基于BIM 技术装配式变电站新型楼承板施工应用

陆华，杨恩龙，张勤裕，茅晓蕾，周芸

（国网上海嘉定供电公司，上海 201803）

传统的开口型楼承板安装效率、装配率较低，本文采用改进的闭口型楼承板体系，不仅有优异的结构受力性能及耐火性能、平整的板底外观，还具有简单迅速的施工工艺。在装配式钢结构变电站建设过程中，采用新型楼承板体系，将进一步提升安装效率和变电站的装配率。

BIM 技术的核心在于信息，建立的信息模型不但能够应用于规划、设计、施工阶段，而且对于运行、维护等阶段也起到了巨大的帮助作用，建筑信息模型适用于项目的全生命周期。建筑信息模型的建立为所有项目参与方提供了一个信息交流和共享的平台，这个平台汇集了建设项目所需的全部信息，各方可以根据自身的需要获取有用的信息。运用BIM技术可以消除各种可能导致工期延误、造价浪费、安全隐患的问题，提高项目全寿命周期精细化管理水平，从而大幅度提升项目效益。本文将BIM 技术应用装配式变电站施工阶段，主要在新型楼承板施工全过程的应用分析。

1 改进的新型楼承板型式

1.1 传统楼承板缺陷

传统的开口型组合楼承板施工方法中，楼承板主要功能是钢筋混凝土底部模板，在其下部进行电气设备安装。在实践过程中，开口型组合楼承板下电气设备安装需钻孔、打膨胀螺栓连接，经常破坏楼板内的预埋管线而需要返工修复。

为加快建设速度为目的,对整体式现窺钢筋混凝±结构、预制装配式结构、组合结构进行缺点规避而产生的一种新型组合楼板形式，采用闭口型楼承板体系。

1.2 改进楼承板优势

新型闭口型组合楼承板（图1）直接铺装于钢梁，用栓钉焊接，楼承板上钢筋混凝土直接浇筑，板底一次成型、平整美观，且板底预留挂槽方便电气设备安装。

图1 闭口型楼承板示意图

配合采用新型吊件设备，吊杆无需钻孔打膨胀螺栓，只需将吊杆按照预设的卡槽安装，吊件设备的安装效率大大提高，进一步提升了成品设备一次装配率。

2 BIM 技术简介

2.1 BIM 技术发展

BIM 概念最早由美国提出应用于计算机更智能化描述建筑，获取工程建设过程中的重要资料，形成了早期的BIM 原型。目前，国内逐渐引进BIM 理念，对BIM 的定义越来越明确，国家、各省市BIM 工程建设标准体系逐步形成。BIM 改变了以往工程建设数据存储方式，利用三维数字技术建立工程完备的信息模型，工程项目全生命周期中，不同阶段的标准、数据相互关联，提供动态的工程信息创建和管理，数据实时共享。郝超分析BIM 技术可视化特点与地理信息系统GIS 完成工程场地分析、布置方案优化，减少了不同专业间的碰撞冲突，提升了管线设计能力和工作效率。李越茂等利用BIM技术的数字化设计成功解决了变电站多专业协同、设计周期短、数字化移交等难题。李辉对变电站建设的项目管理中运用BIM 的碰撞检测、虚拟施工、工程量计量、阶段成本分析。何菊等分析了BIM 技术可视化、协调性、优化型等特点在电力工程施工中的巨大优势，并对BIM 的应用前景进行了展望。

随着电力行业信息技术的快速发展，以及国网公司新时期“三型两网”的战略部署，电力物联网对当前变电站工程的建设提出了更高的要求“全生命周期的管理”。为提高变电站建设当中信息化程度，保证信息的完整性，BIM 技术起到重要作用。

2.2 BIM 技术的特点

面对工程对象、施工工序、安全、质量、成本等信息，BIM 技术不仅实现信息关联性，模型中某个对象的修改，与之关联的所有对象随之改变，及时更新模型，在一定程度上工程实现优化。BIM 技术更具价值的是，在工程建设全生命周期内，各阶段过程的沟通、讨论、决策都能在可视化状态下进行，模拟工程模型，确保各专业建设过程中的协调性，发现问题漏洞，及时准确地修正优化。BIM 技术特点（图2）。

