基于BIM信息化技术的施工场地布置与优化

基于BIM信息化技术的施工场地布置与优化

□文/张 志

【摘 要】:如今,施工场地普遍较小,弧形结构、圆形结构等不规则的结构工程越来越多,传统依靠CAD二维图对现场的大临、道路、塔吊等布置的方法不仅效率低且由于受到场地大小及现场结构主体异形等特点,往往造成场地布置不能满足现场实际施工的需要。因此文章结合BIM技术,运用Revit建模软件及Navisworks漫游软件对现场的道路、临建、塔吊等构件进行了合理的布置,通过漫游模拟提前将现场布置的问题反应出来并及时进行调整,从而实现了现场场地优化布置的目的。

【关键词】:场地;布置;BIM;Revit;优化

施工场地的布置与优化是项目施工的基础和前提,合理有效的场地布置方案在提高办公效率、方便起居生活、提高场地利用率、减少临建使用数量、减少二次搬运、提高材料堆放和加工空间、方便交通运输、避免塔吊打架、加快施工进度、降低生产成本等方面有着重要的意义。传统施工场地布置往往都是现场技术负责人根据现场CAD平面图并结合施工经验,进行的大致布置。因为CAD图纸是平面二维图,没有具体的模型信息,项目技术负责人往往是凭经验和感觉进行的场地布置,因此很难及时发现场地布置中存在的问题,更没有能对场地布置方案进行合理优化的可靠依据。

施工现场包含土方开挖、基础施工、主体施工、二次结构以及到最后的装饰装修工程等施工过程,针对不同的施工阶段,现场的施工道路、材料堆放、机械设备需求量等在场地布置时也需要及时变化[1]。因此传统的场地布置方案,在不同施工阶段就更不能适应施工的需求,最终导致得对整个施工场地布置方案进行重新布置。这样再次布置必然需要重新规划、投入更多的人力、物力进行搬运和拆除工作,因此不仅造成了大量的经济损失,同时也大大降低了施工工期。所以依靠传统二维CAD图纸进行现场平面布置的方法和思路,在一定程度上已经不能完全满足当今施工的需求。

随着计算机信息技术的快速发展,建筑业基于建设项目全生命周期的计算机信息技术与工程项目管理己逐步进入建设工程项目全生命周期的管理与应用阶段,而BIM技术则提供了建筑业实现信息化的基础。建筑信息模型(BIM)是以建筑信息集成为理念的建设行业新的技术方法[2],其主要特点是建造具有项目信息数据的建筑模型并运用这些信息数据支持项目决策、项目设计、项目施工等。因此本文首先将CAD平面施工图纸导入到Revit软件中,运用Revit软件对整个施工现场的构筑物按照1∶1的比例进行建模,随后根据现场场地大小并结合现场施工手册的要求,对现场临建、道路、材料加工区、塔吊等进行场地布置。最后运用Navisworks软件对整个场地生成漫游动画,从而发现临建布置的位置、道路的宽度,转弯处的弯度、材料加工区时候在塔臂覆盖范围之内、塔吊连墙件的设置、塔臂是否存在打架等现象。

1 工程概况

山西省农产品国际交易中心一期项目用地近似梯形,建设内容包括农产品展示中心、结算中心、创业中心。

农产品展示中心为多层公共建筑,共2层,总建筑面积48 004.42 m2,占地面积24 912.93 m2,地上1层为服务用房和架空层,地上2层为展厅层和展厅服务用房。小展厅建筑高度15.63 m,主展厅建筑高度23.97 m,周边建筑高度10.5 m,主体采用框架结构体系,屋面采用网架结构。

结算中心、创业中心为一类高层公建,结算中心地上建筑面积31434.18m2,创业中心地上建筑面积31 230.0 m2,裙房1~3层,塔楼4~22层,结构为框架剪力墙结构,总高度99.6 m。地下室主要功能为设备用房、供区内使用的库房,战时人防地下室,设备用房、地下室车库设有自动喷淋系统和排风系统,地下室划分为三个防火分区,地下室建筑面积6 860.06 m2,99个车位,自然层数1层,停车库层高为3.9、4.35 m。

2 场地布置优化原则

本工程施工应充分考虑现场的各类用地与工程进度、材料周转、进场之间的协调要求,因此现场平面布置原则如下[3]。

1)在保证施工顺利进行的前提下尽量少占施工用地。少占施工用地对于施工而言减少了场内运输工作量和临时水电管网,既便于管理又减少了施工成本。为了减少施工场地,采取了一些技术措施予以解决。例如,合理地计算各种材料现场的储备量,以减少仓库、堆场面积;对于可场外加工的构件采用场外加工方式等。

2)在保证工程顺利进行的前提下尽量减少临时设施的用量。对必须配置的临时设施,应尽量选择对大面积施工影响小的区域,布置时不要影响正常施工。临时水电系统的选择应使管网线路的长度为最短等。

3)最大限度缩短在场内的运输距离,特别是尽可能减少场内二次搬运。为缩短运距,各种材料必须按计划分期分批地进场,以充分利用场地。合理安排生产流程,施工机械的位置及材料、半成品等的堆场应尽量布置在使用地点附近。合理选择运输方式和铺设工地的运输道路,以保证各种材料和其他资源的运距及转运次数为最少。在同等条件下,应优先减少楼面上的水平运输工作。

4)要符合劳动保护、技术安全和消防的要求。为保证施工的顺利进行,要求场内道路畅通,机械设备所用的管线等不得妨碍场内交通。易燃设施(如木工材料、油漆材料仓库等)和有碍人体健康的设施应满足消防要求并布置在空旷和下风处。施工现场平面布置必须保证上述基本原则外,还必须结合施工现场的具体情况,考虑施工总平面图的要求和所采用的施工方法、施工进度,设计多种方案从中择优。进行比较时,一般应考虑施工用地面积、场地利用系数、场内运输量、临时设施面积、临时设施成本、各种管线用量等技术经济指标。

