重慶國際馬戲城鋼結(jié)構(gòu)工程BIM在設(shè)計、制造、安裝工程中的應用

重慶際華目的地鋼構(gòu)造工程BIM在鋼構(gòu)造、幕墻施工中的運用中冶建工集團2021年目錄一、工程工程簡介二、工程重點難點三、BIM團隊引見四、運用軟硬件配置五、BIM實施過程及實現(xiàn)功能六、運用效果七、閱歷教訓一、工程工程簡介1.工程概略重慶國際馬戲城工程是重慶市十大公益性工程之一。位于重慶市主城區(qū)彈子石大佛寺長江大橋下，是以雜技馬戲上演為主，集文化展現(xiàn)、文化交流、休閑文娛、旅游為一體的大型綜合性文化設(shè)備。重慶國際馬戲城工程一期建筑總面積為24816m2，其中主扮演館21847m2，配套輔助設(shè)備2969m2，建筑高度49.78m。圖1總體效果圖一、工程工程簡介項目名稱重慶國際馬戲城建設(shè)項目I期工程建設(shè)單位重慶市地產(chǎn)集團設(shè)計單位北京市建筑設(shè)計研究院有限公司施工單位中冶建工集團有限公司監(jiān)理單位重慶賽迪工程咨詢有限公司重慶國際馬戲城工程I期工程具有較強的復雜性，包含主體混凝土構(gòu)造、反弧墻構(gòu)造和鋼構(gòu)造和幕墻等部分，施工技術(shù)難度較大。本工程鋼構(gòu)造工程主要分為屋面雙向桁架、飄帶鋼構(gòu)造以及幕墻龍骨鋼構(gòu)造；主扮演館鋼構(gòu)造采用雙向鋼桁架構(gòu)造，該構(gòu)造系統(tǒng)由六榀大跨度橫向主桁架梁與縱向次桁架梁構(gòu)成傾斜式空間穩(wěn)定構(gòu)造；幕墻龍骨按照建筑外觀設(shè)計特點，設(shè)計為雙向斜交鋼構(gòu)造體系，分別與鋼筋混凝構(gòu)造上預埋件銜接，最高約48m，寬度約18m；飄帶構(gòu)造由幕墻系統(tǒng)延伸而出，共分為3段。一、工程工程簡介鋼構(gòu)造三維模型2.鋼構(gòu)造工程概略

幕墻龍骨主體桁架飄帶構(gòu)造靜壓箱馬道消防水池屋頂桁架弧形柱反弧墻舞臺基坑看臺幕墻二、工程重點難點1〕外觀外型和內(nèi)部空間復雜給現(xiàn)場施工人員圖紙了解、各專業(yè)協(xié)調(diào)、進度及質(zhì)量控制帶來很大困難，鋼構(gòu)造專業(yè)與土建，舞臺機械、馬道、幕墻等專業(yè)交叉碰撞協(xié)調(diào)任務量很大。馬戲城主體剖面外圈幕墻支撐鋼構(gòu)造內(nèi)圈幕墻支撐鋼構(gòu)造飄帶鋼構(gòu)造二、工程重點難點2〕幕墻支撐鋼構(gòu)造為空間箱型彎扭構(gòu)件，其二次深化、加工制造和安裝難度大；場地局促，屋頂雙向桁架吊裝困難；飄帶為三維空間管桁架，相貫線切割和空間定位安裝難度大。雙曲面改動鋼箱梁參與人員姓名單位職務職責分工徐國友中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司副總經(jīng)理、總工程師負責項目施工組織、技術(shù)協(xié)調(diào)管理敬承錢中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計室主任負責項目模型審核，計算分析，BIM技術(shù)協(xié)調(diào)工作曹波中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計室副主任負責模型建立與出圖陳磊中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計室科員模型建立與出圖應麗君中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計室科員模型建立與出圖謝廷明中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計室工藝負責人制造工藝與胎架設(shè)計邱文波中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司馬戲城項目部項目經(jīng)理負責現(xiàn)場的施工組織和安裝工作李

