重慶國(guó)際馬戲城鋼結(jié)構(gòu)工程BIM在設(shè)計(jì)、制造、安裝工程中的應(yīng)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(yùn)用中冶建工集團(tuán)2021年目錄一、工程工程簡(jiǎn)介二、工程重點(diǎn)難點(diǎn)三、BIM團(tuán)隊(duì)引見(jiàn)四、運(yùn)用軟硬件配置五、BIM實(shí)施過(guò)程及實(shí)現(xiàn)功能六、運(yùn)用效果七、閱歷教訓(xùn)一、工程工程簡(jiǎn)介1.工程概略重慶國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(jiǎn)介項(xiàng)目名稱重慶國(guó)際馬戲城建設(shè)項(xiàng)目I期工程建設(shè)單位重慶市地產(chǎn)集團(tuán)設(shè)計(jì)單位北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司施工單位中冶建工集團(tuán)有限公司監(jiān)理單位重慶賽迪工程咨詢有限公司重慶國(guó)際馬戲城工程I期工程具有較強(qiáng)的復(fù)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(jì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)為雙向斜交鋼構(gòu)造體系，分別與鋼筋混凝構(gòu)造上預(yù)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(jiǎn)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(tái)基坑看臺(tái)幕墻二、工程重點(diǎn)難點(diǎn)1〕外觀外型和內(nèi)部空間復(fù)雜給現(xiàn)場(chǎng)施工人員圖紙了解、各專業(yè)協(xié)調(diào)、進(jìn)度及質(zhì)量控制帶來(lái)很大困難，鋼構(gòu)造專業(yè)與土建，舞臺(tái)機(jī)械、馬道、幕墻等專業(yè)交叉碰撞協(xié)調(diào)任務(wù)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(diǎn)難點(diǎn)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(chǎng)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(dòng)鋼箱梁參與人員姓名單位職務(wù)職責(zé)分工徐國(guó)友中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司副總經(jīng)理、總工程師負(fù)責(zé)項(xiàng)目施工組織、技術(shù)協(xié)調(diào)管理敬承錢(qián)中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計(jì)室主任負(fù)責(zé)項(xiàng)目模型審核，計(jì)算分析，BIM技術(shù)協(xié)調(diào)工作曹波中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計(jì)室副主任負(fù)責(zé)模型建立與出圖陳磊中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計(jì)室科員模型建立與出圖應(yīng)麗君中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計(jì)室科員模型建立與出圖謝廷明中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司設(shè)計(jì)室工藝負(fù)責(zé)人制造工藝與胎架設(shè)計(jì)邱文波中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司馬戲城項(xiàng)目部項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的施工組織和安裝工作李

