中建一局如何落地应用BIM技术:冬奥村项目BIM落地应用案例分享

2021年3月15日
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中建一局冬奥村项目是中国首例土地使用权、总承包建设权、赛后运营权三合一的招标PPP项目,BIM及数字化技术应用跨越深化设计、施工管理及后期运维阶段,值得所有BIM人学习!

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项目概况

冬奥村的设计贯彻“山林场馆群,生态冬奥园”的理念。延续并保持延庆独特的历史人文和生态环境资源,不仅打造冬奥场馆历史上新要求,同时最大限度减少对山林环境的扰动。

中建一局如何落地应用BIM技术:冬奥村项目BIM落地应用案例分享

项目团队施工部分为5个组团单体,建筑面积58100m2,总工期733天,是中国首例土地使用权、总承包建设权、赛有运营权三合一的招标PPP项目,因此BIM及数字化技术应用跨越深化设计、施工管理及后期运维阶段,涵盖冬奥村的建造、改造和商业运营业务。

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重难点分析

1、高海拔多层台地地形

场地东西向和南北向均存在30米~42米的高差,山林遍布,中间有一处小庄村遗迹。土方挖掘、场地规划、物资运输、场地安全等高海拔山区环境造成的种种困难,需要通过数字化手段进行地形模拟和安全监测。

2、奥运赛事级验收标准

举国关注,责任重大,各级领导视察指导频繁。整体工程必创“中国钢结构金奖”,最终争创“鲁班奖”,各项高标准促使我们需用高效的信息化的方法和数字化的技术管理手段全方面提高施工及质量水平。

3、绿色奥运,超低能耗

项目设计团队秉承绿色奥运的设计理念,将第六运动员组团作为超低能耗建筑进行设计,因地处山地,各项指标都区别于常规地理位置,价值外围护结构相对复杂且造型特殊,如何根据超低能耗建筑标准从施工选材、工艺和验收进行控制,是工程的一大重点。

4、PPP工程

中国首例土地使用权、总承包建设权、赛有运营权三合一的招标项目,要求BIM和管理数据的前后延伸,从施工阶段、赛事阶段及运维阶段推进BIM在真正意义上的全生命周期中的应用价值。

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应用目标

1、BIM辅助技术管理革新

寻求最快捷方便的BIM落地应用解决方案,让设计师、工程师主动利用信息化工具,形成基于BIM的技术管理流程。

2、智慧建造技术提高施工效率

引入智慧建造技术,结合BIM与智能设备和智慧平台,切题提高实际施工效率。

3、PPP项目中的BIM技术应用探索

联合设计、分包、SPV公司,探索BIM模型在设计——施工——运维全生命周期的应用。

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应用资源配置

1、人力组织架构:

作为冬奥PPP工程,本项目的BIM及数字化技术的实施了包含中建一局项目团队及PPP管理单位——国家高山滑雪有限公司。形成以业主需求为导向,总包过程实施为基础的多方协作BIM管理模式。

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2、硬件配置方面:

针对不同难点需求,采购多种设备结合BIM辅助施工。

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3、软件配置方面:

根据不同阶段需要,采用不同BIM软件

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应用实施成果

1、BIM应用分布阶段

设计阶段:利用Tekla和Revit对钢结构及相关其他专业进行深化设计,确定施工最优方案。

施工阶段:使用广联达BIM5D新生产模块,将现场管理、质量、安全、技术等部门进行协同工作。完成施工场地点云模型,并与土方方格网测量数据及地勘报告校核。针对高山场地不同施工阶段临建规划高差问题。

2、高海拔台地临建布置模拟

利用三维扫描技术,采集山地实景数据,按施工计划分阶段进行施工现场、生活区规划等进行场地三维可视化动态规划工作,解决高山场地不同施工阶段临建规划高差问题。

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3、高海拔山地地形数字化应用

山地地形的数字化实景捕捉:通过多点设站,利用三维扫描仪对开挖基坑土方扫描,完成了精度2mm以内的施工场地点云模型,并与土方方格网测量数据及地勘报告进行校核,完成最终的场地数字化模型。

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4、数字化场地布置管理

根据企业施工临建标准化手册,结合现场施工方案,对延庆冬奥项目山上办公区、施工区进行了CI布置,使其符合施工安全、整洁的标准化要求。

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5、山地地形土方算量

利用三维扫描点云模型数据,在Revit中生成地形模型,在将设计基坑模型针对各组团基坑、园林标高处理后,进行土方平衡工程量计算。

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应用经验总结

1、永久性高边坡物联网应力监测系统

 

