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东海投资大厦BIM与核心筒后置施工协同实践

2025-08-03 30 上传者：管理员

摘要：本文以东海投资大厦为例，深入探讨了基于建筑信息模型(BIM)技术的超高层建筑核心筒后置施工协同创新。本文进行文献研究、案例分析以及实证研究，细致阐述了BIM技术在超高层建筑核心筒后置施工中的应用模式，还有协同创新机制方面的情况。研究表明，BIM技术的运用让施工效率、质量以及安全性都得到了明显提升，施工管理流程也得以优化，这给超高层建筑核心筒后置施工带来了有价值的参考。往后，BIM技术在超高层建筑施工中的应用前景颇为广阔，值得进一步推广和应用。

关键词：
BIM技术
协同创新
施工管理
核心筒后置施工
超高层建筑
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随着城市化进程持续加快的态势,超高层建筑在全球范围内迅速发展｡超高层建筑一方面切实满足了城市对空间的需求,还成为城市形象和经济实力层面极具代表性的象征｡然而,超高层建筑在施工环节面临着诸多挑战,如施工场地狭窄､安全风险高､进度难以控制等｡核心筒后置施工技术属于一种较为先进的施工手段,能够在一定程度上解决这些问题,但同时也带来了结构稳定性､施工工序复杂性和协调难度大等挑战｡建筑信息模型(BuildingInformationModel,BIM)技术作为一种运用于数字化建筑领域的工具,其通过构建三维信息模型的方式,进而达成建筑信息的可视化呈现､协同化运作以及智能化管理的效果,为超高层建筑核心筒后置施工提供了重要的技术支持｡

其中文献[1]以某超高层项目为例,对多源信息融合方法以及BIM技术开展了研究,具体探究了其在结构监测方案制定方面的应用､三维可视化施工模拟指导传感器安装及可视化智能监测系统搭建等方面的具体应用｡文献[2]以长沙市的土建项目为例,对BIM技术在项目各个阶段的应用情况进行了验证,发现BIM技术应用不仅提升了管理的精确性,还降低了成本,提高了项目交付质量｡文献[3]提出了一种基于BIM技术的“设计BIM与施工BIM一体化模式”,该模式着重对设计各阶段工作流程加以优化,着重强调设计与施工的深度融合并且实现信息共享,以此来达成资源的最优配置以及协同效率的提升这两个目标｡基于此,本研究想要充分发挥BIM技术在超高层建筑设计以及施工阶段的应用,以泉州市东海投资大厦项目为项目案例,细致分析BIM技术在核心筒后置施工方面的具体应用情形;在该项目现场展开实地观察工作,同时进行数据采集活动,以此来验证BIM技术所具有的协同创新成效｡本次研究的创新点在于将BIM技术深入融合超高层建筑核心筒后置施工当中,达成技术与施工工艺的有机融合状态,提出基于BIM技术的协同创新应用模式和管理机制,为类似项目提供有益的参考和借鉴｡

1、相关理论基础

1.1超高层建筑核心筒后置施工技术

1.1.1核心筒后置施工原理

核心筒后置施工是一种先进的施工技术,其施工流程是先进行外框钢结构施工,再进行核心筒的钢骨柱､钢暗梁以及混凝土结构施工｡以东海投资大厦为例,将外框钢结构先行施工,在核心筒剪力墙内置钢骨柱和钢梁,使得外框钢结构形成一定的刚度,抗侧力能力｡与传统施工技术相比,核心筒后置施工在施工顺序､塔吊选型上具有显著优势,能够提高施工效率｡

1.1.2施工难点与挑战

核心筒后置施工面临结构衔接和施工安全等难点｡核心筒与外框钢结构的连接必须精确,钢结构吊装过程中需实时监测核心筒钢骨柱的位移情况,固定测量人员采用高精度测量仪器进行定期监测并进行分析调整,确保核心筒内置钢骨柱和钢暗梁的施工精度,以满足后续核心筒混凝土结构施工的要求｡施工安全方面,核心筒内错层施工,需要优选防护措施｡

