中新广州知识城广场国际会展中心钢结构工程BIM技术应用浅析--中国期刊网

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中新广州知识城广场国际会展中心钢结构工程BIM技术应用浅析

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：向前陈奕才赵云龙邓星星梁广昌方熙

[导读] 摘要：钢结构以其强度高、自重轻、施工方便在大型公共建筑领域得到了广泛的应用，因其工业化程度高，为BIM技术在钢结构领域的发展提供了广泛的空间，本文就BIM技术在大型会展中心钢结构深化设计阶段、方案模拟施工过程中的应用为切入点，浅谈BIM技术如何在攻克异形钢屋盖等难点方面发挥重要作用，为其他项目完美履约提供有益的借鉴。

        中国建筑第八工程局有限公司华南分公司广东广州 510000
        摘要：钢结构以其强度高、自重轻、施工方便在大型公共建筑领域得到了广泛的应用，因其工业化程度高，为BIM技术在钢结构领域的发展提供了广泛的空间，本文就BIM技术在大型会展中心钢结构深化设计阶段、方案模拟施工过程中的应用为切入点，浅谈BIM技术如何在攻克异形钢屋盖等难点方面发挥重要作用，为其他项目完美履约提供有益的借鉴。
        关键词：BIM；钢结构；会展中心
        1 引言
        BIM（建筑信息模型）作为建筑领域当前最热门的话题，因其具有可视化、协同性、模拟性、优化性、可出图性等基本特点，在建筑设计建造阶段得到了越来越多的广泛应用，尤其在当下BIM电子辅助审查及CIM（城市信息模型）平台建设试点的推广应用的大环境下，BIM技术应用已经成为建筑企业必须掌握的一种技术能力。钢结构构件因其制造安装机械化程度高，便于在工厂制造、现场拼装。基于BIM技术在钢结构工程中的成熟应用，使得工厂机械化制造钢结构构件具有成品精度高误差小、生产高效、工地现场拼装灵活速度快、有效缩短施工工期等显著优点。在大体量、大跨度、结构复杂的大型会展工程中，BIM技术的应用就显得尤为必要。
        2 工程概况
        本项目位于中新知识城南起步区全国知识产权运用和保护综合改革试验区，皇冠型会议及展览中心作为未来开展知识产权国际学术交流活动的重要场所。会展中心为三层混凝土楼板加钢结构屋盖系统组成的框架结构，其中钢结构工程总用钢量约为800吨，总面积约占5500㎡，主要受力混凝土柱及结构顶环梁分布于场馆的中间及四周，总计17个支座，混凝土柱柱顶标高为17.550m，柱顶设置钢结构预埋钢板，与钢结构桁架滑动球形支座相连。顶层为钢结构屋架及屋面板组成的屋盖系统。屋盖为平面正交式钢管桁架结构，桁架为多跨连系梁结构，单跨最大跨度约为40m。

        图1 会议及展览中心效果图
        3 BIM技术在本项目中的应用
        3.1 BIM钢结构深化设计
        本项目会展中心屋架为钢结构主体，是平面正交式圆管桁架，桁架上下弦高度2.5米，由42榀主桁架、42榀次桁架组成的屋盖结构体系，由12榀内桁架与28榀外桁架形成环形外围线，从而形成整体会展中心结构外形。钢结构屋面为椭圆形状且为四方屋面排水，因此檩托板均为斜向不确定的斜向支座，利用Tekla、Revit等BIM软件创建钢结构及土建三维模型，可有效直观展示檩托板与桁架及檩条的位置关系，从而控制现场安装精度。通过Navisworks整合模型后，可以快速甄别设计缺陷，提前消化设计误差。

        图2 会展中心钢结构BIM模型
        3.2 施工模拟分析
        本工程钢结构安装需要汽车吊上行至二层楼板进行桁架吊装作业，但是汽车吊的参数、楼板承载力、汽车吊行走路线、吊车站位、脚手架回顶区域等因素都会对工程质量、安全、造价有很大影响。借助BIM技术的可视化、模拟性、优化性等特点来系统性的推敲模拟整个施工组织方案的部署及实施过程，进行方案的比选，推演出最合理的施工组织方式。通过BIM模型关联施工进度计划信息，可以快速模拟整个建造周期，对工程的形象进度有更直观的展现，方便设计技术交底。

        3.3 数字化加工
        根据优化后的吊装模拟方案及钢结构拆分方案，通过调整后的BIM模型直接导出深化图纸及相关数据，交由钢结构厂家进行设计生产加工，自动化机床板材切割，精度控制高，构件加工、运输到现场后的节点偏差限值可以精确到3mm以内，檩托与桁架一体化工厂直接加工成型，减少在现场的焊接作业，为檩条的装配安装保证了精度、进度。

        图9 钢结构数字化加工生产线
        3.4 二维码物料跟踪
        为了更好的掌握现场实时进度，追溯钢结构材料进场及现场材料管理，通过搭建C8BIM协同管理平台，利用二维码技术可与BIM模型每个杆件形成数据关联，通过手机终端扫描二维码，实时更新杆件的加工、进场验收、安装完成等状态。项目参建各方通过在后台浏览模型，便可掌握现场进度，分析并统筹资源配置，合理安排施工，有效保证施工进度。

        图10 手机终端扫描二维码
        4 应用总结
        作为中新广州知识城知识产权运用和保护综合改革实验核心场所，BIM技术在本项目中的成功运用为工程建设目标的顺利实现，提供了强有力的技术保障。BIM技术的可视化在设计阶段通过建立精细化模型，解决了设计图中一些连接节点缺漏、檩托板尺寸不够、檩托板与桁架上弦杆有冲突等图纸问题，提前将问题解决在设计阶段，避免后期返工。利用BIM软件进行方案模拟，模拟吊车行走路线、对桁架分区分段施工模拟吊装，确定方案实施的合理性，为现场施工组织部署提供了优化性的建议。构件工厂数字化加工和基于BIM协同平台的二维码物料跟踪技术有效的保证了材料加工的精度及现场钢结构安装的材料可视化管理。BIM技术的成功应用为项目保质保量的顺利推进发挥了不可估量的作用。