基于BIM的虛擬建造

第四章基于BIM的虛擬建造HIIHH951三1三=灞_71niimimin7////////anilhii…=ln■ii三三l=lm目錄01/概述02/基于BIM的施工模擬03/基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝04/基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃05/典型案例:BIM在某吊裝工程應(yīng)用本章主要內(nèi)容第一節(jié)概述隨著BIM技術(shù)在國內(nèi)施工的推進(jìn)，目前BIM技術(shù)己從原先對一些簡單的靜態(tài)碰撞分析發(fā)展到對整個項目進(jìn)行全生命周期應(yīng)用的階段。一個項目從施工進(jìn)場開始，首先要面對的是如何對整個項目的施工場地進(jìn)行合理布置。合理的場地布置能盡可能減少將來大型機械和臨時設(shè)施反復(fù)調(diào)整平面位置，盡最大限度地利用大型機械設(shè)施的性能。同時，能夠?qū)ξ锪鞑牧献龊眯枨蠓治?，盡可能合理地安排材料進(jìn)場和材料堆放，對現(xiàn)場人流進(jìn)行合理的規(guī)劃，保證流水作業(yè)等。為避免上述問題，可以將BIM技術(shù)提前應(yīng)用到施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃階段，從而更好地指導(dǎo)施工，為企業(yè)降低施工風(fēng)險與施工成本。基于BIM的虛擬建造包括基于BIM的施工模擬、基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝、基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃等方面。其中基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝包括了混凝土構(gòu)件的虛擬拼裝、鋼構(gòu)件的虛擬拼裝、幕墻工程虛擬拼裝以及機電設(shè)備工程虛擬拼裝；基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃主要包括大型施工機械設(shè)施規(guī)劃、現(xiàn)場物流規(guī)劃、現(xiàn)場人流規(guī)劃等方面。目錄01/概述02/基于BIM的施工模擬03/基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝04/基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃05/典型案例:BIM在某吊裝工程應(yīng)用本章主要內(nèi)容一、虛擬施工的概述?虛擬施工(VirtualConstruction,簡稱VC),是實際施工過程在計算機上的虛擬實現(xiàn)。它采用虛擬現(xiàn)實和結(jié)構(gòu)仿真等技術(shù)，在高性能計算機等設(shè)備的支持下群組協(xié)同工作。通過BIM技術(shù)建立建筑物的幾何模型和施工過程模型，可以實現(xiàn)對施工方案進(jìn)行實時、交互和逼真的模擬，進(jìn)而對己有的施工方案進(jìn)行驗證、優(yōu)化和完善，逐步替代傳統(tǒng)的施工方案編制方式和方案操作流程。在對施工過程進(jìn)行三維模擬操作中，能預(yù)知在實際施工過程中可能碰到的問題，提前避免和減少返工以及資源浪費的現(xiàn)象，優(yōu)化施工方案，合理配置施工資源，節(jié)省施工成本，加快施工進(jìn)度，控制施工質(zhì)量，達(dá)到提高建筑施工效率的目的。?基于BIM的虛擬施工技術(shù)體系流程如圖4-1所示。從體系架構(gòu)屮可以看出，在建筑工程項目中使用虛擬施工技術(shù)，將會是個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中包括了建立建筑結(jié)構(gòu)三維模型、搭建虛擬施工環(huán)境、定義建筑構(gòu)件的先后順序、對施工過程進(jìn)行虛擬仿真、管線綜合碰撞檢測以及最優(yōu)方案判定等不同階段，同時也涉及了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、安裝、裝飾等不同專業(yè)、不同人員之間的信息共享和協(xié)同工作。在傳統(tǒng)建筑施工工程中，建筑項目從前期準(zhǔn)備、中期建設(shè)到項冃交付以及后期運營維護(hù)的各個階段中，建筑施工階段是最繁瑣的核心階段，而虛擬施工技術(shù)的實施過程也是如此。建筑施工過程模擬是否真實、細(xì)致、高效和全面，在很大程度上取決于建筑構(gòu)件之間的施工順序、運動軌跡等施工組織設(shè)計是否優(yōu)化合理，以及建構(gòu)筑物之間碰撞干涉問題能否及時發(fā)現(xiàn)并解決。由大型數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)構(gòu)建的BIM信息模型，為虛擬施工提供了一個工作的平臺?；贐IM平臺的虛擬施工，不僅能夠提前發(fā)現(xiàn)具體項目中的各種設(shè)計、施工及運營管理上的問題，還可以實現(xiàn)各種信息資源的一體化項目管理,有效的提高項目管理水平。圖4-1基于BIM的虛擬施工體系流程BIM的載體是模型，核心是信息，其本質(zhì)就是面向全過程的信息整合平臺。虛擬施工是通過仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實。