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文｜本刊记者 万晓曦
施工单位的优势不是软件开发,而在于对自身业务需求的理解.无论是哪种新技术都只是一种先进的工作方法,并不能解决施工工作遇到的所有问题.所以对于施工单位而言,需要适度的运用新技术、新方法,结合自己的专业判断完成项目.
众所周知,建筑的建造过程是一个非常复杂的过程.随着社会经济的发展,出现了越来越多的大型建筑及异形结构建造,建筑难度越来越大,给建筑项目施工方带来的挑战也越来越多.传统的施工方案都是基于二维图纸以及以往的施工经验编制,施工可行性缺少针对性的模拟.专项施工方案往往都是边施工边优化,在施工过程中如果遇到问题,再根据现场情况制定临时专项方案,这种模式往往不及时,而且对工程工期以及质量成本影响较大,如果施工方案存在重大问题,对项目施工造成的损失是不可估量的.
以无锡恒隆广场综合发展项目为例,该项目是集精品购物、高端餐饮、五星级酒店和甲级写字楼等多功能于一体的现代化城市综合体,为无锡崇安区CBD 增添一“重量级”商业航母,也是无锡市发展高端服务业的重要载体.
项目位于无锡市崇安区中心位置的东大街地块,地上建筑面积约24.2 万平方米,地下建筑面积约为13.2 万平方米.项目包括一个大型高级购物中心,购物中心共有地上7 层,楼高约44 米.其中一座办公楼共有44 层（包括裙楼）,楼高约250 米,另一幢办公楼共有33 层（包括裙楼）,楼高约200 米.购物中心及两座办公楼另设四层地下室及局部一层地下夹层.
诸多难点亟待攻克
项目业主对商业空间的净高要求非常严格,尤其对于地下室及裙楼的商业空间,地下车库结构层高4 米,梁高1~1.2 米,要求净高2.4 米预留给机电管线的安装空间仅为0.4~0.6 米.在建筑功能各不相同、结构体系形式多变、管线布置错综复杂的情况下,如何合理布置设备管线以达到业主提出的建筑净高要求,对于各专业的设计来说都是一个挑战.
该项目合同图纸中的系统设备参数仅供参考,必须要求施工单位进行系统设计参数复核,部分系统无相关参数,需要进行设计验算.由于体量大、专业多,系统设备数量极大,仅暖通专业就有近千台设备,如何确保参数复核计算的准确性和高效率就变得异常困难.
无锡恒隆广场综合发展项目属于边设计、边招标、边施工,当机电开始施工,精装修施工单位还未进场,精装图纸深化后机电需根据变更做相应深化,并且建筑、结构、机电原始设计图纸经常因业主的原因变更,设计变更贯穿整个施工过程.每次变更都要对变更内容进行深化设计并报业主、顾问审批通过后才能施工,这对机电深化设计和施工管理工作造成了很大的困难.
同时,该项目的机电专业系统众多,有暖通系统,包括通风、加压系统、防排烟、送排风、供回水、空调设备、制冷机采暖水、风阀、锅炉房等；给排水系统,包括生活给水系统、排水系统、热水系统、污废水系统、雨水系统、室外排水管道；强电系统,包括高低压配电系统、照明系统、漏电报警、电能监控、建筑物防雷、接地低压及安全措施等；消防系统,包括消火栓、喷淋、自动水泡、防火卷帘、消防火灾报警、防排烟控制；弱电系统,包括公共广播系统、综合布线系统、建筑设备管理系统、保安监控系统、无线巡更系统、停车库管理系统、能源计费系统等.各系统管线分布密集,各专业、各工种交叉施工协调难度很大,项目各参与方协调配合困难.无锡恒隆广场综合发展项目总建筑面积22 万平方米,从土建移交工作留给机电开始实际施工的时间只有9 个月,如此短的施工时间,这么大的施工量,用传统的现场制作安装的施工方式很难保证按期完工.
