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重庆际华目的地工程BIM在钢结构、幕墙工程中的应用中冶建工集团有限公司2016年目录一、工程项目简介二、本项目采用BIM技术的必要性三、BIM团队介绍四、应用软硬件配置五、BIM实施过程及实现功能六、应用成效七、经验教训一、工程项目简介1.工程概况际华园重庆目的地中心项目是央企50强、世界500强的新兴际华集团启动的具有创新型的现代服务体综合项目。该项目位于两江新区龙兴工业开发区，占地900亩，总投资50亿元，将打造集购物、旅游、休闲、娱乐、体育、健身于一体的多功能组合型服务综合体。重庆际华目的地中心工程总建筑面积约70000m2，为地下1层，地上2层的多层民用公共建筑图1目的地运动中心总体效果图一、工程项目简介项目名称重庆国际马戏城建设项目I期工程建设单位际华集团股份有限公司设计单位北京市建筑设计研究院有限公司施工单位中冶建工集团有限公司监理单位重庆赛迪工程咨询有限公司重庆国际马戏城项目I期工程具有较强的复杂性，包含主体混凝土结构、反弧墙结构和钢结构和幕墙等部分，施工技术难度较大。图2目的地球体餐饮中心总体效果图本项目建筑结构形式为地上钢结构、地下钢筋混凝土结构。该主体钢结构工程体量大，构件节点多且复杂，且包含较多的弧形梁结构。体育中心外立面采用钢化夹胶玻璃幕墙和陶土板幕墙，并由弧形铝板及穿孔金属板构成。一、工程项目简介2.钢结构工程概况(1).体育活动中心现场施工图幕墙龙骨主体桁架飘带结构球体餐饮中心主体结构是一个圆球形网架结构，内部为钢构柱外包混凝土的核心筒结构。球体餐饮中心幕墙外覆盖轻巧的单层网壳结构，采用2A+6中空玻璃（热弯）幕墙，球体外立面结合泛光设计成为吸引眼球的焦点，为际华目的地中心的标志性建筑。一、工程项目简介2.钢结构工程概况(2).球体餐饮中心图现场施工图玻璃幕墙球形网架核心筒二、本项目采用BIM技术的必要性（1）目的地运动中心体量大、结构复杂、造型特异、专业多、多系统穿插施工，在施工协调、深化设计、进度质量、现场安全以及成本管控等方面要求高。公司设计人员提前介入设计，配合设计工作完成了房屋最后造型和相关结构构造，高效地完善了BIM模型，实现了设计与施工的无缝对接。（2）原设计中墙体在主体结构外侧，经验算若砌墙高度H10m将导致墙体稳定性较差，与设计院反馈后变更为外围全幕墙，以免结构自重过大引起的整体失稳。图运动中心幕墙效果图运动中心BIM模型二、本项目采用BIM技术的必要性由钢构公司自主设计并深化安装玻璃为不规则三角形六点支撑点式玻璃，采用有限元软件SAP2000计算应力和计算挠度如图所示：内侧、外侧玻璃大面最大应力设计值σ=19.053N/mm2。玻璃的最大挠度df=8.98mm。夹层玻璃均满足强度和刚度要求。二、本项目采用BIM技术的必要性图强度计算刚度计算玻璃幕墙型钢混凝土钢结构二、本项目采用BIM技术的必要性网架际华目的地球体餐饮中心因网架由不规则结构组成，单块玻璃尺寸多且大，玻璃安装是倾斜的，玻璃施工难度极大。图网架示意图二、本项目采用BIM技术的必要性玻璃为不规则三角形六点支撑点式玻璃，采用有限元软件SAP2000计算应力和计算挠度如图所示：内侧、外侧玻璃大面最大应力设计值σ=18.053N/mm2。玻璃的最大挠度df=10.598mm。夹层玻璃均满足强度和刚度要求。强度计算刚度计算参与人员姓名单位职务职责分工徐国友中冶建工集团钢构公司钢构公司副总经理、总工程师负责项目施工组织、技术协调管理敬承钱中冶建工集团钢构公司钢构公司设计室主任负责项目模型审核，计算分析，BIM技术协调工作曹波中冶建工集团钢构公司钢构公司设计室副主任负责模型建立与出图陈磊中冶建工集团钢构公司钢构公司设计室科员模型建立与出图应丽君中冶建工集团钢构公司钢构公司设计室科员模型建立与出图谢廷明中冶建工集团钢构公司钢构公司设计室工艺负责人制造工艺与胎架设计邱文波中冶建工集团钢构公司钢构公司马戏城项目部项目经理负责现场的施工组织和安装工作李明中冶建工集团钢构公司钢构公司马戏城项目部技术负责人负责现场装技术指导及专业协调工作三、项目团队及人员介绍马戏城钢结构BIM应用主要成员中冶建工集团在项目成立之初就制定了BIM技术在际华目的地项目应用的详细计划，由公司总工程师亲自组织实施。