隨著BIM的不斷成熟，將BIM技術(shù)與虛擬施工技術(shù)相結(jié)合，利用BIM技術(shù)，在虛擬環(huán)境中建模、模擬、分析設(shè)計與施工過程的數(shù)字化、可視化技術(shù)。通過虛擬施工，可以優(yōu)化項目設(shè)計、施工過程控制和管理，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計和施工的問題，通過模擬找到解決方法，進(jìn)而確定最佳設(shè)計和施工方案，用于指導(dǎo)真實的施工，最終大大降低返工成本和管理成本。如果虛擬施工有效協(xié)同三維可視化功能再加上時間維度，可以進(jìn)行進(jìn)度模擬施工（圖4-2）。4D模型虛擬施工隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進(jìn)展進(jìn)行對比，同時進(jìn)行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主、領(lǐng)導(dǎo)都能對工程項目的各種問題和情況了如指掌；5D模型對項目工程量進(jìn)行準(zhǔn)確測量，有效控制費成本支出；6D模型實現(xiàn)對安全環(huán)境的模擬，時時觀察環(huán)境變化，做好改善與預(yù)防措施。這樣通過BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，減少建筑質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改。安全6E喉型圖4-2基于BIM的nD虛擬施工模型虛擬施工的特點包括:1.先試后建，正是因為它這一特點大大降低了施工過程中的返工率，節(jié)約了很大一部分成本。2.分析與優(yōu)化，對設(shè)計進(jìn)行分析與優(yōu)化，確?？墒┕ば?。/整合設(shè)化，使各專業(yè)的協(xié)作在設(shè)計開始就“自然”地通過中心數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，無須具體人員的參與、組織、管理，設(shè)計中的交流、溝通顯而易見，基本上不需要任/增強了設(shè)計優(yōu)化的手段，設(shè)計、檢查協(xié)調(diào)、修改、再設(shè)計的循環(huán)過程，直至在施工之前解決所有設(shè)計問題，消除設(shè)計錯誤和設(shè)計忽略，減少施工中的返工成本。/工序上分化BIM模型和進(jìn)度計劃軟件（如MSProject,P3等）的數(shù)據(jù)集成，實時監(jiān)控施工進(jìn)度，實時調(diào)整現(xiàn)場情況。/可建性分析，進(jìn)行安全、施工空間、對環(huán)境影響等全面的可建性模擬分析。沖突碰撞檢查分析，建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行模擬，生成與提供可整體化協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)的二維圖紙會審耗時長、效率低、發(fā)現(xiàn)問題難的問題。3.優(yōu)化施工管理，清晰展示施工過程，各工種人員能清楚了解自己的工作內(nèi)容和工作條件。虛擬施工由4種核心技術(shù)組成，如圖4-3所示圖4-3虛擬施工核心技術(shù)二、虛擬施工的目的及意義>4D施工模擬提升管理水平施工進(jìn)度計劃是項目建設(shè)和指導(dǎo)工程施工的重要技術(shù)文件，是施工單位進(jìn)行生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動的重要依據(jù)。進(jìn)度管理是質(zhì)量、進(jìn)度、投資是三個建設(shè)管理環(huán)節(jié)的中心，直接影響到工期目標(biāo)的實現(xiàn)和投資效益的發(fā)揮。施工進(jìn)度計劃是施工組織設(shè)計的核心，通過合理安排施工順序，在勞動力、材料物資及資金消耗最少的情況下，按規(guī)定工期完成擬建工程施工任務(wù)。傳統(tǒng)進(jìn)度管理的方式有基于二維圖紙、網(wǎng)絡(luò)圖等。>可建性模擬提高工作效率為了工程如期完成，不同專業(yè)在同一區(qū)域、同一樓層交叉施工的情況是難以避免的。是否能夠組織協(xié)同好各方的施工順序以及施工區(qū)域，都會對工作效率和既定計劃查收產(chǎn)生影響。BIM技術(shù)可以通過施工模擬為各個專業(yè)施工方建立良好的協(xié)調(diào)管理提供支持和依據(jù)。三、實現(xiàn)虛擬施工過程的仿真軟件用于建模的Revit軟件本身不具備進(jìn)行施工模擬的能力。要實現(xiàn)施工過程仿真需要一種能夠?qū)IM模型和施工進(jìn)度安排相結(jié)合并以動畫形式展現(xiàn)的工具。這里使用的是Navisworks。Navisworks的主要功能如下：/三維模型的實時漫游。/模型整合碰撞校審/模型渲染/4D模擬/支持PDMS和PDS模型模型發(fā)布四、虛擬施工的運用?虛擬施工可比較不同的施工方案，對方案進(jìn)行提前模擬和優(yōu)化。?通過虛擬施工從設(shè)備投入、工期、施工措施費用等各方面精細(xì)的對比評估，能夠確定最優(yōu)施工方案。___?除了利用施工模擬技術(shù)優(yōu)化施工方案外，基于BIM對構(gòu)件進(jìn)行虛擬拼裝和吊裝，對施工現(xiàn)場的臨時設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃等方面的應(yīng)用也在逐步發(fā)展與成熟。