BIM技术在装配式立体停车楼施工中的应用

李 鑫 马晓菲 任逸凡 何朱意 何晓宇

（1.上海中建东孚投资发展有限公司，上海 200122；2.上海中森建筑与工程设计顾问有限公司，上海 200122）

预制装配式建筑在国外发达国家是工业化建筑的重要形式，其结构、经济、社会和环境等效益极为显著，预制立体式停车楼其具有的绿色环保、建造速度快、节约劳动力等优点使得此类建筑在国外发展较为成熟。近年来，随着我国建筑业体制改革的不断深化和建设规模的持续扩大，预制装配式建筑应用也较为普遍，但基本集中于住宅等保障性住房项目中。

长春一汽项目装配式立体停车楼作为中国首例全预制装配式停车楼施工难度大、结构复杂程度高，此前国内BIM技术在此类建筑中还没有应用实例，本工程通过将BIM 技术与工程实际的应用，使安装过程可视化，校验、改进了施工方案，提高了其可行性及合理性，并且进行进度管理和成本分析，建立了项目的管理信息化，对项目的前期策划、中期管理、后期成本统计起到了重要作用。

1 工程概况

长春一汽技术中心乘用车所建设项目停车楼，为一类多层综合楼，耐火等级一级。建筑占地面积11583.04m2,地上部分建筑面积78834.64m2,建筑高度24m。建筑上部结构体系为预制装配式钢筋混凝土结构体系。分地上和地下两部分，地下部分共一层，为辅助用房等功能。地上部分共七层，主要功能为停车楼。装配式停车楼结构为国内首例。施工难度特别大、构件数量大，共有构件3800余块。本工程利用BIM技术进行了构件的三维建模，碰撞检测，施工过程仿真动画模拟等，以导出的相关数据为基础建立了信息化的项目管理[1]。

2 BIM的3D技术在项目中的应用

2.1 构件碰撞检测

对建筑行业来说，传统的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的以线条绘制的方式表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。但由于本工程节点复杂程度高，这种靠经验、靠大脑想象的方法效率低下且容易发生错误。而BIM为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，在BIM 建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以可视化的结果不仅可以用来展示复杂的效果图，更重要的是，将二维图纸中的结构碰撞问题清晰地展示出来。以往的工程对于BIM 的应用往往集中于水电工程中的管线碰撞问题，对于土建部分应用较少。本工程一方面对传统的管线碰撞进行了检测（图1）；另一方面，由于本工程临时支撑的大量使用，在临时支撑的排布方面同样存在大量碰撞问题，对土建部分的临时支撑也进行了碰撞检测（图2）。做到事前发现，事前变更，并且以图表的形式导出，对碰撞位置、数量有直观的了解，最后利用碰撞优化后的三维管线方案，临时支撑排布图及相应加工图进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力，达到降本增效，预测低碳施工的理念。

图1 临时支撑排布方式

图2 桥架、风管和水管的碰撞

2.2 施工过程模拟

图3 车辆漫游效果

图4 吊装施工模拟

本工程通过对BIM 技术的应用，以吊装方案为基础制作了停车楼车辆漫游模拟动画（图3）及吊装施工模拟动画（图4），由于本工程占地面积大，构件重量大，最大20余t，通过对吊装施工的模拟，传统塔吊有效作业范围难以满足施工要求，特种塔吊的成本巨大，若采用履带吊，停车楼外围临近建筑相距仅15cm，没有履带吊行驶、操作空间，通过多次对吊装施工的模拟及修改，把传统的逐层吊装改成了更加符合本工程的倒退阶梯式吊装，使施工方案可行性得到了极大的改进，施工成本有效地进行了事前控制。

3 BIM的5D技术在项目中的应用

随着BIM 技术应用的推广，BIM 的发展已经不仅仅局限于3D 模型。随着信息化的发展，4D 模型[2]可以加入时间与进程管理，5D 模型[3]可以将成本控制加入4D 模型。本工程将进度、成本与3D技术有机融合，起到了节约成本、缩短工期的目的[4]。

3.1 成本

由于BIM技术在本工程前期吊车的选择、吊装顺序的确定、临时支撑的排布方式等准备工作中的广泛应用，确定了经济、合理、可行的施工方案，避免了资源的浪费及方案的不合理性造成的返工、窝工的损失。并且BIM 技术具有的可出图性使所出的图纸是经过对传统2D图纸进行模拟、协调、优化后所出的图纸，包括经过优化及碰撞检测的管线综合排布图、预埋套管图及相应的工程量清单，对施工管理起到提高工作效率、降低工作成本的关键作用。对于模型中体现的工程量清单等数据信息，可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。

3.2 进度

传统的施工进度计划主要靠编制人员参照工程量并结合工人工作效率来编制，这种方法往往容易忽略机械、场地、工序穿插等原因造成的工期延误，解决方法通常是事后通过增加工作时间、增加作业人员的方法进行补救，造成成本的额外增加及可能造成的工期滞后。对此，本工程采用的BIM 技术预先将吊装过程进行仿真三维模拟，尽可能把真实的施工过程完整的、直观的进行展示，提前发现影响施工的因素，并对施工方案进行完善，极大地提高施工进度计划的可行性，避免了不必要的窝工、返工现象，有效地缩短了工期[5]。

4 结语

本工程通过BIM 技术在装配式立体停车楼中的应用，利用BIM的3D技术绘制三维构件图并进行了碰撞检测，对碰撞点进行了修改，降低结构碰撞造成的工期与成本的损失，并通过模拟施工完善了施工组织设计与施工方案，提高了生产效率、节约成本、缩短了工期，结合模型的数据信息对工程的成本的控制起到良好的参考性。上述应用成果极大地促进了BIM技术在此类工程中的应用，并为今后复杂、大型预制装配式等工程的BIM应用提供良好的借鉴意义与参考价值。