BIM技術(shù)在群塔機(jī)管理控制中的應(yīng)用

萬 元

中鐵建設(shè)集團(tuán)華東分公司 江蘇 昆山 215332

1 工程概況

上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)D-01-13區(qū)域地塊項(xiàng)目標(biāo)段一總建筑面積約120 504.96 m2，其中地上82 109.76 m2、地下38 395.2 m2。1#、3#、4#、7#樓地上20層，2#樓地上18層，5#樓地上14層，13#、15#、16#、18#、19#、21#、23#樓均為地上3層疊墅，49#、50#、51#樓均為地上1層，48#樓地上3層。

本工程采用裝配式建筑，工程預(yù)制板包括預(yù)制外墻板、預(yù)制內(nèi)墻板、預(yù)制疊合板、預(yù)制陽臺板、預(yù)制樓梯等類型，部分類型又有多種型號，最重構(gòu)件為6 t。

2 群塔吊布置特點(diǎn)

1）工程分為高層及多層建筑，且采用裝配式結(jié)構(gòu)，構(gòu)件質(zhì)量較大，塔吊多采用TC7035B型塔吊以滿足吊裝要求，共布置8臺（圖1）。

2）樓間距較密，塔吊起重臂多交叉，材料加工區(qū)堆放區(qū)在塔吊覆蓋半徑內(nèi)。

3）工期較緊，整個作業(yè)面將全部開展施工，作業(yè)面大，施工隊(duì)伍多。

4）單體較多，塔吊司機(jī)作業(yè)盲區(qū)大。

5）結(jié)構(gòu)工期從4月至次年1月，包含冬季、雨季、臺風(fēng)等季節(jié)、天氣施工。

3 群塔機(jī)作業(yè)難點(diǎn)分析

群塔機(jī)作業(yè)全過程中影響安全的因素主要有群塔機(jī)自身、安全管理、人員管理、氣候等4方面（表1）。

圖1 塔吊平面布置

表1 群塔危險因素

1）人為因素可以通過加強(qiáng)作業(yè)人員的培訓(xùn)，合理地安排季節(jié)性施工措施，加強(qiáng)現(xiàn)場安全監(jiān)督管理等手段進(jìn)行有效的預(yù)防。

2）非人為因素則需提前做好規(guī)劃完善群塔的布置及結(jié)合各棟樓的節(jié)點(diǎn)工期，具體規(guī)劃群塔機(jī)布置、安全高度的保持，以及隨著各號樓的施工速度不同，群塔安全高度隨之做相對應(yīng)的調(diào)整，保證相互之間的合理高差等工作。

4 群塔吊BIM布置解決辦法

4.1 布置原則

1）根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境以及工程范圍，群塔布置盡可能覆蓋整個施工場地以及各種材料堆場，且滿足施工所需吊次、吊重（傳統(tǒng)平面布置可以滿足）。

2）滿足施工的同時考慮塔吊安拆的最方便因素。

3）群塔塔臂相互之間的交叉作業(yè)范圍最小，保證安全高度距離，控制塔吊與建筑面的距離。

4.2 應(yīng)用BIM進(jìn)行塔吊布置的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的平面塔吊布置無法滿足對于塔吊安全距離、起重臂交叉安全高度、隨進(jìn)度塔吊頂升后安全距離的控制。故采用BIM系統(tǒng)對群塔進(jìn)行平面布置，應(yīng)用BIM軟件中的碰撞檢測功能進(jìn)行安全高度碰撞檢測、平面檢測，隨工程進(jìn)度進(jìn)行碰撞檢測，得出塔吊頂升計(jì)劃，通過材料明細(xì)表瀏覽塔吊具體參數(shù)[1-2]。

4.3 塔吊布置的確定

根據(jù)現(xiàn)場各樓棟模型進(jìn)行群塔初步布置，滿足平面布置要求，盡量覆蓋工地范圍以及各種材料堆場，方便安拆，交叉作業(yè)范圍小。

號樓結(jié)構(gòu)模型建立較精細(xì)，以用作如場布漫游、工程量初步提取、模板工程、腳手架工程等BIM方面的應(yīng)用（圖2）。

圖2 群塔三維初步布置

考慮碰撞需要檢測的構(gòu)件數(shù)量，如果直接采用結(jié)構(gòu)模型與塔吊碰撞檢測，需要花費(fèi)大量時間以及對硬件要求相對較高，故專門對與群塔相關(guān)的構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化、簡化，以提高軟件運(yùn)行檢測效率，并將樓棟全部簡化成單層結(jié)構(gòu)面（包含外架范圍）的族（本文采用結(jié)構(gòu)板族制作單層結(jié)構(gòu)面＋外架范圍，圖3），用于與塔吊碰撞檢測。