在工程最北侧危险系数最大的永久性高边坡结构中加装物联网应力监测传感器,在智慧工地中关联BIM模型,实时监控高边坡应力变化并及时发出应力预警,保证冬奥安全。

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2、BIM模型相关标准流程制定

 

➤多专业建模颜色标准

Revit整合多专业模型时,以颜色标准进行区分,方面出图沟通。

➤项目样板制定

针对由钢结构专业分包提供钢结构专业模型特征,配合其他专业制定包含项目基点、构件命名规则、楼层轴网等信息的的项目样板文件。

➤结构、机电专业细度标准

规定机电建模细度具体体现内容,与钢结构细度进行对应。

➤多专业模型深化流程固化

对从前端设计承接到总包多专业BIM综合的流程进行固化,方便工作开展。

2、基于BIM的多项模型基础应用:

 

➤结构专业

由钢结构专业分包提供钢结构专业模型,配合其他专业进行BIM深化、出图。

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2、楼宇智能化机电建模

在结构模型基础上进行机电管线综合排布及智能化弱点深化出图。

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➤二次排砖

利用平台二次排砖功能,按施工计划提前对二次砌筑部分进行二次排砖深化,并提交排布物资料单。

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➤超低能耗组团深化

对各组团房间装饰装修设计进行BIM建模并完成LOD500的细部深化,出图交底。

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3、基于全景漫游技术的沟通协同

➤VR沉浸式交底

使用VR设备将机房管综、钢结构、二次结构及装修、屋面木瓦装饰等关键技术节点对施工分包技术负责人进行技术交底并对部分重要工序制作考核交互程序,提升交底效果。

➤云协同深化

使用基于云的VR多方协同功能,以模型沉浸、真人体感的方式,让项目相关方可以异地在沉浸模型的环境中进行技术协调工作,解决多方协同沟通地域及理解偏差障碍。

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4、基于实景点云的机电安装二次深化

利用电子设备对施工完成的走廊等建筑空间进行三维扫描,直接通过操作平板现场实时拼接点云模型与BIM模型对比,检查施工偏差。

再导入电脑与revit一次深化的机电模型叠合,进行机电二次深化设计,并出具相关图纸及下料清单交底交付机电分包,提高实际深化可行性。

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5、广联达BIM5D+智慧工地数据决策系统

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➤智能劳务管理

现场设置6个区域射频感应器,针对项目钢结构、市政、二次结构劳务人员均佩戴射频和数据储存功能安全帽,主要用于各组团施工人数统计、夜间山区巡逻人工分布记录、工效情况统计。

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➤AI视频图像识别算法监控

通过现场监控视频对画面进行动态捕捉,实现对现场安全帽佩戴、反光衣穿戴、防疫口罩佩戴等行为的动态检测,提升现场安全行为管理。

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➤现场数据分析系统

技术、质量、安全、工程进度、塔吊、基坑、劳务系统平台。

6、BIM助力钢结构质量管理

使用智慧工地的物联网跟踪模块,将重要大型钢结构构件、钢结构连廊部分BIM模型与物联网动态二维码关联,监控构件从出厂、运输、吊装及最后验收阶段的所有流程数据,提高钢结构施工计划合理性。

7、PPP项目中的Open-BIM数据流

从智慧工地到商业运维的BIM数据传输流程在PPP模式下,本项目的施工与运维均基于同一个团队并共享同一套BIM数据,在节省模型数据建立的同时,也会产生不同平台的数据传递接口问题,本工程团队将协调平台、软件、硬件各方共同探索一套传递规则。

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效益总结

直接经济效益:三维扫描+BIM的土方算量控制节省土方近6万方;

智慧工地效益:IoT智慧平台提升高边坡安全减少50%人工检测频率、复杂场地劳务控制能力减少30%现场管理人员巡场时间,视频监控及AI识别提升安全管理人员50%工作效率;

技术提升:全流程开放式模型及数据管理,减少40%数据重复整理工作;钢结构全过程BIM管理,提升钢结构30%工期;三维扫描现场质量检测,减少60%实测实量工期;

社会效益:辅助金钢奖验收,首个结构封顶的冬奥运动运动员公寓项目;

科技成果:BIM软著2项、BIM专利2项、北京市长城杯工程、中国钢结构金奖、北京市BIM示范工程、中建股份科技示范工程,第九届龙图杯一等奖、第五届中建协BIM大赛一等奖、第二届“共创杯”特等奖;

社会影响:CCTV专访,各级领导视察、率先结构封顶的冬奥项目被社会媒体报道。

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