四、应用软硬件配置软件名称在项目中的主要工作在工作中最有效的功能需要改进的地方TeklaStructures18.03d实体模型建立，3d钢结构细部设计，钢结构深化设计详图设计，清单报表生成等三维协调交底、材料统计弯扭构件深化不足，不能结构受力计算3D3S计算分析，弯扭构件出详细加工图弯扭构件出详细加工图不能节点实体有限元分析。midasgen计算分析计算分析不能出图rootmodel弯扭构件深化弯扭构件出详细加工图操作系统需要升级犀牛弯扭构件轮廓建立弯扭构件轮廓建立出图功能不强Revit三维模型建立三维模型建立硬件名称硬件配置数量台式机CPU酷睿i7-4930；主板技嘉x79-ud3；显卡Nvidiaquadro4000内存32G；硬盘2TB2笔记本ThinkPadw5403五、BIM应用实施工程及实现功能1.项目采用BIM技术的应用背景（1）结构复杂：重庆国际马戏城项目造型复杂，钢结构制作工艺和节点连接复杂，钢结构深化设计出错概率大，仅仅使用AUTOCAD进行放样，工作效率低，劳动强度大。对于复杂的空间曲线和曲面，使用AUTOCAD难以完成，必须借助先进的三维软件可实施。（2）专业交叉多：钢结构施工队伍要承接建筑设计以及结构设计的信息完成深化设计及各个构件的制作，同时钢结构承接土建以及幕墙装饰和舞台吊顶等连接部位，钢结构工程的整体质量能否实现都依靠准确的深化设计以及高精度的加工制作，施工单位必须采用BIM技术。（3）质量标准高:本工程钢结构工程为重庆市建委指定的钢结构观摩基地，确保“巴渝杯”，争创“钢结构金奖”，在满足质量要求的同时最大限度的达到美观效果，把大剧院工程打造成重庆市钢结构的行业标杆，树立行业品牌。多专业协同工作幕墙深化设计及安装过程分析幕墙深化设计及安装过程分析五、BIM应用实施工程及实现功能2.项目采用BIM实现的功能模拟预拼装（1）计算模型五、BIM应用实施工程及实现功能龙骨模型幕墙模型2.项目采用BIM实现的功能建立际华目的地运动中心和4#餐厅幕墙龙骨整体模型，其中运动中心和4#球形网架餐厅的幕墙工程均由中冶建工钢构公司内部自主设计验算、深化安装应用，3D3S和midasgen计算分析。（1）计算模型五、BIM应用实施工程及实现功能龙骨模型幕墙模型2.项目采用BIM实现的功能（2）建立主体钢结构模型五、BIM应用实施工程及实现功能目的地运动中心4#球形餐厅2.项目采用BIM实现的功能（2）建立主体钢结构模型五、BIM应用实施工程及实现功能a.节点深化圆管柱与钢梁搭接节点圆管柱与混凝土梁搭接节点（1）建立主体钢结构模型五、BIM应用实施工程及实现功能a.节点深化圆管柱柱脚节点在对BIM模型构件进行深化的过程中，运用Tekla的二次开发功能制作各种参数化节点，实现自动生成，大大提高了工作效率。主次梁节点（1）建立主体钢结构模型五、BIM应用实施工程及实现功能b.指导工厂构件加工（2）幕墙深化设计五、BIM应用实施工程及实现功能目的地运动中心ⅠⅡⅢeg.1目的地运动中心（1）幕墙深化设计五、BIM应用实施工程及实现功能球形网架餐厅ⅠⅡⅢeg.2球形餐厅（3）三维模型辅助专业协调，检查设计遗漏与错误五、BIM应用实施工程及实现功能通过使用TeklaStructure软件对重庆际华目的地项目深化设计模型进行碰撞校核，检测结构节点碰撞，如表所示。在检测出碰撞后，经过二次优化及与结构设计进行沟通，加以合理的改正。eg.1目的地运动中心（2）三维模型辅助专业协调，检查设计遗漏与错误五、BIM应用实施工程及实现功能模型碰撞校核1际华目的地运动中心模型校核模型校核结果检查结果发现，整体模型检测出了6处构件间碰撞的相关信息，如下图所示的梁梁节点、圆管柱与梁等构件之间碰撞校核。