目錄01/概述02/基于BIM的施工模擬03/基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝04/基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃05/典型案例:BIM在某吊裝工程應(yīng)用本章主要內(nèi)容件出廠前的預(yù)拼裝和安吊裝等，與深化設(shè)計過程的預(yù)拼裝不同，主要體現(xiàn)在：深化設(shè)計階段構(gòu)件的預(yù)拼裝主要是為了檢查深化設(shè)計的精度，其預(yù)拼裝的結(jié)果反饋到設(shè)計中對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)計的水平；而出廠前的預(yù)拼裝等主要融合了生產(chǎn)中的實際偏差信息，其預(yù)拼裝的結(jié)果反饋到實際生產(chǎn)中對生產(chǎn)過程工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，同時對不合格的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行報廢，可提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工的精度和質(zhì)量，并提高建筑安裝水平。一、混凝土構(gòu)件的虛擬拼裝在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完成后，其相關(guān)的實際數(shù)據(jù)（如預(yù)埋件的實際位置、窗框的實際位置等參數(shù)）需要反饋到BIM模型中，對預(yù)制構(gòu)件的BIM模型進(jìn)行修正，在出廠前需要對修正的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行虛擬拼裝（圖4-5），旨在檢查生產(chǎn)中的細(xì)微偏差對安裝精度的影響。若經(jīng)過虛擬拼裝顯示對安裝精度影響在可控范圍內(nèi)，則可出廠進(jìn)行現(xiàn)場安裝；反之，不合格的預(yù)制構(gòu)件則需要重新加工。圖4-5預(yù)制構(gòu)件虛擬拼裝二、鋼構(gòu)件的虛擬拼裝要實現(xiàn)鋼構(gòu)件的虛擬預(yù)拼裝，首先要實現(xiàn)實物結(jié)構(gòu)的虛擬化。實物虛擬化就是將真實的構(gòu)件精確地轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型。這種工作依據(jù)構(gòu)件的大小有多種轉(zhuǎn)變的方法，目前可以直接利用的設(shè)備包括全站儀、三坐標(biāo)檢測儀、激光掃描儀等。例如使用機器人全站儀（見圖4-6）對某工程選定的部位進(jìn)行完整的空間點云數(shù)據(jù)采集，快速構(gòu)建三維可視化模型。通過與BIM模型對比，在模型中顯示實體偏差，輸出實測實量數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的真實客觀，并將精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)帶到現(xiàn)場工地，實現(xiàn)數(shù)字化和智能化，從而提高工作效率和精度。圖4-6三維可視化模型全站儀數(shù)據(jù)采集采集數(shù)據(jù)后就需要分析實物產(chǎn)品模型勹設(shè)計模型之間的差距。由于檢測坐標(biāo)和設(shè)計坐標(biāo)值的參照坐標(biāo)系互不相同，所以在比較前必須將兩套坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化到同一坐標(biāo)系下。利用空間解析幾何以及線性代數(shù)的一些理論和方法,可以將檢測坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化到設(shè)計坐標(biāo)值的參照坐標(biāo)系下，使得轉(zhuǎn)化后的檢測坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)盡可能接近，也就使得節(jié)點的理論模型和實物的數(shù)字模型盡可能重合以便后續(xù)的數(shù)據(jù)比較。然后，分別計算每個控制點是否在規(guī)定的偏差范圍內(nèi)，并在三維模型里逐個體現(xiàn)。通過這種方法，逐步用實物產(chǎn)品模型代替原有設(shè)計模型，形成實物模型組合，所有不協(xié)調(diào)和問題就都可以在模型中反映出來，也就代替了原有的預(yù)拼裝工作。這里需要強調(diào)的是兩模型互合的過程中，必須使用“最優(yōu)化”理論求解。因為構(gòu)建拼裝時，工人能發(fā)揮主觀能動性，調(diào)整構(gòu)件到最合理的位置。在虛擬拼裝過程中，如果構(gòu)件比較復(fù)雜，手動調(diào)整模型比較難以調(diào)整到最合理的位置，容易發(fā)生誤判。利用Solidworks軟件能夠創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化三維立體模型，并實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)安裝動態(tài)仿真模擬，實現(xiàn)各種鋼構(gòu)件裝配、吊裝的多種模擬試驗和優(yōu)化工作。