图2 BIM 技术特点

3 BIM 技术在楼承板安装施工中的应用

3.1 模拟施工

结合110kV 输变电工程，将BIM 技术应用到新型楼承板体系施工过程中，提出了“预施工”概念。“预施工”就是在变电站工程开始施工前，利用设计阶段建立的变电站的参数化模型对施工单位的工作方案进行模拟施工，整个施工过程通过计算机完成，不会造成工程建设过程中施工资源浪费。楼承板在施工前期，将施工方案与三维模型整合，按照计划施工目标，比对施工方案的可行性，进一步优化施工方案（图3）。

变电站BIM 模型的建立是一个涉及多专业，复杂程度较高的过程。建立变电站BIM模型不仅提供可视化展示，方便不同专业设计人员发现漏洞并及时修改，此外BIM 模型可作为建设后期施工模拟以及施工管理的依据。根据装配式钢结构变电站施工方案，结合BIM 施工模拟，首先完成电缆层土建施工和地上两层钢柱、梁吊装，其次进行楼承板铺设，最后进行吊件安装，具体变电站施工模拟流程（图4）。

3.2 精确定位

在钢柱钢梁吊装完成后，新型楼承板铺设之前，按照新型楼承板、边板尺寸模数和栓钉规格，建立闭口型楼承板、边板、栓钉、吊件等特殊构件族（图5）。

通过BIM 平台，综合考虑楼承板铺设方向、模数与梁柱连接节点、吊挂件位置、预留孔洞等问题，模拟楼承板铺设施工，实现材料定制化生产、运输，降低材料损耗，提高楼承板整体强度和刚度。

图3 “预施工”流程图

图4 变电站施工BIM 平台

图5 闭口型楼承板、边板、栓钉、吊件族

将精确的楼承板模数铺设在钢梁上；在楼承板与钢梁连接处，采用特定的边板加以栓钉焊接在钢梁上，保证楼承板与钢梁连接牢固。遇有孔洞竖井时，楼承板事先在工厂内定制开孔，确保孔洞大小规整、位置准确，避免现场二次扩孔，降低楼承板强度的施工方法。最终按照施工方案完成新型楼承板铺设施工（图6）。

图6 二层闭口型楼承板铺设图

在BIM 模型中，为方便板底吊件安装，将预先排布、铺设好的楼承板板底卡槽，进行板底吊件精确布置。吊杆避让电气设备，合理安排吊件走向，提高了电气设备的安装效率。

3.3 施工安全管理

（1）施工准备阶段的风险预控。采用BIM 技术模拟楼承板施工，给作业施工人员提供了可视化的施工模拟环境（图7）。项目部通过开展施工作业前的三维安全技术交底，使管理人员与作业人员的全方位的方案沟通交流。针对作业过程中存在的吊装风险，在BIM 平台直截了当地显现作业全过程，使管理人员把握预控，方便及时调整安全措施。

场地材料布置。将不同模数的楼承板、边板、吊件等构件，在变电站场地范围内进行分区合理布置，相同种类、规格的构件堆放在一起，并设置材料标识牌，便于起重机集中吊运至作业面，提高了机械化使用率。同时，通过材料分区布置，强化了场地设施布置，优化了材料进场布置，进一步提升安全文明施工标准化配置。

图7 BIM 三维交底图

4 结语

通过采用新型（闭口型）楼承板体系，提高了楼承板安装效率和外观质量。将BIM 技术的成功引入，使新型楼承板安装施工，由原先传统的2D 到3D 转换，做到了“预施工”的方案对比。利用模拟预安装功能提前发现施工中的设计缺陷，提前整改，提出优化方案，便于楼承板工厂定制加工，减少现场二次动火作业，使后期施工一步到位。运用BIM 技术在施工前期场地布置，以及施工过程中的安全管理，有效促进了人员的创新能力和管理能力提升。不仅缩短了工期、降低了成本，还提升了施工质量和工艺。通过信息技术辅助施工管理，为建设数字化变电站打下坚实基础，提高了变电站建设的信息化水平。