（2）三维模型辅助专业协调，检查设计遗漏与错误五、BIM应用实施工程及实现功能模型碰撞校核1梁梁节点碰撞检查圆管柱与梁连接校核五、BIM应用实施工程及实现功能（2）三维模型辅助专业协调，检查设计遗漏与错误eg.2目的地4#餐厅主体结构4#餐厅是一个圆球形网架结构，内部为钢柱外包混凝土的核心筒结构，施工顺序是首先浇筑内部核心筒结构，然后搭建外部球形网架。为科学合理地施工，这个过程需要验证核心筒与网架结构之间的碰撞。（2）三维模型辅助专业协调，检查设计遗漏与错误五、BIM应用实施工程及实现功能模型碰撞校核1钢结构与混凝土的碰撞钢结构与球形网架玻璃的碰撞如图所示，检查结果发现若按设计意图转化生成的模型，会产生钢结构与混凝土的碰撞，钢结构与网架结构的碰撞。发现问题然后与结构设计进行问题反馈，调整H型钢的尺寸，排除了无意义的冲突，减少了施工后的返工所造成的材料损失和工期影响。（3）三维模型深化设计b:弯扭箱型构件深化设计五、BIM应用实施工程及实现功能构件实体模型弯扭板件三维实体模型弯扭构件截面控制参数弯扭构件安装过程图幕墙龙骨为□400*350的箱型弯扭构件，采用专业的“三维特型弯扭构件软件”进行深化设计，为后续加工提供理论数据。（4）三维模型和动画辅助加工通过三维模型直接转化成数控加工数据，精度高，速度快，质量好。五、BIM应用实施工程及实现功能节点模型数控加工加工后的钢管件a:辅助飘带管桁架的相贯线放样与数控加工（4）三维模型和动画辅助加工五、BIM应用实施工程及实现功能C：三维模型模拟制作胎架和动画辅助演示幕墙龙骨加工过程利用BIM软件计算和绘制可移动式预组装平台设计图，主要包括水平底架、固定端、可移动端、安装定位板等。按照设计轴线布置图，以两轴线间为一跨设为一个预组装单元；每个单元均可通过可移动端调节尺寸。采用动画演示幕墙龙骨加工工艺流程。可移动式预组装支架平台杆件端头定位支座调节（4）三维模型和动画辅助加工五、BIM应用实施工程及实现功能C：三维模型模拟制作胎架和动画辅助演示幕墙龙骨加工过程主管的组装次管的组装（5）三维模型模拟预拼装a:辅助幕墙龙骨放样及模拟预拼装通过三维模型将一榀幕墙支撑钢结构转化投影到平行于地面的三维坐标（坐标转换），辅助弯扭构件车间加工时在地面整体预拼装。五、BIM应用实施工程及实现功能车间整体预拼装（5）三维模型模拟预拼装b:屋面桁架电脑模拟预拼装通过电脑模拟屋面桁架预拼装，通过精确控制每榀桁架的加工尺寸，实现桁架在高空的准确安装。五、BIM应用实施工程及实现功能屋面桁架整体预拼装图屋面桁架吊装过程图（6）施工模拟，有效控制安全与施工进度五、BIM应用实施工程及实现功能a：4#餐厅球状网架进度模拟网架总体安装工艺流程：建筑内部核心筒钢结构安装、混凝土浇筑完成后，下一步由下至上逐层拼装球状屋面网架。（6）施工模拟，有效控制安全与施工进度马戏城屋顶采用空间钢桁架结构，该结构系统由六榀大跨度横向主桁架和纵向次桁架形成倾斜式空间桁架。其中MTR1跨度28.09米，重量约14.5吨、MTR2跨度43.48米，重量约22吨、MTR3跨度53.978米，重量约38吨、MTR4跨度55.65米，重量约40吨、MTR5跨度47.55米，重量约35吨、MTR6跨度31.99米，重量约15.5吨。通过三维吊装动画模拟并结合现场实际情况，决定主桁架MTR3、MTR4、MTR5采用跨内组装双机抬吊，MTR1、MTR2、MTR6采用跨外组装单机吊装五、BIM应用实施工程及实现功能MTR1MTR2MTR3MTR4MTR5MTR6123456主桁架吊装顺序（6）施工模拟，有效控制安全与施工进度五、BIM应用实施工程及实现功能b：幕墙龙骨吊装模拟（6）施工模拟，有效控制安全与施工进度五、BIM应用实施工程及实现功能c：飘带钢结构吊装模拟（7）施工全过程仿真分析，确保施工安全五、BIM应用实施工程及实现功能本工程屋面为双向桁架，在安装过程中，其结构受力情形和和最后设计状态有