创新技术解决复杂问题
通过对BIM 技术的应用与研究,无锡恒隆广场综合发展项目团队开发了基于BIM 技术的大型复杂机电工程精细化施工关键技术,解决大型复杂机电工程精细化施工主要面临的问题.解决项目难题的同时,提升建筑企业的科技创新能力和施工管理水平,推动整个企业乃至全行业的发展和进步.在这类大型复杂的建筑工程项目中,设备管线的布置由于系统繁多、布局复杂,常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况,给施工带来麻烦,影响建筑室内净高,造成返工或浪费甚至存在安全隐患.采用三维可视技术进行深化设计,基于传统CAD 平台的二维设计,使用平、立、剖等视图的方式表达和展现设计成果.传统的平面设计成果为一张张的平面图,并不直观,工程中的综合管线只有等工程完工后才能呈现出来,而采用三维可视化技术可以使工程完工后的状貌在施工前就呈现出来,表达上直观清楚.模型均按真实尺度建模,传统表达予以省略的部分,例如管道保温层、支吊架等都可以得到展现,从而将一些看上去没问题,而实际却存在的深层次问题暴露出来.
传统的二维图纸往往不能全面反映个体、各专业各系统之间的碰撞可能,同时由于二维设计的不可预见性,也使设计人员疏漏掉一些管线碰撞的问题.而利用BIM 技术可以在管线综合平衡设计时,利用其碰撞检查的功能,将碰撞点尽早地反馈给设计人员,与业主、顾问进行及时的协调沟通,在深化设计阶段尽量减少现场的管线碰撞和返工现象.这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的变更申请单,同时也大大提高了施工现场的生产效率,降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误.
无锡恒隆广场综合发展项目还对净高控制技术进行了研究,通过建立一个标高检查过滤器,依据要求设置好相应管线的最低标高要求,设置过滤器所显示的颜色,应用过滤器后低于设置标高的管线即会通过相应的颜色显示出来；或建立一个天花板平面,按要求设置好天花板标高,通过碰撞检查功能检查天花板跟相关机电管线之间的碰撞结果,就可以查找到不满足净高要求的位置.通过这些手段,大量地节省了人工排查的时间,提高了综合排布的效率.
项目团队还进一步开发了提高深化设计质量和效率的辅助软件.由于需要对各个专业进行全面建模,因此工作量很大,如何提高建模的效率与精确度,是必须面对的一个问题.
利用计算机进行建筑、结构、机电专业的计算分析始于20 世纪60 年代,甚至更早,早已形成成熟的理论支持,开发出丰富的工具软件.但是在CAD 时代,无论什么样的分析软件都必须通过手工的方式输入相关数据才能开展分析计算,而操作和使用这些软件不仅需要专业技术人员经过培训才能完成,同时由于设计方案的调整,造成原本就耗时耗力的数据录入工作需要经常性的重复录入或者校核,导致包括建筑能量分析在内的建筑物理性能化分析通常被安排在设计的最终阶段,成为一种象征性的工作,使设计与分析计算之间严重脱节.基于上述传统方法所带来的的痛点,项目团队提出基于BIM 技术的系统设备参数自动计算方案.运用BIM 技术绘制好机电系统的模型,接下来只需点击几下鼠标就可以让BIM 应用软件自动完成复杂的计算工作.原本需要专业人员花费大量时间输入大量专业数据的过程,如今可以自动完成,这大大降低了计算分析的周期,提高了设计质量与可靠性.模型如有变化,计算结果也会关联更新,从而为设备参数的选型提供正确的依据.
应用BIM 技术后,深化设计人员能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突,从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率.这不仅能及时排除项目施工环节中可能遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的返工,更大大提高了施工现场的生产效率,降低了由于施工协调混乱造成的成本增长和工期延误.
根据项目业主的反馈,在济南恒隆项目中每层大概有20 多处碰撞问题需要返工,无锡恒隆广场综合发展项目因幕墙、精装修没用BIM 技术,所以每层因配合精装修的原因大概三到四处.BIM技术减少了因碰撞和安装工序不合理返工,节约了大量成本.
同时,无锡恒隆广场综合发展项目通过利用BIM 技术对水管、风管、母线、桥架等的路由及尺寸进行优化,找出最短的路由、最优的尺寸,节省了材料,降低了成本.利用BIM 模型计算出精确的材料需用计划,并进行精确地放样下料,控制材料损耗,避免了材料浪费.
当然,施工单位的优势不是软件开发,而在于对自身业务需求的理解.对于BIM 技术本身而言,它只是一种先进的工作方法,并不能解决施工工作遇到的所有问题.所以对于施工单位而言,需要适度的运用新技术、新方法,结合自己的专业判断完成项目.
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参考文献：
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