明中冶建工集團鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司馬戲城項目部技術(shù)負責人負責現(xiàn)場裝技術(shù)指導及專業(yè)協(xié)調(diào)工作三、工程團隊及人員引見馬戲城鋼構(gòu)造BIM運用主要成員中冶建工集團在工程成立之初就制定了BIM技術(shù)在馬戲城工程運用的詳細方案，由公司總工程師親身組織實施。四、運用軟硬件配置軟件名稱在項目中的主要工作在工作中最有效的功能需要改進的地方TeklaStructures18.03d實體模型建立，3d鋼結(jié)構(gòu)細部設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計詳圖設(shè)計，清單報表生成等三維協(xié)調(diào)交底、材料統(tǒng)計彎扭構(gòu)件深化不足，不能結(jié)構(gòu)受力計算3D3S計算分析，彎扭構(gòu)件出詳細加工圖彎扭構(gòu)件出詳細加工圖不能節(jié)點實體有限元分析。midasgen計算分析計算分析不能出圖rootmodel彎扭構(gòu)件深化彎扭構(gòu)件出詳細加工圖操作系統(tǒng)需要升級犀牛彎扭構(gòu)件輪廓建立彎扭構(gòu)件輪廓建立出圖功能不強Revit三維模型建立三維模型建立五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能1.工程采用BIM技術(shù)的運用背景〔1〕構(gòu)造復雜：重慶國際馬戲城工程外型復雜，鋼構(gòu)造制造工藝和節(jié)點銜接復雜，鋼構(gòu)造深化設(shè)計出錯概率大，僅僅運用AUTOCAD進展放樣，任務效率低，勞動強度大。對于復雜的空間曲線和曲面，運用AUTOCAD難以完成，必需借助先進的三維軟件可實施?！?〕專業(yè)交叉多：鋼構(gòu)造施工隊伍要承接建筑設(shè)計以及構(gòu)造設(shè)計的信息完成深化設(shè)計及各個構(gòu)件的制造，同時鋼構(gòu)造承接土建以及幕墻裝飾和舞臺吊頂?shù)茹暯硬课唬摌?gòu)造工程的整體質(zhì)量能否實現(xiàn)都依托準確的深化設(shè)計以及高精度的加工制造，施工單位必需采用BIM技術(shù)。〔3〕質(zhì)量規(guī)范高:本工程鋼構(gòu)造工程為重慶市建委指定的鋼構(gòu)造觀摩基地，確?！鞍陀灞暎瑺巹?chuàng)“鋼構(gòu)造金獎〞，在滿足質(zhì)量要求的同時最大限制的到達美觀效果，把大劇院工程打呵斥重慶市鋼構(gòu)造的行業(yè)標桿，樹立行業(yè)品牌。設(shè)計建模多專業(yè)協(xié)同任務深化設(shè)計輔助加工可視化交底算量及本錢管理施工全過程分析施工模擬五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能2.工程采用BIM實現(xiàn)的功能模擬預拼裝〔1〕設(shè)計階段建立模型運用TEKLA建立幕墻龍骨整體模型，3D3S和midsgen計算分析。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能幕墻龍骨模型幕墻龍骨計算模型〔2〕三維模型輔助專業(yè)協(xié)調(diào)，檢查設(shè)計脫漏與錯誤a：屋面鋼桁架與舞臺機械，馬道經(jīng)過吊桿銜接，一致在一個模型中操作，多專業(yè)協(xié)同作業(yè)，碰撞校核，檢查設(shè)計脫漏與錯誤。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能桁架桿件馬道通道吊桿五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能〔2〕確定構(gòu)件分量，合理安排施工b：本工程牛腿鋼筋密集，鋼構(gòu)造預埋件鋼筋容易與土建鋼筋碰撞，借助BIM可視化，可模擬化來深化鋼筋復雜節(jié)點的施工工序，經(jīng)過與設(shè)計協(xié)商調(diào)整鋼筋配置和埋件設(shè)計〔鋼筋間距〕，二者協(xié)同設(shè)計，減少施工鋼筋碰撞，高效的處理施工中鋼筋交叉。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能〔2〕三維模型輔助專業(yè)協(xié)調(diào)，檢查設(shè)計脫漏與錯誤c：鋼構(gòu)造與混凝土梁的碰撞，調(diào)整幕墻龍骨截面，部分混凝土梁調(diào)整位置?！?〕三維模型深化設(shè)計a:輔助屋頂桁架節(jié)點等二次深化設(shè)計五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能深化設(shè)計〔3〕三維模型深化設(shè)計b:彎扭箱型構(gòu)件深化設(shè)計五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能構(gòu)件實體模型彎扭板件三維實體模型彎扭構(gòu)件截面控制參數(shù)彎扭構(gòu)件安裝過程圖幕墻龍骨為□400*350的箱型彎扭構(gòu)件，采用專業(yè)的“三維特型彎扭構(gòu)件軟件〞進展深化設(shè)計，為后續(xù)加工提供實際數(shù)據(jù)。〔4〕三維模型和動畫輔助加工經(jīng)過三維模型直接轉(zhuǎn)化成數(shù)控加工數(shù)據(jù)，精度高，速度快，質(zhì)量好。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能節(jié)點模型數(shù)控加工加工后的鋼管件a:輔助飄帶管桁架的相貫線放樣與數(shù)控加工〔4〕三維模型和動畫輔助加工