明中冶建工集團(tuán)鋼構(gòu)公司鋼構(gòu)公司馬戲城項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)裝技術(shù)指導(dǎo)及專業(yè)協(xié)調(diào)工作三、工程團(tuán)隊(duì)及人員引見(jiàn)馬戲城鋼構(gòu)造BIM運(yùn)用主要成員中冶建工集團(tuán)在工程成立之初就制定了BIM技術(shù)在馬戲城工程運(yùn)用的詳細(xì)方案，由公司總工程師親身組織實(shí)施。四、運(yùn)用軟硬件配置軟件名稱在項(xiàng)目中的主要工作在工作中最有效的功能需要改進(jìn)的地方TeklaStructures18.03d實(shí)體模型建立，3d鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)詳圖設(shè)計(jì)，清單報(bào)表生成等三維協(xié)調(diào)交底、材料統(tǒng)計(jì)彎扭構(gòu)件深化不足，不能結(jié)構(gòu)受力計(jì)算3D3S計(jì)算分析，彎扭構(gòu)件出詳細(xì)加工圖彎扭構(gòu)件出詳細(xì)加工圖不能節(jié)點(diǎn)實(shí)體有限元分析。midasgen計(jì)算分析計(jì)算分析不能出圖rootmodel彎扭構(gòu)件深化彎扭構(gòu)件出詳細(xì)加工圖操作系統(tǒng)需要升級(jí)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(qiáng)Revit三維模型建立三維模型建立五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能1.工程采用BIM技術(shù)的運(yùn)用背景〔1〕構(gòu)造復(fù)雜：重慶國(guó)際馬戲城工程外型復(fù)雜，鋼構(gòu)造制造工藝和節(jié)點(diǎn)銜接復(fù)雜，鋼構(gòu)造深化設(shè)計(jì)出錯(cuò)概率大，僅僅運(yùn)用AUTOCAD進(jìn)展放樣，任務(wù)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。對(duì)于復(fù)雜的空間曲線和曲面，運(yùn)用AUTOCAD難以完成，必需借助先進(jìn)的三維軟件可實(shí)施?！?〕專業(yè)交叉多：鋼構(gòu)造施工隊(duì)伍要承接建筑設(shè)計(jì)以及構(gòu)造設(shè)計(jì)的信息完成深化設(shè)計(jì)及各個(gè)構(gòu)件的制造，同時(shí)鋼構(gòu)造承接土建以及幕墻裝飾和舞臺(tái)吊頂?shù)茹暯硬课?，鋼?gòu)造工程的整體質(zhì)量能否實(shí)現(xiàn)都依托準(zhǔn)確的深化設(shè)計(jì)以及高精度的加工制造，施工單位必需采用BIM技術(shù)?！?〕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?，爭(zhēng)創(chuàng)“鋼構(gòu)造金獎(jiǎng)〞，在滿足質(zhì)量要求的同時(shí)最大限制的到達(dá)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(biāo)桿，樹(shù)立行業(yè)品牌。設(shè)計(jì)建模多專業(yè)協(xié)同任務(wù)深化設(shè)計(jì)輔助加工可視化交底算量及本錢(qián)管理施工全過(guò)程分析施工模擬五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能2.工程采用BIM實(shí)現(xiàn)的功能模擬預(yù)拼裝〔1〕設(shè)計(jì)階段建立模型運(yùn)用TEKLA建立幕墻龍骨整體模型，3D3S和midsgen計(jì)算分析。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能幕墻龍骨模型幕墻龍骨計(jì)算模型〔2〕三維模型輔助專業(yè)協(xié)調(diào)，檢查設(shè)計(jì)脫漏與錯(cuò)誤a：屋面鋼桁架與舞臺(tái)機(jī)械，馬道經(jīng)過(guò)吊桿銜接，一致在一個(gè)模型中操作，多專業(yè)協(xié)同作業(yè)，碰撞校核，檢查設(shè)計(jì)脫漏與錯(cuò)誤。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能桁架桿件馬道通道吊桿五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yù)埋件鋼筋容易與土建鋼筋碰撞，借助BIM可視化，可模擬化來(lái)深化鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工工序，經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)協(xié)商調(diào)整鋼筋配置和埋件設(shè)計(jì)〔鋼筋間距〕，二者協(xié)同設(shè)計(jì)，減少施工鋼筋碰撞，高效的處理施工中鋼筋交叉。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能〔2〕三維模型輔助專業(yè)協(xié)調(diào)，檢查設(shè)計(jì)脫漏與錯(cuò)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(jì)a:輔助屋頂桁架節(jié)點(diǎn)等二次深化設(shè)計(jì)五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能深化設(shè)計(jì)〔3〕三維模型深化設(shè)計(jì)b:彎扭箱型構(gòu)件深化設(shè)計(jì)五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能構(gòu)件實(shí)體模型彎扭板件三維實(shí)體模型彎扭構(gòu)件截面控制參數(shù)彎扭構(gòu)件安裝過(guò)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(jìn)展深化設(shè)計(jì)，為后續(xù)加工提供實(shí)際數(shù)據(jù)?！?〕三維模型和動(dòng)畫(huà)輔助加工經(jīng)過(guò)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(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能節(jié)點(diǎn)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(dòng)畫(huà)輔助加工

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能b:彎扭鋼管工藝模擬自行設(shè)計(jì)與制造彎管機(jī)：利用BIM軟件計(jì)算和繪制頂彎設(shè)備設(shè)計(jì)圖，主要包括支架平臺(tái)、數(shù)控電動(dòng)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(dòng)畫(huà)輔助加工

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能b:彎扭鋼管工藝模擬自行設(shè)計(jì)與制造彎管機(jī)：利用BIM軟件計(jì)算和繪制頂彎設(shè)備設(shè)計(jì)圖，主要包括支架平臺(tái)、數(shù)控電動(dòng)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(dòng)畫(huà)輔助加工

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能C：三維模型模擬制造胎架和動(dòng)畫(huà)輔助演示幕墻龍骨加工過(guò)程利用BIM軟件計(jì)算和繪制可挪動(dòng)式預(yù)組裝平臺(tái)設(shè)計(jì)圖，主要包括程度底架、固定端、可挪動(dòng)端、安裝定位板等。按照設(shè)計(jì)軸線布置圖，以兩軸線間為一跨設(shè)為一個(gè)預(yù)組裝單元；每個(gè)單元均可經(jīng)過(guò)可挪動(dòng)端調(diào)理尺寸。采用動(dòng)畫(huà)演示幕墻龍骨加工工藝流程。可挪動(dòng)式預(yù)組裝支架平臺(tái)桿件端頭定位支座調(diào)理〔4〕三維模型和動(dòng)畫(huà)輔助加工