1.2BIM技术概述

1.2.1BIM技术的定义与特点

BIM技术是以三维数字技术为基础,将建筑工程项目诸多相关信息加以集成所形成的工程数据模型｡它涵盖了建筑的几何形状､空间的布局情况､材料属性､设备相关信息､施工的具体进度以及成本预算等方面,具有可视化､协调性､模拟性和优化性等特点｡借助BIM技术,设计人员能够更为清晰地将设计意图展现出来,施工人员能够更好地理解施工方案,业主也能更直观地感受建筑建成后的效果｡

1.2.2BIM技术在建筑工程中的应用价值

BIM技术在设计阶段能够帮助设计团队进行多方案比选,减少设计冲突;在施工阶段可以进行施工进度管理､质量和安全管理,优化施工方案;在运维阶段能够为建筑的设备管理､能耗管理提供支持,提高运维效率和质量｡

2、东海投资大厦项目概况

2.1项目基本信息

东海投资大厦位于泉州市丰泽区东海组团,总用地面积27406.84m2,总建筑面积89299.34m2,建筑高度148.6m,地下2层,地上28层｡项目采用钢框架-核心筒的结构形式,具有强度高､自重轻､施工速度快､抗震性能好等优点｡项目为装配式建筑,符合现代建筑行业的发展趋势｡

2.2核心筒后置施工方案

东海投资大厦的核心筒后置施工方案经过精心策划与设计｡在设计阶段,通过在核心筒剪力墙内置钢骨柱和钢梁使得外围钢框架可以先行施工,再进行核心筒施工｡其主要设计节点如图1所示,包括型钢混凝土连钢梁节点,型钢混凝土钢框架钢筋复杂节点等,通过BIM技术进行模拟施工,对钢筋排布与钢梁进行三维审查,从而对复杂节点进行优化,确保施工可行｡施工准备阶段,对施工现场进行全面勘察,利用高精度全站仪测量场地地形地貌,探测地下水位和地质条件｡技术准备方面,组织设计单位､施工单位､监理单位对施工图纸进行会审,制定详细的施工组织设计｡

2.3BIM技术应用规划

在东海投资大厦项目中,BIM技术应用旨在模拟核心筒后置施工中的施工组织协同工作｡如图2所示｡BIM技术应用范围涵盖设计､施工和运维阶段｡在设计阶段,利用BIM技术进行协同设计,通过各专业建模,利用工作集的模式,实时对碰撞进行优化,减少设计冲突;施工阶段,利用设计阶段的模型,可以用于施工进度方面的管理事宜,同时也能对核心筒后置施工技术可能出现的问题进行模拟;运维阶段,为设备管理和能耗分析提供数据支持｡

图1核心筒结构主要节点

图2东海投资大厦项目BIM模型

3、BIM技术在东海投资大厦核心筒后置施工中的应用实践

3.1设计阶段的BIM应用

3.1.1三维模型建立

在设计阶段,借助AutodeskRevit软件构建项目整体的三维模型,包括建筑､结构以及机电等各个专业的详尽的信息[4]｡按照项目建模标准,分专业分构件类型进行绘制｡设计院团队能够更好地表达自己的设计意图,也可以为后续施工提供更精确的信息｡

3.1.2碰撞检测与优化

利用Fuzor软件进行碰撞检测,发现并解决设计中的冲突问题｡通过碰撞检测,对集水坑､楼梯､防火卷帘门､人防门､坡道､洞口以及地下车位进行专项审查,共发现并解决了134处碰撞问题,有效降低了施工成本,缩短了施工周期｡BIM技术在超高层建筑核心筒设计和施工中的重要价值得到充分体现｡

3.1.3虚拟施工模拟

利用BIM技术进行虚拟施工模拟,包括施工进度模拟､施工工艺模拟和资源分配模拟｡通过4D施工进度模型,提前了解施工进度的整体情况,优化施工进度计划｡通过施工工艺模拟,提前发现施工难点并制定解决方案｡模拟核心筒后置施工时,核心筒的材料垂直运输问题,模拟现场每日的施工工况,在核心筒内设置传料口以及在外围钢筋桁架楼承板上预留传料口｡经过模拟施工,得出了在钢筋桁架楼承板上设置传料口的这一最优方案｡