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能b:彎扭鋼管工藝模擬自行設(shè)計與制造彎管機：利用BIM軟件計算和繪制頂彎設(shè)備設(shè)計圖，主要包括支架平臺、數(shù)控電動分別式液壓千斤頂、限位端模具、行程端模具等。

〔4〕三維模型和動畫輔助加工

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能b:彎扭鋼管工藝模擬自行設(shè)計與制造彎管機：利用BIM軟件計算和繪制頂彎設(shè)備設(shè)計圖，主要包括支架平臺、數(shù)控電動分別式液壓千斤頂、限位端模具、行程端模具等。〔4〕三維模型和動畫輔助加工

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能C：三維模型模擬制造胎架和動畫輔助演示幕墻龍骨加工過程利用BIM軟件計算和繪制可挪動式預組裝平臺設(shè)計圖，主要包括程度底架、固定端、可挪動端、安裝定位板等。按照設(shè)計軸線布置圖，以兩軸線間為一跨設(shè)為一個預組裝單元；每個單元均可經(jīng)過可挪動端調(diào)理尺寸。采用動畫演示幕墻龍骨加工工藝流程?？膳矂邮筋A組裝支架平臺桿件端頭定位支座調(diào)理〔4〕三維模型和動畫輔助加工

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能C：三維模型模擬制造胎架和動畫輔助演示幕墻龍骨加工過程主管的組裝次管的組裝〔5〕三維模型模擬預拼裝a:輔助幕墻龍骨放樣及模擬預拼裝經(jīng)過三維模型將一榀幕墻支撐鋼構(gòu)造轉(zhuǎn)化投影到平行于地面的三維坐標〔坐標轉(zhuǎn)換〕，輔助彎扭構(gòu)件車間加工時在地面整體預拼裝。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能車間整體預拼裝〔5〕三維模型模擬預拼裝b:屋面桁架電腦模擬預拼裝經(jīng)過電腦模擬屋面桁架預拼裝，經(jīng)過準確控制每榀桁架的加工尺寸，實現(xiàn)桁架在高空的準確安裝。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能屋面桁架整體預拼裝圖屋面桁架吊裝過程圖〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進度馬戲城屋頂采用空間鋼桁架構(gòu)造，該構(gòu)造系統(tǒng)由六榀大跨度橫向主桁架和縱向次桁架構(gòu)成傾斜式空間桁架。其中MTR1跨度28.09米，分量約14.5噸、MTR2跨度43.48米，分量約22噸、MTR3跨度53.978米，分量約38噸、MTR4跨度55.65米，分量約40噸、MTR5跨度47.55米，分量約35噸、MTR6跨度31.99米，分量約15.5噸。經(jīng)過三維吊裝動畫模擬并結(jié)合現(xiàn)場實踐情況，決議主桁架MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機吊裝五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能飄帶龍骨吊裝道路主體構(gòu)造下側(cè)龍骨吊裝道路主體構(gòu)造上側(cè)龍骨吊裝道路MTR1MTR2MTR3MTR4MTR5MTR6123456主桁架吊裝順序〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進度

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能a：屋面桁架吊裝模擬屋面桁架總體安裝工藝流程：主體構(gòu)造桁架吊裝順序采用兩側(cè)向中間依次進展，即按主桁架編號MTR1→MTR2→MTR6→MTR5→MTR4→MTR3的順序進展吊裝。其中MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機吊裝?！?〕施工模擬，有效控制平安與施工進度