通過施工前大量的虛擬裝配及吊裝試驗和優(yōu)化，可以改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝施工方案加以解決，從而為后續(xù)鋼構(gòu)件的制作和安裝工作鋪平了道路，減少因設(shè)計盲點及其它因素導(dǎo)致工程返工而引發(fā)的不必要的經(jīng)濟(jì)損失，提高施工效率。根據(jù)設(shè)計圖紙，運用Solidworks三維建模軟件先按其中一個鋼構(gòu)件的幾何尺寸建立基本模型（見圖4-7）。然后插入Excel系列零件設(shè)計表，將該類型鋼構(gòu)件的主要控制尺寸填寫到該表中，在配置欄標(biāo)明該構(gòu)件的名稱（見圖4-8）o圖4-7創(chuàng)建基本模型圖4-8插入Excel系列零件設(shè)計表通過建立的鋼構(gòu)件數(shù)字化三維立體模型數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建出本項目鋼結(jié)構(gòu)的全部數(shù)字化三維立體模型，以上構(gòu)件完成建模后，就可以對其裝配及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝。先新建一個裝配體，在標(biāo)準(zhǔn)菜單的文件下拉菜單中點擊新建，在新建對話框中選擇裝配體，點擊確定，然后在插入零部件對話框中點擊瀏覽依次選擇要插入的零部件即可。裝配好的效果見圖4-9-4-10圖4-9某工程3層會議室屋架裝配效果圖圖4-10某工程鋼結(jié)構(gòu)整體裝配效果圖構(gòu)件安裝細(xì)節(jié)的三維動態(tài)仿真能夠通過Animator插件實現(xiàn)。用Animator來對鋼構(gòu)件進(jìn)行三維動態(tài)模擬仿真安裝，有三個步驟（圖4-11）:（1）切換到動畫界面;（2）根據(jù)構(gòu)件運動的時間長度，拖動時間滑桿到相應(yīng)的位置;(3)拖動鋼構(gòu)件，使其達(dá)到動畫序列末端應(yīng)達(dá)到的新的按照由計算機仿真模擬確定出最佳吊裝方案和合理的安裝順序進(jìn)行施工，使得一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)從吊裝到焊接完成時間縮短，通過采取科學(xué)合理的構(gòu)件安裝順序，控制每節(jié)鋼柱安完頂標(biāo)高最大偏差、鋼結(jié)構(gòu)整體垂直度偏差和主體總高度偏差達(dá)到規(guī)范要求，保證了主體工程的施工精度。圖4-11Solidworks系統(tǒng)中結(jié)合Animator插件進(jìn)行仿真操作界而示意圖三、幕墻工程虛擬拼裝運用BIM技術(shù)可以有效地解決工廠集成過程前、中、后的信息創(chuàng)建、管理和傳遞的問題。利用BIM模型、三維構(gòu)建圖紙、加工制造、組裝模擬等手段，即可為幕墻工廠集成階段的工作提供有效支持。同時，BIM的應(yīng)用還可以將單元板塊工廠集成過程中創(chuàng)建的信息傳遞至下一階段的單元運輸、板塊存放等流程，并可進(jìn)行全程跟蹤和控制。?幕墻單元板塊拼裝流程及軟件集件單元框架組裝安裝護(hù)邊、蓋板清潔、固化穿單元橫、豎邊框膠條巖棉件安裝玻璃件安裝圖4-13幕墻單元板塊組裝流程圖?預(yù)拼裝過程如圖4-14所示的為構(gòu)件工廠信息化預(yù)拼裝的實施步驟構(gòu)件修正調(diào)整鋼牛腿設(shè)計、加工、檢測、信息化預(yù)拼裝單元BIM模型文件絕對關(guān)節(jié)臂測量儀從模型摘取實際構(gòu)件直接導(dǎo)入設(shè)備加：LJ_n:邊番:、墻■x-?**I-戸1*Mi.IrL*」化為平面加工圖對加工件進(jìn)行測ft通過犀牛拉伸成牛腿模型圖4-14幕墻構(gòu)件工程信息化預(yù)拼裝的實施步驟三、機電設(shè)備工程虛擬拼裝在機電工程項目中施工進(jìn)度模擬優(yōu)化，主要利用Navisworks軟件對整個施工機電設(shè)備進(jìn)行虛擬拼裝模擬，方便現(xiàn)場管理人員及時對部分施工節(jié)點進(jìn)行預(yù)演及虛擬拼裝，并有效控制進(jìn)度。此外，利用三維動畫對計劃方案進(jìn)行模擬拼裝，更容易讓人理解整個進(jìn)度計劃流程。對于不足的環(huán)節(jié)可加以修改完善，對于所提出的新方案可再次通過動畫模擬進(jìn)行優(yōu)化，直至進(jìn)度計劃方案合理可行。表4-1是傳統(tǒng)方式和基于BIM的虛擬拼裝方式下進(jìn)度掌控的比較。項目傳統(tǒng)方式基TBIM的虛擬拼裝方式物資分配粗略精確控制方式通過關(guān)鍵節(jié)點控制精確控制每項工作現(xiàn)場情況做了才知道事前已規(guī)劃好，仿真模擬現(xiàn)場情況工作交叉以認(rèn)為判斷為準(zhǔn)各專業(yè)按協(xié)調(diào)好的圖紙施工表4-1傳統(tǒng)方式與基于BIM的虛擬拼裝方式進(jìn)度掌握比較在機電設(shè)備項目中，通過BIM的軟件平臺，米用立體動畫的方式，配合施工進(jìn)度，可精確描述專項工程概況及施工場地的情況。依據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)和規(guī)范性文件、標(biāo)準(zhǔn)圖集、施工組織設(shè)計等模擬專項工程施工進(jìn)度計劃、勞動力計劃材料與設(shè)備計劃等，找出專項施工方案的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地編制安全保障措施，使得施工安全保障措施的制定更加直觀、更加具有可操作性。