5)场内外交通组织。将拟使用的临时通道作出详细设计与说明,提交业主、监理工程师批准,同时根据施工现场情况,搭设临时设施并设置标志、护拦、警告装置以及其他工程安全设施。

3 项目BIM信息化实施流程

在场地布置过程中与BIM团队合作,根据现场CAD平面图,首先利用Revit软件将现场的主体结构、建筑模型建立完毕[3]。结合现场场地的大小,先后对临建、道路、加工棚、塔吊等进行布置。最后用Navisworks漫游软件对整个场地布置进行漫游模拟并生成分析报告,将场地布置有问题的地方及时调整,直到整个场地布置满足现场要求,见图1。

图1 BIM信息化实施流程

4 基于BIM信息化场地布置优化

工程场地狭小,因此在运用BIM技术进行场地布置之前,就现场工程体量的大小、劳务作业人员数量、材料加工棚数量和位置、大临数量和位置、道路位置和宽度、塔吊布置数量进行了详细技术交底。最终先后完成了主体建筑、结构、临建、道路塔吊等BIM模型的建模。

4.1 现场临建布置的优化

根据本工程量的大小,同时结合集团公司现场标准化手册的内容和要求,首先确定了整个现场临建布置的标准;接着根据现场管理人员的数量以及项目整个施工阶段高峰期作业人员的数量估算,先后计算出整个现场办公区、生活区、以及生产区临建的数量;最后根据现场场地的大小,运用Revit软件对整个场地临建,按照临建尺寸1∶1比例进行模拟布置,同时将九牌两图、现场旗台、场地绿化等设施也按照实际尺寸进行布置。最终生成三维临建布置效果图,通过对整体临建三维效果图的观感进行观察,对位置不合适的临建及时进行整体移位,最终达到现场临建布置美观、和谐的效果,见图2。

图2 现场临建布置

4.2 现场临路的优化

根据场地的大小,本工程拟采用3.5 m宽沿着施工现场的环形临时道路,由于工程场地狭小,道路转弯处转角不好控制,角度过大则车辆转不过来弯,角度过小一方面将多增加道路长度则增加了施工成本,另一方面则因为现场场地有限不容易实现。因此,首先结合车辆的长度、宽度等相关技术参数,然后将整个车辆和道路模型导入到Navisworks漫游软件中,通过Navisworks软件将施工车辆在软件中漫游模拟行驶,得到车辆与道路宽度、弯度产生冲突的主要位置点。最终得到车辆在漫游行驶的过程中共产生了4处与道路弯度、宽度冲突的主要位置点,经过运用Navisworks多次调整得到该施工车辆的安全转弯半径为8 m,转弯处道路宽度为3.5 m,见图3。

图3 现场道路布置

4.3 现场塔吊布置的优化

由于楼体数量多、体量大,存在大量群塔作业的现象且常规的塔吊布置中常常出现不安全、塔吊附墙不符合规范要求、塔吊运行效率低、塔吊存在吊装盲区等问题。为保证现场塔吊布置过程中不出现以上问题,同时结合本工程楼座主体结构的位置、形状和大小,大致确定不同塔吊的布置范围。然后运用Revit软件,在保证塔吊能覆盖整个楼座的前提下,结合塔吊连墙件角度为30°~60°的附着要求,用Revit软件对布置在不同位置的塔吊逐个进行连墙件模拟调试,当满足以上两个要求时,再用Navisworks软件对群塔进行碰撞检查,如果有碰撞在返回进行重新调试,然后再进行碰撞检查,依次循环,直到将以上所有问题全部解决完毕,进而达到确定塔吊精确布置的目的[4],见图4。

图4 现场塔吊布置

5 结论

1)与传统依靠CAD平面图进行临建、道路、塔吊等场地布置相比较,采用BIM技术可以充分利用BIM的三维模型,可以提前看到临建布置的效果;准确得到道路的位置、宽度及弯度;更能准确得到塔臂长度、塔吊附着杆件角度、塔吊附着杆件长度等信息,从而更方便实现对塔吊的准确布置。

2)运用Navisworks漫游软件,准确模拟了现场车辆运行过程中对现场道路宽度及转弯弯度的要求,同时实现塔臂碰撞模拟检测并生成碰撞检测报告,从而为现场塔吊的安装提供了重要参考,避免了返工。

3)与传统施工场地布置相比,采用BIM进行场地布置,操作简单方便,不需要现场人工、机械等配合且不需要消耗任何材料和实验,施工成本低,效率高。

参考文献:

[1]宁 欣.基于施工场地布置的工程项目价值优化研究[J].建筑经济,2010,(2):57-60.

[2]王广斌,张 洋,姜阵剑,等.建设项目施工前各阶段BIM应用方受益情况研究[J].山东建筑大学学报,2009,24(5):438-442.

[3]吴力平,冯 杨,李 刚.基于层次分析法的施工现场平面布置方案评估[J].浙江工业大学学报,2010,38(1):111-113.

[4]张春霞.BIM技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研究[J].建筑经济,2011,(9):96-98.

□中图分类号:TU731.1

□文献标志码:C

□文章编号:1008-3197(2017)01-34-03

□DOI编码:10.3969/j.issn.1008-3197.2017.01.011

□收稿日期:2017-01-13

□作者简介:张 志/男,1972年出生,高级工程师,山西二建集团有限公司,从事工程技术管理工作。

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