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能a：屋面桁架吊裝模擬屋面桁架總體安裝工藝流程：主體構(gòu)造桁架吊裝順序采用兩側(cè)向中間依次進展，即按主桁架編號MTR1→MTR2→MTR6→MTR5→MTR4→MTR3的順序進展吊裝，其中MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機吊裝。〔6〕施工模擬、有效控制平安與施工進度

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能a：屋面桁架吊裝模擬雙機抬吊模擬〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進度

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能b：幕墻龍骨吊裝模擬〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進度

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能c：飄帶鋼構(gòu)造吊裝模擬〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能本工程屋面為雙向桁架，在安裝過程中，其構(gòu)造受力情形和和最后設(shè)計形狀有所不同，在施工前，根據(jù)施工方法進展施工模擬仿真分析，對施工工程進展數(shù)據(jù)校核及構(gòu)造分析，為現(xiàn)場的施工控制提供前期性的控制實際根據(jù)。

桁架組裝轉(zhuǎn)運過程分析桁架組裝轉(zhuǎn)運過程應力云圖〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

桁架吊裝翻身模型桁架吊裝翻身應力云圖桁架吊裝翻身模型桁架吊裝翻身應力云圖〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

吊裝工況一整體Z向變形〔mm〕吊裝工況一整體桿件應力〔N/mm2〕吊裝工況二整體Z向變形〔mm〕吊裝工況二整體桿件應力〔N/mm2〕〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

吊裝工況三整體Z向變形〔mm〕吊裝工況三整體桿件應力〔N/mm2〕吊裝工況四整體Z向變形〔mm〕吊裝工況四整體桿件應力〔N/mm2〕〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

吊裝工況五整體Z向變形〔mm〕吊裝工況五整體桿件應力〔N/mm2〕吊裝工況六整體Z向變形〔mm〕吊裝工況六整體桿件應力〔N/mm2〕〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

吊裝工況七整體Z向變形〔mm〕吊裝工況七整體桿件應力〔N/mm2〕吊裝工況八整體Z向變形〔mm〕吊裝工況八整體桿件應力〔N/mm2〕〔7〕施工全過程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能

吊裝工況九整體Z向變形〔mm〕吊裝工況九整體桿件應力〔N/mm2〕根據(jù)現(xiàn)場實測桁架安裝過程中最大下饒17mm，與計算值19mm根本吻合。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能〔8〕可視化交底加強溝通協(xié)調(diào)運用BIM技術(shù)進展三維模型遨游、施工進度模擬等與各專業(yè)隊伍進展技術(shù)交底，大大提高溝通協(xié)調(diào)效率。與業(yè)主，土建，管理公司溝通技術(shù)問題鋼構(gòu)加工技術(shù)交底〔9〕算量及本錢管理經(jīng)過BIM模型軟件自帶的清單計算程序就可以導出每根構(gòu)件的分量及銜接件分量，還可以統(tǒng)計分類統(tǒng)計分量和面積，方便制定采購方案和制定勞務用工方案，加強建造本錢方案性和可控性。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能工程量統(tǒng)計表馬戲城一期工程鉚工(工作日)焊工(工作日)起重工(工作日)普工(工作日)總計(工作日)屋面桁架加工606

6061521501515屋面桁架安裝25025025092842龍骨加工18006005001003000龍骨安裝4504504501501500飄帶加工80907016256飄帶安裝720240200401200合計()3906223616225488313用工量方案表〔10〕模型及圖紙輔助現(xiàn)場質(zhì)量檢查運用Autodesk360、BIM360Glue經(jīng)過手機或Ipad現(xiàn)場就可以閱讀三維模型，從而進展質(zhì)量和進度檢查。五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能〔11〕運用BIM施工動畫把控進度控制五、BIM運用實施工程及實現(xiàn)功能六、BIM運用效益〔1〕針對該工程的復雜性和多專業(yè)性，利用BIM技術(shù)，勝利處理了鋼構(gòu)造與其他專業(yè)的碰撞和接口銜接問題，方便了工程管理，提高了深化設(shè)計的準確性，能優(yōu)先的進展事前控制，有效的防止了各種碰撞，大大降低了返工費用?！?〕