基于BIM核心技术的高层综合标准施工组织设计.doc

基于BIM技术某高层施工组织设计

土木工程学院 级土木工程专业（3）班 朱荣军 舒浩

指导老师 何夕平

【摘要】 伴伴随BIM理念在建筑行业内不停地被认知和认可，其作用也在建筑领域内日益显现，作为建设项目生命周期中至关关键施工阶段，BIM利用将为施工企业生产产生更为关键影响。本毕业设计关键利用BIM技术对某高层进行施工组织设计。首先利用Autodesk Revit和广联达土建建模软件建立三维实体模型，再利用广联达BIM施工现场部署软件进行三维场地部署，然后利用Office project和广联达梦龙网络计划编制系统编制进度计划，再经过广联达BIM5D软件将建立三维实体模型、三维场地模型和进度计划进行关联，实现4D施工模拟，最终经过广联达BIM模板脚手架设计和广联达施工安全设施计算软件编制模板脚手架专题施工方案。

【关键词】 BIM技术 三维建模 三维场布 进度计划 施工模拟 模板脚手架

Abstract: Accompanied by the BIM concept in the construction industry constantly by the cognition and the approval, its role was also in the field of construction appears day by day, as the construction stage of construction project life cycle is very important, the use of BIM will production of construction enterprises have a more important influence. This design mainly uses the BIM technology to carry on the construction organization design to some high level. First use Autodesk Revit and the Civil glodon software modeling three-dimensional solid model is established, and then use the Glodon BIM construction site layout software for 3D site layout, and then use the office project and glodon Menglong network plan system plan, again through the analysis BIM5D software will establish three-dimensional solid model and 3D model of a site and schedule Association, 4D construction simulation is realized, finally software template special scaffold construction scheme glodon BIM formwork and scaffold design and Guanglianda construction safety facilities through calculation.

Keywords: BIM 3D modeling Layout of construction work Schedule Planning Construction simulation Formwork scaffold

一 绪论
BIM是建筑信息模型（Building information modeling）缩写，它是以三维数字为基础，建设工程整个寿命周期为根本，将建设工程可行性研究、初步设计、技术设计、施工图设计、招投标、施工、完工移交、运行等各个步骤并联起来，集合成建设工程整个寿命期相关信息数据模型。
多年来计算机技术飞速发展，BIM技术日趋成熟，但现在为止，中国BIM技术关键用于施工设计阶段，但伴随BIM技术推广和应用，使得建设工程设计图愈加具体、直观，设计图纸含有了生命，BIM技术在施工领域将含有宽广发展前景。
1、BIM技术在招投标中应用
现阶段招投标文件制作关键以纸质文档为主，Word、Excel等Microsoft各类软件编制电子文档为辅，招标人及评标教授面对浩瀚纸质投标文件，不得不凭借自己多年设计、施工经验从中挑选适宜中标候选人，而采取BIM技术建模3D投标文件，从拟建建设工程各到工序以3D直观地展示，4D方案演示和虚拟建造，提升了招标人和评标教授对投标文件接收程度，具 体、形象地展示了投标单位实力。参与竞标单位参考招标单位提供工程量清单，完善拟建建设工程建筑信息模型，动态、直观地把握拟将进行建造工程情况，科学、策略地调整本身单位投标报价。
2、BIM技术在施工中对施工设计深入深化
在施工设计图中，标准预制构件常以参数化形式表现出来，但构件配筋及和其它构件联接型式往往存在多个不一样方法，如根据施工中常见做法，现场常先做样板进行对比、确定，则费工费时，但经过BIM技术，对各标准构件不一样配筋型式及和其它构件不一样联接方法进行建模，并确定相关联接方法及参数，视施工现场实际情况采取，可大大提升了施工生产效率。
3、采取BIM技术对施工过程中多种管线及各构件钢筋搭接碰撞检测
建筑工程施工中，水、暖、电、智能化、通信等多种管线错综复杂，各预制构件搭接处钢筋密集交错，如在施工中发觉多种管线、预制构件搭接发生碰撞将给施工现场多种管线施工、预埋和现场预制构件吊装、制安带来极大困难。所以，在施工前，采取BIM技术建模，虚拟多种施工条件下管线布设、预制联接件吊装模拟，提前发觉施工现场存在碰撞和冲突，尽早预知施工过程中可能存在碰撞和冲突，利于显著降低设计变更，大大提升施工现场生产效率。
4、采取BIM技术对施工进度模拟控制和更新
现在，中国施工进度管理关键是采取P6、Microsoft project等工程管理软件对施工进度计划进行管理，进度管理模式仅停留在二维平面上，对于标段多、工序复杂建设工程，对施工进度管理难以达成全方面、统筹、精细化，采取BIM技术结合施工现场三维激光扫描和高像素数数码相机全景扫描，将施工现场空间信息和时间信息集合在一个可视3D或4D建筑模型中，对施工现场进度进行形象、具体、直观模拟，便于合理、科学地制订施工进度计划，直观、正确地掌握施工进度，对不一样施工标段之间沟通和协调有一个统一管理和全盘控制，利于缩短工期，降低施工成本。
当然，伴随工程信息发展，BIM技术应用不限于以上所述，3D建筑模型逐步发展成4D乃至5D建筑模型，即使现在BIM技术关键应用于设计阶段，大部分用于建模软件处于研究或试用阶段，而且建模对计算机硬件要求较高，但相信很快未来，BIM技术将成为提升建筑施工企业经营管理水平和关键竞争力有力工具。

