超高层BIM机电创新与应用

2021年10月13日
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超高层BIM机电创新与应用
一、项目概况
某金融中心项目位于深圳市福田区益田路和福华路交汇处西南角,总建筑面积约46万平方米,分塔楼、裙楼和地下室三部分,塔楼118层,高600米;裙楼11层,高55米;地下室5层。
金融中心机电总承包工程包括通风、强电机变配电、柴油发电、给排水、消防、楼宇自控、停车管理、会议影音、制冷站及控制、泛光照明等20多个机电专业系统,是一个集办公、商业于一体的超高型、智慧型、绿色建筑。
空调系统中冷负荷为12910冷吨,设计总蓄冰容量为40000冷吨时;变压器装机容量58330KVA,发电机总容量20000KVA。
超高层BIM机电创新与应用
二、BIM总体规划
1.分析该超高层建筑机电工程特点
1、超高层建筑由于其高度600米的因素,分区设置8个避难层和4个机电设备层,导致机电系统复杂庞大、实物工程量巨大。
2、在地理位置往往处于繁华地带,施工总平场地狭小。建筑规模宏大,机电系统众多,设备先进,功能齐全,机电总承包管理要求高。
3、工程施工周期长(2013年2月-2016年6月),易受地理位置气候影响。项目位于深圳市,地属亚热带海洋性气候,年均气温22.4℃,雨量充足,每年4-9月为雨季,年降雨量1900mm,平均每年受热带台风影响4~5次。
2.超高层建筑机电重难点分析
序号
技术重
难点
分析
1
水力平衡
施工技术
1、冷冻水设计需经三次换热转输,三次换热后供回水温差均不相同,水力平衡调节要求高
2、主干冷冻水压力高,最高设计承压2.7MPa
2
VAV空调系统调试技术
1、本工程变风量末端多达九千七百台,控制方式复杂,自控点位众多,而由于条件限制变风量调试只能在后期条件具备时进行,调试工作量大;
2、定变结合静压控制系统调试是本工程VAV调试难点
3
超高层高空吊装技术
冷却塔13台,板式换热器20多台,空调机组200多台,风机300多台,变压器36台,高低压柜400多台,风管,水管,风阀水阀数量巨大,发电机、蓄冰设备体积大
4
竖向管井
施工技术
1、管井高度高(最长电缆从地下二层至81层,垂直高度达389米)
2、管井内管道直径大,吊运和实施难度高。
5
噪声控制
技术
本工程为甲级写字楼,一般办公室噪声控制标准要求NC40,展示/活动区、会议室、私人餐厅噪声控制标准为更高要求的NC35
6
空调系统风、水平衡调试技术
本工程变风量空调系统、冷冻水多级换热转输系统组成的空调工程,调试要求和能效要求均较高,调试技术力量和经验至关重要。
7
超高层垂直运输量大,与工期的矛盾突出
1、设备及物料吊运量大,种类多,物料运输点多面广,总吊次6000余次;2、场地狭小,现场中转场地少,场地分时使用情况多,现场物流平衡非常重要3、机电分包单位多,各单位使用吊运机械(主要是电梯和塔吊)协调难度大
三、BIM创新应用
一.机电关键技术数字化建造
1.BIM云平台
搭建BIM云平台的目的:
1)摆脱对硬件的依赖。通过云计算技术解决金融中心项目因为模型信息量大而导致运行缓慢或无法运行的问题,提高模型深化设计效率;
2)保证信息存储的安全。项目人员通过桌面的客户端和所分配账户登陆云端,快捷査询所需资料,避免资料因互相拷贝而导致丢失和流程繁琐而带来不便,大大提高工作效率;
3)基于云计算的大数据应用。金融中心项目作为我司BIM技术应用科硏基地,全专业模型搭建、二维码数据录入及管理、物业运维的探索与研究,这些工作的推行需要一个稳定高速的平台为支撑,BIM私有云的集成和云计算能力可满足管控大数据库的需求,为BIM技术的深度应用奠定了基础。
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云平台的搭建
1)平台的搭建,解决了项目技术工作人员对硬件的依赖,便于项目工作顺利开展。
2)将公司的技术、商务、生产等核心力量集中管控,打破区域界限,铸造企业核心竞争力。
2.在线版项目现场管理系统
项目部通过在线版项目现场管理系统与BIM建模技术结合,实现了“无纸化”的现场施工管理。将最新国家规范、图集及简易的综合模型存储在平板电脑,可全面调阅査找,规范指导现场机电综合管线施工。通过一个平板电脑,轻松调用施工区域的简易模型,立体直观的对多个区域现场实物工程量进行复核,提高了项目机电总承包现场施工管理水平,提高工作效率,节约管理成本
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3.基于BIM的产品预制加工技术
1)施工场地的局限
平安国际金融中心位于深圳市福田商业中心区地段,福华路与益田路交汇处西南角,毗邻购物公园,施工场地狭小。工厂化预制将大量材料原材料加工任务搬离了施工现场,可以减少加工场地对现场的占用及依赖。
2)大大缩短现场施工工期
工厂化预制将部分施工任务搬离了施工现场,在现场机电工作面还没有的时候预制即可提前开始,并且大幅度提高构件制造的生产效率,对于工期紧、任务重的机电安装工程可节省较多的施工工作时间。
3)减少工程材料不合理的损耗:
