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3基于BIM的数字化建造
图 7 构件施工信息查询显示示意图
3.1施工构配件数字化查询
基于BIM的协同化设计，对建筑物每个组成部分进行了参数化定义，建筑构件具有数字化唯一属性，为建筑物组成构件的采购、加工、制作、安装等环节的追溯、管理提供了条件，可实时对建造施工环节进行动态化管理。
根据构件的不同，将构件材料的物理特性与相关的力学特性用数字统一分类表示，包括杆件的长度、断面尺寸、杆件连接角度、节点连接、焊缝形式，注明构件所在位置，并将构件的具体信息集成为一连串的数字字符。根据不同信息属性，将不同的信息进行归类，归口为施工建造密切相关的进度、成本以及模型属性信息。对具体的材料构件从采购到施工，全过程可追溯，并对与具体的施工时间节点与造价信息可实施查询，针对不在计划时间内完成的施工建造构件，可即时预警、即时纠偏。如图7，构件施工信息查询显示示意图。
图 8 构件加工路径数字管理
3.2施工构配件数字化制造
省科技馆新馆项目钢结构在建模深化完成后，即进入工厂进行加工制造。BIM模型可以输出清单文件、NC格式的数控数据文件或DWG格式的图纸文件。NC格式的数据控制文件包含了这个构件的基本尺寸、开孔位置、开槽切割等具体信息。BIM平台将钢结构作业流程细分为十余道数字化工序，被标记的零构件与加工制作路径逐一对应，加工制作与施工流程用相应的数字代码标记。
利用集成的构建信息，生成二维码，项目和应用车间、安装工人均能借助扫描等方式对工位路线进行实时动态反馈，实现对建造的全过程跟踪，快速识别即将安装所需的构件，准确定位构件在建筑中的位置，如图8构件路径识别。这一关键技术的应用，对本项目钢结构加工制作工期节约20%。
图 9 钢结构安装流程图
4可视化施工管理
湖北省科技馆新馆施工由于结构复杂，钢结构规模大且受力、节点连接复杂，是一项动态系统工程。进行虚拟化施工仿真模拟，在可视化的基础上，制定更加科学、实用的施工方案，预判实际施工中可能发现的问题，以节约工期与节省投资。
4.1钢结构施工流程
主体钢结构安装开始前对柱脚、埋件进行复测，钢结构主体安装主要使用2台塔吊(D1100-63塔吊70m臂长)和2台塔吊(ZSC-1000塔吊60m臂长)进行吊装。堆场和拼装场地布置4台50t汽车吊负责构件拼装及转移。主体结构安装按照如下施工顺序进行安装:
(1)先装4个核心筒，后装跨层主桁架；
(2)先装角部结构，后装中部结构；
(3)先径向，后轴向，具体安装流程如图9所示。
图 10 钢柱脚预埋施工可视化
基于BIM模型，针对流程中包括的每一具体步骤生成详细的作业任务书与零构件清单，同时附加详细的作业指导想模型，将作业工人需要通过二维图纸获取的施工信息可视化，表达直观、可重复性高可以实现施工方案的优选以及技术交底的演练，极大减少施工中的错误、消除隐患。以柱脚预埋施工为例，将该分项工程分为4步骤，通过BIM虚拟化施工技术，将所有步骤可视化，如图10所示。
图 11 结构吊装虚拟施工
4.2可视化虚拟施工
基于BIM的虚拟建造可以在工程建设中对项目的全过程进度进行有效控制。虚拟施工能对实际建造过程中可能发生的问题进行提前预警，建立提前预警机制，事前修改完善，将可能发生的问题在事前解决。最终优化的进度计划与施工方案，更好更高效地指导实际项目的实施，提高现场作业的安全性。项目在钢结构吊装施工阶段，通过BIM虚拟施工确定材料构件的最佳对方位置、最佳吊装路径、最佳的吊装参数、以及吊装工具的匹配，将施工方案可视化，验证施工方案的可行性，并进行相应调整。
湖北省科技馆新馆项目在施工期间，存在大量空间交叉作业，塔吊、汽车吊等空间机械同时吊装时易产生时空碰撞的风险。基于NAVISWORK的虚拟施工与可视化管理，可将塔吊、汽车吊等机械设备在施工过程中建立相应的危险预警时空，以蓝、黄、橙、红四种颜色分别表示重大风险、较大风险、一般风险、较低风险，代表不同时空范围内的危险。在虚拟施工阶段，当施工人员进入不同危险级别的时空范围时，相应范围显示相应颜色预警，预判实际施工阶段的安全风险与危险因素，减少实际建造阶段的不安全行为。
本文作者：赵伟佳 刘成伟 明德刚 陈松清（武汉光谷地产有限公司）
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