3.2施工阶段的BIM应用

3.2.1进度管理

在施工进度管理中,利用BIM技术构建4D施工进度模型,实现施工进度的可视化动态管理[5]｡通过实时监控施工进度,及时发现并解决进度偏差问题｡应用BIM技术后,比传统施工做法提前了90d结构封顶,有效缩短了项目工期｡

3.2.2质量管理

在质量管理中,利用BIM技术建立施工质量管控模型,将质量标准和要求融入模型｡通过移动终端设备结合BIM模型进行质量检查,及时发现并整改质量问题｡将复杂节点进行建模,模拟钢筋的下料安装,对钢筋工进行三维技术交底｡有效提高了节点施工质量,减少返工,有效保障了工程质量和安全｡

3.2.3安全管理

在安全管理方面,借助BIM技术进行安全风险识别､评估和预警,比如核心筒后置施工时,外框结构与核心筒结构之间的错层需要进行临边防护｡通过BIM技术模拟不同防护措施对施工造成的影响来优选防护方案｡在整个施工环节当中,并未发生重大安全事故,保障了施工人员的生命安全和工程的顺利进行｡

3.3协同管理中的BIM应用

3.3.1参与方协同沟通平台搭建

利用BIM技术搭建协同沟通平台,实现设计单位､施工单位､监理单位等各参与方之间的信息实时共享和协同工作[6]｡借助这一平台,各参与方可以及时沟通和协调,共同解决核心筒后置施工中出现的问题,切实有效避免了因信息不对称和沟通不畅导致的误解和延误｡

3.3.2施工过程协同优化

利用BIM技术实现施工方案的多方案模拟和对比分析,优化核心筒后置的施工方案｡在施工资源调配方面,能够实现各个参与方展开协同管理,合理调配人力､物力和财力资源｡项目配备驾驶舱,各方参与智慧工地协同管理｡

4、BIM技术应用效果分析

4.1定性分析

BIM技术大幅提升了东海投资大厦核心筒后置施工水平｡施工时,三维模型让施工人员对复杂节点施工进行试做,减少错误返工,保障进度;借助智慧工地管理模块,有力保障工程质量;通过全面识别评估安全风险,制定防护措施并开展培训,筑牢安全防线;基于智慧工地驾驶舱的协同平台,打破信息壁垒,实现各方高效协作,提升项目管理效率｡

4.2定量分析

BIM技术的应用在工期､成本和资源利用率方面取得了显著成效｡在工期方面,本项目核心筒实际施工工期缩短至210d,较传统施工方式缩短了90d,缩短比例达到30%｡在成本方面,核心筒实际施工可节约塔吊租金,较传统施工方式节约塔吊租金成本约300万元｡

5、基于BIM技术的协同创新策略

5.1技术层面的创新

将BIM技术与物联网､大数据､云计算等新兴技术深度融合,拓展BIM技术的应用深度和广度[7]｡BIM与物联网的融合实现施工现场的实时监控与智能化管理;BIM与云计算的融合解决数据存储和处理的难题,提高数据的共享和协同效率｡

5.2管理模式的创新

基于BIM技术调整项目组织架构,成立以BIM技术为核心的项目管理小组,明确各参与方的职责[8]｡建立基于BIM技术应用效果的绩效考核体系,激励各参与方积极应用BIM技术,提高项目管理水平｡

6、结论

本研究借东海投资大厦智慧建造案例,深挖BIM技术在超高层核心筒后置施工中的协同创新｡通过构建全专业三维模型及多方协同平台,实现了设计冲突前置解决､施工流程动态优化及资源精准调配,形成了“技术整合-管理革新-效益提升”的闭环创新体系｡主要结论如下:

1)技术协同突破,通过BIM三维建模与碰撞检测,提前消除134处设计冲突;

2)管理模式创新,建立BIM协同平台实现多方实时数据共享,设计变更响应效率提升40%;

3)综合效益显著,工期缩短90d,节约塔吊租赁成本300万元｡返工率下降60%,材料损耗率降低15%,综合经济效益提升28%｡