在预制加工中心,风管集中加工,自始至终由一个作业组负责下料,做到“量体取材”,避免了现场材料乱截、大材小用等现象。做到合理使用和管理材料,节约了材料,降低了成本。
项目部通过软件将BIM模型转换成装配图,交付工厂下料加工;结合预制工作需要,工厂确定了12类预制件,确定了预制标准。
风管预制加工:
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4)机房预制加工
在核心机房等管线密集的区域,大型机电设备优先就位,为减少现场结构及施工误差,项目引入三维全息扫描仪,对整个空间及设备管线位置进行扫描,获取精准尺寸的点云数据,通过与BIM模型对比修正后,获取所需配件的详细加工尺寸,交由场外预制后到现场直接拼装完成,提高施工精度,提升施工效率。
技术人员通过BM软件精细化处理模型,生成加工料单,指导预制加工工作。
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4.二维码物资管理系统
机电物资作为企业生产成本的主要部分,因其种类繁多,数量庞大。物资管理的水平将直接影响企业经济和使用效益。金融中心机电总承包项目立志将打造一个以安全环保、使用、效益为核心建设理念的全生命周期管理项目。
基于二维码、互联网、BIM技术将机电材料供应商、机电专业分包商、劳务单位及最终用户连成个整体,开发了二维码物资供应链追溯管理信息系统实现对物资从原材料→半成品→最终产品→报废品的全程供应链信息追溯管理。
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5.施工进度复现模拟
BIM技术与机电总承包施工进度管理相结合,在BIM模型中增加施工进度计划的时间要素,建立基于BIM的机电设备管线4D信息模型,实现超高层机电安装工程施工进度的4D动态管理以及施工过程可视化4D模拟,(对比土建进度、幕墙进度、精装进度),为机电总承包工程施工进度管理提供科学的信息化数据,便于机电总承包管理团队把控机电专业整体进度,合理调度资源,对症下药化解进度管理风险。
6.远程可视化全息扫描验收
金融中心项目作为一栋超高层综合体,其各类机电管线验收约2000多次,其中涉及机房验收约350多次,现场参验单位众多。受超高层垂直运输效率的影响,组织协调难度大,验收时间周期长,验收效率低下。为此项目全新提出实行远程验收管理,引进微波通信技术,实现验收区域的网络覆盖。同时,创新性的引进三维激光扫描仪,实现了远程验收中不仅仅是对实物观感质量的验收,而是利用全息三维扫描仪,将现场实物扫描,形成现场点云并将深化设计的BIM模型导入,二者匹配核对,高效的检査实物管线与深化BIM管线的一致性,同时通过模型直观的观察现场管线施工工艺,实现远程全息验收。通过远程全息验收,大大提升验收效率,同时形成了可靠直观的验收记录。
项目引进了先进的TX5三维激光扫描仪器,其系统采用先进的相位激光测量技术,点云数据采集速度达976000点/秒,扫描测程为120m,测量精度可达0.3m标准差,其配套的三维数据处理软件可有效实现施工实物到BIM模型的转化,为BIM模型优化设计与现实仿真方案模拟提供可靠数据基础。
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7.基于BIM的全数字化运维管理系统
运维管理是平安金融中心大厦投入使用后业主关注的核心,只有建立了既简洁明了易操作又舒适高效低成本的运维管理体系才能为业主带来实实在在的价值。因此在施工阶段,项目部就充分发挥机电总承包的优势,梳理各个机电系统的逻辑关系、运行策略,收集设备的设置参数、维保措施等,以二维码为媒介,将设备物资的各项重要信息归纳整理,并建立后台数据库。
对于运维平台的开发,项目部积极调动企业内外部资源,搭建出基本的框架,并期待与业主携手,共同打造全数字化运维管理系统。
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四、项目效益
 
8.基于BIM的全数字化运维管理系统
主要实现功能:
(1)建筑资产运维管理
在设施资产管理模块中用户可以査看项目BIM模型中各个设备对应的详细信息明细,包括:设备编码,所属部门、实施规格、所在楼层房间、安装日期、供应商信息,维保信息等。可根据用户需要分门别类导出所需报表。
(2)设施监控管理
1)安防监控;
2)按一定频率对设备温度和功率等数据进行监控
3)对设备使用故障、水气管爆裂等运行异常情况发出警报。
(3)设施运维管理
1)选择某个三维设备模型时可以显示对应的设备信息与运维工单记录
2)可为重要的设备和管线预设定期的运维时间,并具备提醒功能;
3)设备故障报警,点选故障设备,显示故障原因并短信通知相关责任人。
(4)建筑能耗监测与分析
1)利用传感器采集各区域温湿度、能耗等各类环境数据,并能够根据预设阀值进行报警提示;
2)同时保留历史监控数据,为分析统计提供支持。为用户实现主动节能,降低运维成本
3)通过开发大数据分析应用程序,研究楼宇在运维阶段的各项能耗指标的特性和规律,制定有针对性的管理方案来优化和完善现行能源管理策略,从而降低维护成本。
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