例如，某超高層工程項目，結(jié)合工程特點在施工前將塔樓板式換熱機組吊裝方案(圖4-15)模擬出來，讓業(yè)主、監(jiān)理及施工方更直觀了解方案實施過程，便于查找方案風(fēng)險因素，論證其可實施性，為工程的順利竣工提供保障。通過BIM軟件平臺，可以把經(jīng)過各方充分討論和共同交流后建立的4D可視化虛圖4-15塔樓板式換熱機組吊裝方案虛擬仿真(a)換熱機組就位(b)換熱機組吊裝擬拼裝模型作為施工階段工程實施的指導(dǎo)性文件。通過基于BIM的3D模型演示，管理者可以更加科學(xué)、合理地制定施工方案，直接體現(xiàn)施工的界面以及施工順序。機電設(shè)備工程可視化虛擬拼裝模型，在施工階段中能夠?qū)崿F(xiàn)各個專業(yè)均以思維可視化虛擬拼裝模型。借助BIM在施工進(jìn)行前對方案進(jìn)行模擬，可尋找問題，并及時優(yōu)化，同時進(jìn)一步加強施工管理對項冃施工的動態(tài)控制。當(dāng)現(xiàn)場施工情況與模型之間存在偏差時，能夠及時調(diào)整并采取相應(yīng)措施。這種不斷地對比、調(diào)整，可以改善企業(yè)施工控制能力，提高施工質(zhì)量，保障施工安全。目錄01/概述02/基于BIM的施工模擬03/基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝04/基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃05/典型案例:BIM在某吊裝工程應(yīng)用本章主要內(nèi)容一、大型施工機械設(shè)施規(guī)劃?大型機械設(shè)施的規(guī)劃是整個項目施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃中非常重要的一步。大型機械設(shè)施規(guī)劃的好壞，往往能決定一個項目的施工進(jìn)度和項目成本。在傳統(tǒng)的大型機械設(shè)施平面規(guī)劃中，施工方案的制定往往需要在平面圖上推敲這些大型機械的合理布置方案。但是單一地看二維的CAD圖紙和施工方案，很難發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題。而利用BIM技術(shù)就可以通過三維模型較直觀形象得選擇更合理的平面規(guī)劃布置，并清楚表達(dá)與建筑物主體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系，選擇合適的施工技術(shù)方案，提前解決施工過程中可能存在的問題。?塔吊規(guī)劃在施工過程中4臺塔吊可能存在下列互相影響的狀態(tài)：/相鄰塔吊機身旋轉(zhuǎn)時相互干擾；/雙機抬吊時塔吊巴桿非常接近；/相鄰塔吊輔助裝置塔吊爬升框時相互貼近；/臺風(fēng)時節(jié)塔吊受風(fēng)搖擺干擾。ifi子坩吊本身的起tt界狀態(tài).力有限，并且ff在部分里型構(gòu)件，不可《免地K英采甲雙機ft吊的方式M裝構(gòu)件，所以需B分析雙機抬吊的(a)(c)(b)(d)圖4-16塔吊運行空間分析與相互影響(a)塔吊運行空間分析一鄰機單側(cè)順邊(b)塔吊運行空間分析一鄰機異側(cè)逆向(c)塔吊運行空間分析一鄰機異側(cè)逆向(d)塔吊運行空間分析一安裝爬升框工況塔吊相互影響的具體情況(見圖4-16)表現(xiàn)為：單臺塔吊在運作過程中需要360旋轉(zhuǎn)，不可避免會與相鄰塔吊有相互干擾。由于塔吊本身的起重能力有限，并且存在部分重型構(gòu)件，不可避免地需要采用雙機抬吊的方式吊裝構(gòu)件，所以需要分析雙機抬吊的臨界狀態(tài)。巴桿的豎向角度為15.5度時，水平轉(zhuǎn)角為-58^58度，巴桿豎向角度為60度時，水平轉(zhuǎn)角為-7P71度。臺風(fēng)季節(jié)風(fēng)速大時，塔吊處于停機狀態(tài)，機身受風(fēng)的影響可能左右擺動，因此需要保證機身擺動時也處于安全狀態(tài)。當(dāng)一臺塔吊的爬升框需要安裝時，需要動用臨近的兩臺塔吊幫助吊裝。為了準(zhǔn)確判斷以上幾種情況出現(xiàn)時塔吊的運行位置，傳統(tǒng)的方法有兩種：第一種方法是利用CAD二維圖紙進(jìn)行位置的測量和計算，分析塔吊的極限狀態(tài)；第二種方法是在現(xiàn)場觀察塔吊的運行狀態(tài)。這兩種方法都存在很大的缺陷，利用二維圖紙進(jìn)行測算，往往不夠直觀，容易由于感官上的不足而導(dǎo)致問題產(chǎn)生；使用塔吊實際運行情況來分析的辦法雖然可以直觀準(zhǔn)確地判斷臨界狀態(tài)，但往往費時、費力，從而影響施工進(jìn)度。而基于BIM軟件進(jìn)行塔吊的三維建模，并引入現(xiàn)場的模型進(jìn)行分析，既可以通過三維的視角觀察塔吊的運行狀態(tài),又能方便地調(diào)整塔吊的位置及工作狀態(tài)來判斷臨界狀態(tài)。通過調(diào)整建立的三維模型中的參數(shù)值，能夠快速實現(xiàn)塔吊最佳臨近狀態(tài)的位置，這種方式不僅不影響現(xiàn)場施工，還能夠節(jié)約資源，縮短工期。圖4-17為該工程塔吊位置的最佳布置圖4-17某工程塔吊最佳臨近位置狀態(tài)布置?施工電梯規(guī)劃施工電梯的規(guī)劃可以根據(jù)現(xiàn)有的建筑場地模型以及施工方案確定。根據(jù)BIM模型能夠直觀地判斷出施工電梯所在的位置，與建筑物主體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系，以及今后場地布置中人流、物流的疏散通道的關(guān)系。還可以在施工前了解今后外幕墻施工與施工電梯間的碰撞位置，以便及早出具相關(guān)的外幕墻施工方案，以及施工電梯的拆除方案。