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基于BIM的高大空间工程绿色建造关键技术及应用

一、项目立项背景

中科院项目为省、市两级重点项目,其中大科学装置楼建成后将成为世界最大的“大气环境模拟系统”,被称作“国之重器”。项目团队结合行业绿色低碳化的发展背景和工程自身特点(层高高、跨度大、荷载重),围绕争创“鲁班奖”的目标,以“绿色建造”为主题,开展科技创新,在支撑创效、创奖的同时,形成可转化可推广的科技成果。

二、主要创新内容

(一)BIM技术辅助方案比选。包括基于BIM技术的管线排布、块材排布、设备排布及各类方案优化。

1.本项目属于岩石地基,地基凹凸不平、土石混杂,开挖清槽困难,可能会对进度产生较大影响。项目通过运用BIM技术,将现场试验段的开挖时间数据导入系统,模拟现场施工,进行工期推演,比选得出最佳开挖方案,实现对工期的有效风险预控。

2.报告厅处基础标高众多、孵化楼地下室施工工序较多。为防止出现施工错误,项目运用BIM技术模拟施工流程,并组织多次动画交底,让现场管理人员和施工队伍真正理解施工意图,实现高效准确施工。

3.屋面设备较多、管线复杂,给土建和安装排布造成一定困难。项目通过实测屋面结构数据,绘制成CAD二维排版图,运用BIM技术渲染成效果图进行方案比选,得出最佳方案并指导现场施工。该方法总结形成的工法获评“山东省工程建设工法”。

除上述难点外,在室内瓷砖排布、彩色混凝土分隔缝方案比选、钢结构吊装过程模拟、安装工程中均运用了BIM技术辅助项目管理。

(二)高大空间结构主体阶段创新技术应用。包括钢木组合盘扣式架体支撑体系、预制楼梯纵向分段技术、ALC墙板运输及安装机具。

1.技术转化与孵化中心楼及人防地下车库均为高大模板工程,高大模板类型较多(≥8m、≥15KN/㎡、≥20KN/m、跨度≥18m);而且由于工期原因,各单体同时施工,架体一次性投入量大,共计20万m³,为项目的安全管理和成本控制带来了一定风险。项目运用BIM技术进行受力计算和模拟搭设,通过采用“矩形钢管”代替电焊钢管和梁底采用“钢木组合”,解决了龙骨抗弯强度与盘扣架体不匹配的问题,在保证安全的同时增大了立杆间距,节约了成本。该解决方案总结形成的工法被评为“济南市建筑工程工法”。

2.本工程预制楼梯重达4.5吨。塔吊采用2倍率最大起重量为4t,即便换到4倍率也只能在22米范围内起吊(只有一部能满足),而且施工效率显著降低。针对单块楼梯自重大的问题,项目团队将预制楼梯进行设计深化,将其平均分割成两块进行安装,减少了单次起吊重量从而无需使用较大型号的起重机械,降低了机械使用成本。该解决方案总结形成的工法被评为“济南市建筑工程工法”。

3.公寓楼内墙为ALC墙板。每层59个房间,楼体狭长(115m),施工空间较小,材料运输困难。为此,项目团队制作了一种简易的吊装设备,能够将成组的墙板迅速分成单块墙板吊装至小车,在提高施工效率的同时减少了材料搬运过程的损耗。该设备已申请实用新型专利,并获得授权;针对安装过程的困难,项目团队通过制作一种可折叠的ALC墙板安装机具,可在狭窄空间进行墙板的安装,既减少劳动强度,又提高了施工效率。该设备已申请实用新型专利,并获得授权。

(三)适宜项目特点的绿色建造技术应用。包括永临结合技术、能源智能管理技术、资源循环利用技术。

本项目结合工程特点,以绿色建造为主题,采用了一系列绿色建造技术,包括塔吊基础与车库基础共用技术、拼装钢板临时路面、透水混凝土停车场、混凝土预料利用技术、钢筋余料利用技术、砌块无尘切割机、电动拌料机、专用瓷砖倒角机、电力运输车、消防管道永临结合、道路永临结合、雨水收集系统、太阳能利用技术等,为项目节能减排做出了重大贡献。

                                                                                                                                           (三直属公司 潘田飞)