塔吊族優(yōu)化添加上下安全高度參數(shù)、索具＋材料＋安全高度距離屋面參數(shù)（本文修改的塔吊參數(shù)采用在塔臂上下添加可變參數(shù)族，附加透明材質(zhì)的模型，在保證能夠完成調(diào)整安全高度保證碰撞的情況下，兼美觀作用，圖4）。

圖3 群塔Revit模型輕量化布置

圖4 塔吊族添加碰撞參數(shù)示意

利用Revit或Navisworks關(guān)于管綜排布的碰撞檢查功能，檢測塔吊與塔吊、塔吊與結(jié)構(gòu)的距離。檢測完畢調(diào)整不符合安全要求布置后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)形象進(jìn)度碰撞檢測塔吊與結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，得出塔吊頂升計(jì)劃。

群塔布置定位后可由Revit材料明細(xì)表提取塔吊標(biāo)高、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)具體數(shù)量（族參數(shù)）以確定塔吊頂升計(jì)劃及相關(guān)參數(shù)。

5 群塔吊BIM管控技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

5.1 模型建立

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外出現(xiàn)越來越多的BIM軟件，所涵蓋的功能各有千秋，往往一個工程所需使用的軟件較多，構(gòu)建的主體模型需要考慮到一模多用，因此在建立群塔BIM模型過程中，首先需要構(gòu)建BIM技術(shù)框架，采用Revit軟件建模，可以導(dǎo)出、導(dǎo)入IFC文件與Navisworks、廣聯(lián)達(dá)BIM5D等BIM軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互交。依據(jù)構(gòu)建的建筑信息模型進(jìn)行項(xiàng)目工程動態(tài)的全方面的管理。

5.2 模型優(yōu)化

由于當(dāng)前主流BIM軟件多數(shù)存在文件較大，運(yùn)行速度、數(shù)據(jù)分析依賴硬件配置等問題，故對于某些特定的分析，針對主要的參數(shù)，優(yōu)化模型，以減少數(shù)據(jù)分析對硬件的依賴，提高數(shù)據(jù)分析的效率。本工程群塔吊碰撞所需要的數(shù)據(jù)主要為塔吊的高度、臂長、交叉作業(yè)的安全高度及結(jié)構(gòu)層高、屋面高度、外架范圍等參數(shù)，因此在優(yōu)化模型時，可刪除不需要的信息，減少數(shù)據(jù)處理量，以提高分析速度。

5.3 數(shù)據(jù)分析，建立動態(tài)分析系統(tǒng)

在建筑施工前，可應(yīng)用BIM軟件對重大高危施工方案進(jìn)行施工模擬。本工程為裝配式建筑，塔吊起重量較大、布置密集，工程開工前需精心策劃，并輔以BIM軟件進(jìn)行施工模擬，確定各塔吊的位置以及頂升時間等參數(shù)，確保在無人為因素影響的情況下群塔吊能夠有效、安全地進(jìn)行施工。

6 結(jié)語

通過本工程關(guān)于BIM 技術(shù)在群塔吊控制中的探索，成功地將信息化可視模擬技術(shù)引入到群塔吊作業(yè)這一動態(tài)復(fù)雜的綜合管理領(lǐng)域，為日后同類工程提供了一套切實(shí)可行的技術(shù)借鑒和策劃指導(dǎo)。

BIM應(yīng)用已成一種趨勢，然而很多工程依舊停留在為了應(yīng)用BIM而用BIM，多數(shù)停留在一些展示層面上。本文通過BIM對工程常見問題進(jìn)行解決應(yīng)用，對比常規(guī)辦法，采用BIM有明顯的優(yōu)勢。為解決問題而使用BIM，使得BIM在常規(guī)工程中的應(yīng)用不局限于展示層面，而是能實(shí)際指導(dǎo)工程施工。BIM在工程中的應(yīng)用點(diǎn)可以從局部的小問題入手，研究BIM對于此類問題的解決辦法以及對比常規(guī)辦法的優(yōu)缺點(diǎn)。