二 工程概况
本工程为某高层住宅楼。住宅楼结构形式为剪力墙结构，基础形式为阀板基础，地下一层，地上十一层，机房一层。地下一层及架空层为储藏室，其它为住宅用房。本楼高度为34.42m（含室内外高差0.56m）。地下一层2.89m，一层2.52m，以上均为2.9。总长度39.80m，总宽度为13.70m，高宽比为2.51m，长宽比为2.90.3。总建筑面积为6526平方米，其中地下建筑面积608平方米，地上部分为5918平方米。标准层面积为504平方米，机房层面积47平方米。

三 三维建模
三维实体模型可由Autodesk Revit和GMT软件建立，以下以Revit建模为例。
操作步骤：新建项目→绘制轴网→绘制标高→绘制墙→绘制楼板→绘制门窗→绘制楼梯→放置构件→部署房间→复制构件到其它楼层→放置结构柱→绘制梁→绘制屋顶→绘制基础→场地部署→绘制室外坡道、散水→绘制道路等。
以下以部分构件为例：
部分墙体属性、定位、实体模型

部分屋面属性、定位、实体模型

三维实体模型

四 三维场地部署
部署包含三个阶段：基础阶段、主体阶段和装饰阶段，每个阶段全部需要对生活区和施工区进行部署。
1基础阶段
施工区部署：基础、加工区、堆场、道路、绿化、厕所、搅拌站、配电房和消防设施等。
生活区部署：宿舍、办公室、厕所、沐浴间、厨房、篮球场、垃圾站、停车场和配电房等。

2主体阶段
施工区部署：拟建建筑物、外脚手架、塔吊、施工电梯、加工区、绿化、道路和配电房等。
主体阶段生活区部署同基础阶段生活区部署。

3装饰阶段
施工区需要部署：拟建建筑物、外脚手架、施工电梯、加工区、绿化、道路和配电房等。
装饰阶段生活区部署同基础阶段生活区部署。

五 进度计划编制
进度计划关键由Office project和广联达梦龙网络计划编制系统编制。
编制步骤：
1、确定工作
土方大开挖、基础垫层、筏板基础、N层施工（包含墙柱钢筋、墙柱梁板模板、梁板钢筋、墙柱梁板混凝土；其中N层包含地下一层到机房层共14层）、屋面工程、砌筑工程、安装工程、装饰装修工程等。
2、确定各工作连续时间
3、确定施工组织方法
筏板基础采取整体施工，地下一层至机房层采取两段流水施工。
4、绘制横道图和网络图
以下是经过Office project编制部分横道图

以下是经过广联达梦龙网络计划编制系统编制部分网络图

计划工期：389天（其中基础工程施工105天，主体工程施工150天，装饰装修工程140天，水电管道安装随土建施工穿插进行。）

六 施工模拟
1、导入数据并整合
将建立三维实体模型和场地模型导入广联达BIM5D中进行定位整合。

导入三维实体模型

导入三维场地模型 模型定位整合

2、划分流水段
地下一层至机房层采取两段流水施工，在广联达BIM5D中将三维实体模型划分为两个流水段。

3、导入进度计划并关联模型
将编制进度计划导入广联达BIM5D中，并于三维实体模型进行关联。

4、4D施工模拟
设置好视口属性、显示设置、模拟方案等即可进行施工模拟动画。

七 基于BIM技术模板脚手架专题施工方案
该部分内容关键包含：利用广联达BIM模板脚手架软件进行设计，利用广联达施工安全设施计算软件进行模板脚手架安全计算，模板脚手架手工计算，软件计算和手工计算对比分析。
1利用广联达BIM模板脚手架软件进行设计
1.1脚手架设计
设计步骤：建立GCL模型→导入GCL模型→确定部署参数→外架设计→轮廓部署→生成脚手架
脚手架设计模型以下：

1.2模板设计
设计步骤：GCL建模→导入GCL模型→确定部署参数→内架设计→整层部署→生成模板

模板设计模型以下：

2利用广联达施工安全设施计算软件进行模板脚手架安全计算
2.1脚手架计算
计算步骤：模板选择→确定基础参数→选择连墙件→确定荷载参数→结果输出
计算输出：
本软件输出有快速试算、设计计算、施工方案、危险判定、设计图纸、应急预案、材料统计、评定优化。设计计算中包含脚手架计算书，本软件脚手架计算书另详。
2.2模板计算
计算步骤：模板选择→确定基础参数→确定荷载参数→选择材料参数→结果输出
计算输出：
本软件输出有快速试算、设计计算、施工方案、危险判定、设计图纸、应急预案、材料统计、评定优化。设计计算中包含模板计算书，本软件模板计算书另详。
3模板脚手架手工计算
本毕业设计完成了外脚手架、墙模板、板模板和梁模板手工计算书，下面以脚手架计算为例，模板计算另详。
3.1脚手架设计
（1）计算参数
搭设高度：H=37m，立杆横距:lb=1050mm ,外伸：a=200mm，立杆纵距：la=1500mm 步距：h=1500mm,连墙件按两步三跨部署，施工层数为两层。
脚手架钢管选择φ48×3.5mm无缝钢管
（2）大横杆计算（按三跨连续梁计算）