（1）平面規(guī)劃（2）方案技術(shù)選型與模擬演示（3）建模標(biāo)準(zhǔn)（4）協(xié)調(diào)進(jìn)度在施工過程中，由于受到外界各個因素的干擾，施工進(jìn)度不可能接完全按照原先計劃的施工方案所確定的節(jié)點進(jìn)行，因此，經(jīng)常需要根據(jù)實際的現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整。二、現(xiàn)場物流規(guī)劃?施工現(xiàn)場是一個涉及各種需求的復(fù)雜場地，其中建筑行業(yè)對于物流也有自己特殊的需求。BIM技術(shù)首先是一個信息收集系統(tǒng)，可以有效地將整個建筑物的相關(guān)信息錄入收集，并以直觀的方式表現(xiàn)出來。但是，其中的信息到底如何應(yīng)用，必須結(jié)合相關(guān)的施工管理應(yīng)用。這里首先介紹現(xiàn)場物流管理如何收集和整理信息。（1）材料的進(jìn)場建筑工程涉及各種材料，有些材料為半成品，有些材料是完成品，對于不同的材料既有通用要求，也有特殊要求。材料進(jìn)場應(yīng)該有效地收集其運輸路線、堆放場地及材料本身的信息，材料本身信息、包含：①制造商的名稱；②產(chǎn)品標(biāo)識（如品牌名稱、顏色、庫存編號等）；③任何其他的必要標(biāo)示信息。（2）材料的儲存對于不同用途的材料，必須根據(jù)實際施工情況確定其儲存場地，應(yīng)該明確地收集其儲存場地的信息和相關(guān)的進(jìn)出場信息。?BIM技術(shù)首先能夠起到很好的信息收集和管理功能，但是這些信息的收集一定要和現(xiàn)場密切結(jié)合才能發(fā)揮更大的作用。物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)技術(shù)是-個很好的載體，它能夠很好地將物體與網(wǎng)絡(luò)信息關(guān)聯(lián)，再與BIM技術(shù)進(jìn)行信息對接，則BIM技術(shù)能夠真正地用于物流的管理與規(guī)劃。1.RFID技術(shù)介紹物聯(lián)網(wǎng)是利用RFID或者條形碼、激光掃描器(條碼掃描器)、傳感器、全球定位系統(tǒng)等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，按照約定的協(xié)議，通過互聯(lián)網(wǎng)將任何人、物、空間相互連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與信息共享，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用流程如圖4-18所示。收到訂單圖4-18物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用流程2.RFID技術(shù)應(yīng)用RFID技術(shù)主要可以用于物料及進(jìn)度的管理。①可以在施工場地與供應(yīng)商之間獲得更好的和更準(zhǔn)確的信息流。②能夠更加準(zhǔn)確和及時地供貨，將正確的物品以正確的時間和正確的順序放置到正確位置上。③通過準(zhǔn)確識別每一個物品來避免嚴(yán)重缺損，避免使用錯誤的物品或錯誤的交貨順序而帶來不惜要的麻煩或格外工作量。④減少工占用施工現(xiàn)場的緩沖庫存量。3.RFID技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合（1）軟硬件設(shè)置（2）相關(guān)流程①根據(jù)現(xiàn)場構(gòu)件以及材料的數(shù)量需要一定的RFID芯片，同時考慮到土木工程的特殊性，部分RFID標(biāo)簽應(yīng)具備仿金屬干擾功能，可采用內(nèi)置或者粘貼方式配置RFID標(biāo)簽;②RFID讀取設(shè)備分為固定式和手持式，對于工地大門或者堆場位置口，可考慮安裝固定式以提高讀取RFID的穩(wěn)定性和降低成本，對于施工現(xiàn)場可采取手持式。由于土建施工多數(shù)為現(xiàn)場綁扎鋼筋，澆搗混凝土，RFID的應(yīng)用應(yīng)從材料進(jìn)場開始管理。而安裝施工根據(jù)實際工程情況可以較多地采用工廠預(yù)制的形式，能夠形成從生產(chǎn)到安裝整個產(chǎn)業(yè)鏈的信息化。圖4-18物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用流程三、現(xiàn)場人流規(guī)劃1.現(xiàn)場總平面人流規(guī)劃?現(xiàn)場總平面人流規(guī)劃需要考慮現(xiàn)場正常的進(jìn)出安全通道和應(yīng)急時的逃生通道、施工現(xiàn)場和生活區(qū)之間的通道連接等主要部分。施工現(xiàn)場分為平面和豎向，生活區(qū)主要是平面。在生活區(qū)需要按照總體策劃的人數(shù)規(guī)劃好辦公區(qū)，宿舍、食堂等生活區(qū)設(shè)施之間的人流。在施工區(qū)，需要考慮進(jìn)出辦公區(qū)通道、生活區(qū)通道、安全區(qū)通道設(shè)施、現(xiàn)場人流安全設(shè)施等，以及隨著不同施工階段工況的改變，相應(yīng)的調(diào)整安全通道。?利用BIM技術(shù)來模擬、分配和管理各種建筑物中人流規(guī)劃，采用三維模型來表現(xiàn)效果、檢查碰撞、調(diào)整布局，最終形成可以直觀展示的報告。(1)

