BIM技术为长沙梅溪湖工程建设解难题

什么是BIM技术？即“可视化”的三维数字建模技术。进入21世纪，BIM研究和应用得到突破性进展。建筑业也在尝试这种新技术的应用，北京城建集团在承担的长沙梅溪湖国际文化艺术中心工程建设中，从工程开工之初就应用了这项技术，从前期深化设计蓝图碰撞预测，到施工过程的技术把关、质量和工期控制，乃至竣工的后期运营管理，都将用“建筑数字信息化模型”完全体现出来，真正做到了让BIM技术在工程建设中发挥巨大作用。

复杂性工程应积极采用BIM技术

现在国内诸多大型公共建筑，设计较为复杂，往往都是国外设计师做概念设计、国内设计单位做深化设计，专业施工企业再做细部深化设计等，从而造成设计单位多、分包单位多的情况，会导致设计多、设计不交圈，使设计出来的图纸各专业间相互交叉产生碰撞，给后期施工造成难题和隐患。为此，施工总包单位应该在工程开工初期就积极采用BIM技术，来解决这一难题。

北京城建集团承担的长沙梅溪湖国际文化艺术中心工程，位于长沙大河西梅溪湖片区1 01地块雷锋西大道和梅溪湖路交叉口西南角。本工程分大剧院、小剧场、艺术馆、地下停车场四部分。大剧院建筑标高59.90米、艺术馆建筑标高42.50米、小剧院建筑标高22.50米，项目基地面积88079.8平方米、总建筑面积125936平方米。其结构十分复杂，分土建结构、钢结构、幕墙结构等。同时，专业多、分项工程多、参与的施工队伍多。北京城建集团作为总承包单位，充分考虑工程建设的复杂程度和难易性，从工程开工之初就积极采用了BIM技术，从工程图纸会审开始就为工程建设解难题、把好关，避免或减少后期专业交叉施工产生碰撞而造成人、材、物的浪费和延误工期的损失。

北京城建长沙梅溪湖工程全过程应用BIM技术

应用宗旨是：采用全程BIM技术指导施工。由于本工程结构复杂、专业交叉施工多、各专业本身施工难度大，所以做好协调管理、减少施工过程中的问题，让施工顺畅进行。项目在各个阶段应用BIM情况如下。

在土建施工阶段：本项目土建结构复杂，尤其表现在大剧院前厅大截面型钢混凝土、观众厅异形池座、舞台台口大截面大跨度梁、电梯井超高单片剪力墙等方面，没有成熟的施工工法，施工的安全性、交叉施工工序、结构的稳定性等都需要应用BIM技术，在施工前进行模拟，过程中指导施工，结束后精度校核。具体体现在七个方面：支撑维护结构与土建结构的碰撞检查、施工方案模拟、劲性结构复杂节点的钢筋排布及箍筋优化、观众厅池座的空间定位、剪力墙预留洞口定位、超高单片剪力墙安全施工、质量安全缺陷管理等。

在二次结构施工阶段：本项目二次结构墙体共9000平方米，砌体材料种类多、高大空间砌筑高度大、机电综合管线排布复杂等对二次结构施工带来困难，应用BIM技术代替传统施工工艺为项目施工带来方便。具体应用主要表现在三个方面：深化设计过程中与土建结构、综合机电的碰撞检查，二次结构墙体预留洞口的定位，构造柱、圈梁位置的确定及调整优化。

在幕墙深化设计方面：本项目外幕墙总面积达9万平方米，其中包括7万平方米GRC幕墙，造型独特、结构复杂，GRC板的最大分格尺寸为6米（长）×2.5米（宽），形状为空间双曲面，制作加工、深化设计、运输、现场施工难度较大。由于外幕墙呈空间双曲面形式，GRC板面分格后没有两块相同的板块，二维图纸无法表达GRC幕墙的信息，故幕墙及深化设计均采用全程三维建模，各方基于三维信息化模型进行讨论、研究。具体应用有四项：一是在幕墙的深化设计过程中，把完成的成果进行汇报和展示，在可视化的状态下进行沟通、讨论、决策。二是钢结构与幕墙之间1米空间内的各构造层次排布。三是表皮模型与钢结构模型的碰撞干涉。四是排水天沟、排烟管道、主要设备及机电管线、泛光照明灯槽等布置与净空要求间的协调，与主体钢结构之间的干涉。

在钢结构深化设计及施工方面：本项目钢结构为目前国内罕有的异形空间，在结构、设计、施工方面难度均为国内首屈一指的大体量项目，且项目技术、施工要求非常高，钢结构总用钢量约2.2万吨，主要包括舞台钢结构、观众厅顶梁结构、电梯井结构、入口蜂窝梁结构、拱墙钢结构、屋面梁柱及楼层梁柱钢结构等结构体系，空间关系复杂，存在大量弯曲、弯扭、弧形构件，制作、安装难度极大。尤其是大剧院蜂窝入口结构均为弯扭的箱型构件，空间位置复杂，且截面尺寸较大，重量大；大剧场拱墙由环向弯曲的钢管和径向斜钢管组合而成的网格结构，整个拱墙为异形曲面形状，空间定位较复杂，二维图纸无法真实表现结构特点，施工过程中均应用BIM技术指导施工。BIM技术主要应用在以下方面：钢结构与土建结构的碰撞检测、构件吊装工序、部位的施工模拟、弯扭钢结构的空间定位、蜂窝钢结构巨型铸钢节点的设计及加工、胎架支撑体系的合理排布、大吨位吊装机械的位置合理分布等。

目前项目正在大面积施工钢结构，未来还有幕墙工程的施工，综合机电的深化设计及施工，内部精装修施工以及竣工之后的运营管理等，项目都将力推BIM技术作支持，让BIM技术富于更强的应用价值和生命力。

BIM技术在梅溪湖项目应用的实例分析

如大剧院前厅环梁劲性结构复杂节点钢筋的排布。大剧场前厅入口处存在大型U形混凝土环梁，该梁长95米、高1.2米、宽2.95米、直径60米，采用大截面H型钢混凝土劲性结构，此部位不但钢筋密集，还要放置巨型球形钢支座埋件，建成后将承担近1000吨造型类似蜂窝状悬挑弯扭钢结构构件。

梁柱节点钢筋密集，间距狭小，钢筋锚固不易控制。因梁柱节点钢筋密集多达101根且存在连接板，项目利用BIM技术建立此部分节点模型，准确表示梁钢筋、连接板位置，利用三维模型设计埋件锚筋、抗剪键，有意躲开钢筋位置，避免现场的钢筋和连接板冲突。此外，还要求其所有锚筋、抗剪键采用穿孔塞焊，利用BIM技术解决了此部位复杂的钢筋排布问题，指导现场施工，有效地避免了由于钢筋碰撞、埋件无法安放等问题，减少返工，保证结构安全。

黎方益 张显达

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