静荷载计算值 q1=0.088kN/m 活荷载计算值 q2=1.470kN/m
强度验算：σ=Mmax/W=80.118 N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求
静荷载标准值q1=0.083kN/m 活荷载标准值q2=1.050kN/m
扰度验算：Vmax=0.677q1l4/100EI+0.990q2l4/100EI
=2.209mm≤[ν]＝min[lb/150，10]=7mm 满足要求
（3）小横杆计算（按简支梁计算）

强度验算：σ=Mmax/W= 162.402N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求
扰度验算：V= 5ql4/384EI + pl(3l2-4l2/9)/72EI
=2.783mm min[la/150，10]=10mm 满足要求

（4）立杆计算（不考虑风荷载）
不考虑风荷载时,立杆轴向压力设计值：N=11.948KN
立杆整体稳定性验算：A=4.24cm2 查表 j=0.274
σ= N/ j A=11948/0.274×424=102.844N/mm2£f=205N/mm2
满足要求
（5）连墙件计算
本脚手架连墙件部署为：竖向间距3.0m（两步），横向间距4.5m（三跨），连墙件选择φ48×3.5mm无缝钢管。
N = Nw + No=1.4* wk*Aw + No=1.4×0.398×13.5+3.0=10.522KN
其中：Nw为风荷载产生连墙件轴向力设计值，No为连墙件约束脚手架平面外变形所产生轴向力设计值，对双排脚手架No=3KN
s=N/A=10522/424=24.816N/ mm2£ f=215N/mm2 满足要求
(6) 地基承载力计算
P= N/A=11.507/0.18 =63.923KP<f= K·fk=112KP 满足要求
其中：N为压力设计值，A为立杆底部垫板面积，K为调整系数，fk为地基承载力标准值。
剪刀撑：依据结构要求，每隔三跨部署剪刀撑，剪刀撑按三步四跨部署。
3.2模板设计
本毕业设计为剪力墙结构，只需要计算墙、梁、板模板，计算书另详。
4件计算和手工计算对比分析
以脚手架小横杆和梁侧面板为例，其它部分另详。
4.1大横杆对比分析：
大横杆
抗弯验算
扰度验算
弯矩（KNm）
强度（N/mm3）
扰度（mm）
软件计算
0.983
193.516
2.245
手工计算
0.825
162.402
2.783
对比分析：误差关键是荷载计算和公式计算误差，还有就是机算简支梁考虑150mm悬臂端，而手算无悬臂端。
4.2梁侧面板对比分析：
面板验算
强度验算

扰度验算
荷载（KN/m）
弯矩（KNm）
强度（N/mm2）
荷载（KN/m）
扰度（mm)
软件计算
18.108
0.232
9.658
12
0.189
手工计算
18.108
0.091
3.773
12
0.151
对比分析：对比分析知梁侧面板验算误差关键是机算跨度不一致造成，机算跨度是根据a=(H-h-次梁截面宽度)/(n-1)=(500-130-50)/1000/(2-1)=0.32m；而手算是取支撑面板次梁间距0.2m。

八 结束语
BIM，一场建筑业信息革命!现在已经逐步聚集成了一股时尚，席卷世界同时，也影响了中国。BIM建筑信息模型作为一个关键项目，已经列入中国科技部“十一五”期间国家科技攻关计划。同时，中国建筑行业政府和企业在推进工程项目管理方面开始全方面推广工程项目全生命周期管理.它经过参数化实体造型技术使计算机能够表示真实建筑所含有信息，信息化建筑设计得以真正实现，突破了千百年来用抽象视觉符号来表示设计固有模式。BIM建筑信息模型发展，不仅仅是现有技术进步和更新换代，它也将间接表现在生产组织模式和管理方法转型，并更长远地影响大家思维模式转变。BIM这场信息革命，将不受个人好恶和思维习惯束缚而向前推进，它对工程建设从设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个步骤，全部必将产生深远影响。
经过此次毕业设计，我们基础掌握了BIM技术在施工过程中部分应用。BIM技术对于我们既是机遇也是挑战，作为学生我们要抓住机遇、勇于创新，在学习过程中提升自己，在提升自己过程中深化BIM；学校应该重视BIM技术，主动号召学生学习BIM技术，并完善BIM软件和硬件建设，为学生提供BIM平台。

参考文件
[1] 某高层施工图纸
[2] 《建筑施工组织设计规范》（GB/T 50502-）
[3] 《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666-）
[4] 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130-）
[5] 《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社
[6] 《BIM技术概论》中国建筑工业出版社