工作內(nèi)容①數(shù)字化表達(dá)采用三維的模擬展示，以Revit,Navisworks為模型構(gòu)建和動畫演示的軟件平臺。這些模擬可能包括人流的疏散模擬結(jié)果、道路的交通要求、各種消防規(guī)范的安全約束系數(shù)等。②協(xié)同工作采用軟件模擬，專業(yè)工程師在模擬過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行發(fā)現(xiàn)-記錄-解決流程，重新修訂方案和模型。(2)模型要求在人流模擬前，需要定義模型的深度，模型的深度應(yīng)按照表4-2的建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。深度等級LODI00LOD200LOD300LOD400LOD500場地表示簡單的場地布置：部分構(gòu)建有體呈:表示按圖紙精確建模：景觀、人物、植物、道路貼近現(xiàn)實可以顯示場地等高線-停車場表示按實際標(biāo)示位置停車位大小、位置都按照實際尺寸準(zhǔn)確標(biāo)示--各種指示標(biāo)牌表示標(biāo)示的輪廓大小與實際相符，只有主要的文字、圖案等可識別的信息精確的標(biāo)示，文字、圖案等信息比較精確，淸晰可辨各種標(biāo)牌、標(biāo)7K、文字、圖案都精確到位増加材質(zhì)信息，與實物一致輔助指示箭頭不表示不表示不表示道路、通道、樓梯等處有交通方向的示意箭頭-尺寸標(biāo)注不表示不表示只在需要展示人流交通布局時，在有消防、安全需要的地方標(biāo)注尺寸--其他輔助設(shè)備不表示不表示長、寬、卨物理輪廓：表面材質(zhì)顏色類型屬性，材料，二維填充表示物理建模，材質(zhì)精確地表示-車輛、消防車等機動設(shè)備不表示按照設(shè)備或該車輛最卨最寬處的尺寸給予粗略的形狀表示比較精確的模型，具有制作模擬的、湞染、展示的必備效果精確地建?？奢斎霗C械設(shè)備、運輸工具的相關(guān)信息（3）交通人流4D模擬要求①使用Revit建模導(dǎo)出.nwc格式的圖形文件，并導(dǎo)入Navisworks中進(jìn)行模擬；②Navisworks三維動畫視覺效果展示交通人流量運動碰撞時的場景；③按照相關(guān)規(guī)范要求、消防要求、建筑設(shè)計規(guī)范等，并按照施工方案指導(dǎo)模擬;④構(gòu)筑物區(qū)域分解功能，同時展示各區(qū)域的交通流向、人員逃生路徑；⑤準(zhǔn)確確定在碰撞發(fā)生后需要修改處的正確尺寸。交通人流模擬三維效果如圖4-21所示。3.鍵盤+反標(biāo)捏制漫濟(jì)2、攻置:曼捋人物圖4-21交通人流4D模擬2.豎向交通人流規(guī)劃豎向人流通道設(shè)置在施工各個階段均不相同，需要考慮人員的上下通道，并與總平面水平通道布局相銜接。考慮到正常通行的安全，應(yīng)急時人員疏散通行的距離和速度，豎向通道位置均應(yīng)與總平面的水平通道協(xié)調(diào)，考慮與水平通道口距離、吊機回轉(zhuǎn)半徑的安全范圍、結(jié)構(gòu)施工空間影響、物流的協(xié)調(diào)等。通過BIM模擬施工各個階段上下通道的狀況，模擬出豎向交通人流的合理性、可靠性和安全性，滿足項目施工各階段進(jìn)展的人員通行要求。（1）

工作內(nèi)容豎向交通人流規(guī)劃的主要工作內(nèi)容包括反映通道體型大小，構(gòu)建基本形狀和尺寸等。同時，與主體模型結(jié)合后，反映出模型空間位置的合理性，結(jié)構(gòu)安全的可靠性，以及與結(jié)構(gòu)的連接方式。人流模擬將利用Navisworks中的漫游功能，實現(xiàn)圖形仿真，從而可以準(zhǔn)確查明個體在各處行走時，是否會出現(xiàn)撞頭、臨邊墜落等硬碰撞，與碰撞處理相結(jié)合控制人員運動，并調(diào)整模型。采用軟件模擬，專業(yè)工程師在模擬過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行發(fā)現(xiàn)-記錄-解決流程，重新修訂方案和模型。（2）模型要求①基礎(chǔ)施工階段；②結(jié)構(gòu)施工階段；③裝飾施工階段3.人流規(guī)劃與其他規(guī)劃的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)（1）

工作內(nèi)容人流規(guī)劃是施工規(guī)劃中的一項重要內(nèi)容，需要重點考慮三個方面的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)。一是人流規(guī)劃、機械規(guī)劃和物流規(guī)劃的界面協(xié)調(diào)。二是人流規(guī)劃與人員活動區(qū)域（辦公區(qū)、生活區(qū)、施工區(qū)）的關(guān)系協(xié)調(diào)。同時，與此相關(guān)的進(jìn)出辦公通道、生活區(qū)通道、安全區(qū)通道等設(shè)施也需要作充分的考慮和協(xié)調(diào)。三是人流規(guī)劃與施工進(jìn)度的關(guān)系協(xié)調(diào)。上述三個方面的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)需要統(tǒng)一考慮下述問題：①相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容的BIM模型的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。②相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容的BIM建模的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。③相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容的BIM表達(dá)方式。（2）實現(xiàn)目標(biāo)①