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能C：三維模型模擬制造胎架和動(dòng)畫(huà)輔助演示幕墻龍骨加工過(guò)程主管的組裝次管的組裝〔5〕三維模型模擬預(yù)拼裝a:輔助幕墻龍骨放樣及模擬預(yù)拼裝經(jīng)過(guò)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(biāo)〔坐標(biāo)轉(zhuǎn)換〕，輔助彎扭構(gòu)件車(chē)間加工時(shí)在地面整體預(yù)拼裝。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能車(chē)間整體預(yù)拼裝〔5〕三維模型模擬預(yù)拼裝b:屋面桁架電腦模擬預(yù)拼裝經(jīng)過(guò)電腦模擬屋面桁架預(yù)拼裝，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確控制每榀桁架的加工尺寸，實(shí)現(xiàn)桁架在高空的準(zhǔn)確安裝。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能屋面桁架整體預(yù)拼裝圖屋面桁架吊裝過(guò)程圖〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進(jìn)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(guò)三維吊裝動(dòng)畫(huà)模擬并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況，決議主桁架MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機(jī)抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機(jī)吊裝五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(jìn)度

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(jìn)展，即按主桁架編號(hào)MTR1→MTR2→MTR6→MTR5→MTR4→MTR3的順序進(jìn)展吊裝。其中MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機(jī)抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機(jī)吊裝?！?〕施工模擬，有效控制平安與施工進(jìn)度

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(jìn)展，即按主桁架編號(hào)MTR1→MTR2→MTR6→MTR5→MTR4→MTR3的順序進(jìn)展吊裝，其中MTR3、MTR4、MTR5采用跨內(nèi)組裝雙機(jī)抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外組裝單機(jī)吊裝?！?〕施工模擬、有效控制平安與施工進(jìn)度

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能a：屋面桁架吊裝模擬雙機(jī)抬吊模擬〔6〕施工模擬，有效控制平安與施工進(jìn)度

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(jìn)度

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

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能本工程屋面為雙向桁架，在安裝過(guò)程中，其構(gòu)造受力情形和和最后設(shè)計(jì)形狀有所不同，在施工前，根據(jù)施工方法進(jìn)展施工模擬仿真分析，對(duì)施工工程進(jìn)展數(shù)據(jù)校核及構(gòu)造分析，為現(xiàn)場(chǎng)的施工控制提供前期性的控制實(shí)際根據(jù)。

桁架組裝轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程分析桁架組裝轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程應(yīng)力云圖〔7〕施工全過(guò)程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能

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

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yīng)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(yīng)力〔N/mm2〕〔7〕施工全過(guò)程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yīng)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(yīng)力〔N/mm2〕〔7〕施工全過(guò)程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yīng)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(yīng)力〔N/mm2〕〔7〕施工全過(guò)程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yīng)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(yīng)力〔N/mm2〕〔7〕施工全過(guò)程仿真分析，確保施工平安

五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)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(yīng)力〔N/mm2〕根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)桁架安裝過(guò)程中最大下饒17mm，與計(jì)算值19mm根本吻合。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能〔8〕可視化交底加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)展三維模型遨游、施工進(jìn)度模擬等與各專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)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(wèn)題鋼構(gòu)加工技術(shù)交底〔9〕算量及本錢(qián)管理經(jīng)過(guò)BIM模型軟件自帶的清單計(jì)算程序就可以導(dǎo)出每根構(gòu)件的分量及銜接件分量，還可以統(tǒng)計(jì)分類統(tǒng)計(jì)分量和面積，方便制定采購(gòu)方案和制定勞務(wù)用工方案，加強(qiáng)建造本錢(qián)方案性和可控性。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能工程量統(tǒng)計(jì)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(jì)(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(jì)()3906223616225488313用工量方案表〔10〕模型及圖紙輔助現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查運(yùn)用Autodesk360、BIM360Glue經(jīng)過(guò)手機(jī)或Ipad現(xiàn)場(chǎng)就可以閱讀三維模型，從而進(jìn)展質(zhì)量和進(jìn)度檢查。五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能〔11〕運(yùn)用BIM施工動(dòng)畫(huà)把控進(jìn)度控制五、BIM運(yùn)用實(shí)施工程及實(shí)現(xiàn)功能六、BIM運(yùn)用效益〔1〕針對(duì)該工程的復(fù)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(wèn)題，方便了工程管理，提高了深化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，能優(yōu)先的進(jìn)展事前控制，有效的防止了各種碰撞，大大降低了返工費(fèi)用?！?〕