(shè)計方、施工方都有一定的約束力;
2)擁有工程技術(shù)背景的優(yōu)勢使得在BIM技術(shù)應(yīng)用的過程中溝通更加順暢。
其次協(xié)同平臺的使用也使得溝通成本大大降低,主要表現(xiàn)在:
1)數(shù)據(jù)源、編碼統(tǒng)一,各類文件版本管理使得共享文件的準(zhǔn)確性和可追溯性;
2)分布式服務(wù)器的部署方式使得本地訪問數(shù)據(jù)的效率更高;
3)兼容各類不同版本的文本文檔及各種格式的三維模型,使得輕量化訪問數(shù)據(jù)成為可能;
4)基于平臺的BIM流程使得模型等單文件容量較大的電子文檔流轉(zhuǎn)效率更高更流暢。
最后鋼結(jié)構(gòu)三維深化應(yīng)用使得深化效率更高,主要體現(xiàn)在:
1)正向三維設(shè)計顯著加快設(shè)計和施工速度,模型及圖紙質(zhì)量更高;
2)在平面圖表達效率低下時,通過專業(yè)三維軟件設(shè)計使出圖效率更高。
5.2經(jīng)驗教訓(xùn)
當(dāng)然根據(jù)項目不同的性質(zhì)和實際情況,在本項目的實施過程中也遇到了很多困難。首先專業(yè)工程師BIM應(yīng)用能力欠缺,BIM工程師專業(yè)能力欠缺,這使得在前期兩個團隊合作的過程中溝通成本較高。其次由于項目工期緊張等各種因素,項目實施過程中以解決工程中的實際困難為首要目標(biāo),理論性的科研嘗試較少。再者,本項目為上海市首個試點項目,為保證項目實施效果,從技術(shù)選型上較為保守,選擇一些市場上較為成熟的產(chǎn)品和技術(shù)路線,大膽創(chuàng)新的應(yīng)用點沒有全面開展。
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