可視化：通過BIM可以讓我們實現(xiàn)施工項目在建造過程的溝通、討論和決策在“所見即所得”的方式下進(jìn)行。②協(xié)調(diào)性：在BIM模型中實現(xiàn)靜態(tài)的差錯檢查，如人流是否和安全通道之間發(fā)生干涉或碰撞等。③態(tài)模擬：如地震或者其他災(zāi)害發(fā)生時，人員逃生模擬及消防人員疏散模擬。④優(yōu)化目標(biāo)：利用BIM靜態(tài)和動態(tài)功能，可以發(fā)現(xiàn)矛盾和沖突，因此可以更方便地對前期的一些不合理規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，實現(xiàn)管理和組織上的更高效率、安全，經(jīng)濟(jì)效益更好。⑤統(tǒng)計和分析：根據(jù)施工進(jìn)度建立和維護(hù)BIM模型，使用BIM平臺匯總施工規(guī)劃的各種信息，消除施工規(guī)劃中的信息孤島，并且將所有信息結(jié)合三維模型進(jìn)行整理和存儲，實現(xiàn)施工規(guī)劃全過程項目各方信息的實時共享。目錄01/概述02/基于BIM的施工模擬03/基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝04/基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃05/典型案例:BIM在某吊裝工程應(yīng)用本章主要內(nèi)容本工程為某生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃展示館，總建筑面積為22278.61平方米，建筑高度為17.00m。地上共三層，地下一層，負(fù)一層建筑面積為4937.65平方米，一層建筑面積為7206.57平方米，二層筑面積為4986.56平方米，三層建筑面積為5147.83平方米。該生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃展示館外形奇特，曲線柔美，號稱南北雙龍，如圖4-25o建筑外部由異形鋁板、玻璃幕墻以及金屬屋面直立鎖邊系統(tǒng)組成，外墻側(cè)邊呈雙曲面形狀，屋頂沿一定坡度螺旋上升。圖4-25某生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃展示館建筑效果該鋼結(jié)構(gòu)工程的施工難度及重點在于左側(cè)大圓環(huán)的屋面鋼梁的吊裝。大圓環(huán)直徑為36.975m，安裝高度為21.92m,屋面最高結(jié)束標(biāo)高為34.25m。因屋面H型鋼梁(H2500mmX600mmX16mmX30mm)截面大，單體鋼梁重，節(jié)點螺栓多，高空施工停留時間長等特點，同時又因為本工程是型鋼混凝土多層結(jié)構(gòu)，大型吊車無法進(jìn)入跨內(nèi)就位吊裝，而且兩根鋼梁需同步起吊安裝并在中心圓環(huán)處合攏。因此，在施工中難度非常大。其中鋼梁的信息如表4-3所示。型號數(shù)量跨度/m梁高/m單動合1A重型H鋼梁427.662.516.2965.16重型H鋼梁813.82.58.1365.04中心部位節(jié)點112.54.674.67表4-3圓環(huán)屋面鋼梁信息型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點模擬該生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃展示館項目中大部分梁柱都是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，其中最復(fù)雜的就是節(jié)點連接。在工程項目施工中，型鋼混凝土組合柱、梁節(jié)點內(nèi)的鋼筋如何布置等問題常常遇到，而且由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋分布密集，如果得不到良好的處理，就會造成該結(jié)構(gòu)不但滿足不了規(guī)范要求，還很可能造成安全隱患。所以，在盡可能減少對型鋼柱、梁截面的影響的前提下,鋼筋在型鋼柱、梁中的節(jié)點處的放置問題至關(guān)重要。本項目中，在不規(guī)則平面且鋼柱與多根梁相交的情況下，要求梁上主筋按常規(guī)方法穿過鋼柱不可行，從而梁柱連接處的主筋放置問題一直讓工作人員十分困惑。對于梁柱節(jié)點的主筋放置問題，BIM可視化功能為此問題的解決提供了一個真實模擬的平臺，得出在與主梁翼板連接的環(huán)板上再加一個環(huán)板來放置主筋（見圖4-26）o圖4-26某生態(tài)規(guī)劃展示館鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點布置（a）CAD中梁柱節(jié)點（b）BIM建模后梁柱節(jié)點復(fù)雜型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接方式和構(gòu)件放置順序復(fù)雜型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接方式和構(gòu)件放置順序(見圖4-27)同