BIM在徐州奥体中心体育场钢结构施工中大显身手

BIM作为一种新的技术和工作组织方式，是在工程建设规划、设计、建造、使用的全过程中，运用全方位、多维、共享的数字化方法。通过技术的推广与应用，BIM成了业主决策阶段的有效辅助工具，是设计和施工单位承接大项目的必备能力，也是未来建筑设计、施工与运营管理的必然发展趋势。

徐州奥体中心是半刚性结构，无论是在设计上还是在施工上都存在一些技术难题。为解决这些技术难题，决定采用BIM技术辅助项目实施。首先制定了族库的开发标准，根据项目的需求建立了耳板族、索夹族、索头族、索体族及徐州体育场特有的复杂节点族，形成了预应力结构专用族库，如何准确地进行模型的定位也是BIM建模的关键技术。

对于业主方而言，采用BIM技术，可实现规划方案预演、场地分析、建筑性能预测和成本估算等技术内容。对于设计方而言，采用BIM技术，可实现可视化设计、协同设计、性能化设计、工程量统计和管线综合等技术内容。对于施工方而言，采用BIM技术，可实现施工进度模拟、数字化建造、物料跟踪、可视化管理和施工配合等技术内容。运营维护阶段，采用BIM技术，可实现虚拟现实和漫游、资产、空间等管理、建筑系统分析和灾害应急模拟等内容。

BIM族库开发

徐州奥体中心体育场结构形式为超大规模复杂索承网格结构，平面外形接近类椭圆形，结构尺寸约为263×243米，中间有类椭圆形大开口，开口尺寸约为200×129米。体育场结构最大标高约为45.2米，雨篷共42榀带拉索的悬挑钢架，体育场雨篷最大悬挑长度约为39.9米，最小悬挑长度约为16米，下弦采用1圈环索和42根径向拉索，环索规格为6φ121，长度约为587米；径向索规格为φ90、φ100和φ127组成，另外在短轴方向中间各布置了4 根斜拉索，斜拉索规格为φ70，所有拉索均采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢索。

族库标准——对于预应力钢结构来说，施工中构件的准确下料、各构件的施工顺序、索的张拉顺序严重影响着结构最后的成形及受力，决定着结构最后是否符合建筑设计与结构设计的要求。预应力钢结构的施工难度大，施工要求高，因此基于BIM软件技术进行项目模型的建立时族包含的信息就更多更大。徐州奥体中心体育场的预应力钢结构相关族建立时主要考虑了施工深化图出图的需要，模型的参数驱动需求以及体现公司特色的目标。因此，在建立预应力钢结构族库的时候，运用企业自定义的族样板，在Revit Structure的原有族样板的基础上结合公司深化的经验与习惯，创建适应公司预应力结构施工及日后维护的族样板作为族库建立的标准样板。在此标准样板中包含了尺寸、应力、价格、材质、施工顺序等在施工中必需的参数。

族库建立——徐州体育场结构复杂，预应力钢结构族库建立是直观重要的步骤。根据项目的需求主要建立了耳板族、索夹族、索头族、索体族及徐州体育场特有的复杂节点族，所建立的族具有高度的参数化性质，可以根据不同的工程项目来改变族在项目中的参数，通用性和拓展性强。

BIM三维模型建立

模型定位技术——从结构的剖面图和平面图可看出，徐州奥体中心体育场结构形式复杂，而构件的准确安装定位是施工中最关键的一步。因此，如何准确地进行模型的定位也是BIM建模的关键技术。在徐州体育场的模型定位上有两种思路可以定位。三维建模要准确表达结构的三维空间形式，并关联所有的平面、立面和剖面图。只要建立三维模型即可很快生成平、立、剖面图，无需像二维画图那样费时费力。利用BIM软件可以很高效地出图，这是相对于以往传统出图的一大进步。徐州奥体中心体育场BIM模型的建立就是基于导入的Autocad轴线和已经创建的族来建立的。模型建立的思路如下：先将钢网格用拾取的方式拾取钢网格轴线绘制出来，然后绘制索体，索体也采用拾取的方式绘制。在绘制钢网格和索体时可以利用参数化的作用来改变钢梁或索体的截面，对拉索和钢网格的连接节点进行绘制。此时的连接节点都是基于创建的预应力构件族，由公司绘制的习惯和经验来制定的族样板，待绘制完所有构件后就加入最后的连接构件，即销轴和螺栓，这样整体模型就搭建完成了。搭建整体模型的重点在于定位和族的选取建立，选取合适的族才能高效地建立模型。

BIM模型施工动态模拟——利用BIM技术实现建筑的全生命周期的管理是BIM技术的目标。在施工中利用BIM技术可以实现四维的施工模拟、施工管理等。建筑施工是一个高度动态的过程，随着工程规模不断扩大，复杂程度不断提高，使得施工项目管理变得很复杂。施工过程的顺利实施是在有效的施工方案指导下进行的。因此，在施工开始之前，确定完善合理的施工方案十分必要。通过将BIM与施工进度相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，可以缩短工期、降低成本、提高质量。利用施工模拟不仅可以测试和比较不同的施工方案，还可以优化施工方案，寻找出最优的施工方案。

动态模拟结果——利用BIM技术进行了徐州奥体中心体育场的施工进度模拟和环索及径索的张拉过程模拟，形象地体现了整个施工的动态过程。体育场的施工进度模拟是将Revit Structure中导出的Navisworks文件及施工进度表导入到Navisworks中，然后利用Timeliner命令按照一定的规则来模拟整个屋盖的施工过程。

BIM技术带来了建筑结构界的革命，利用BIM软件中的Revit Structure可以方便快捷高效地建立模型。而利用Navisworks可进行施工模拟及施工管理，选择最优的施工方案。BIM技术在徐州奥体中心体育场的应用表明BIM技术在预应力钢结构上应用的成功，积累了预应力结构建模的经验，为以后预应力钢结构的应用提供了宝贵的经验。其所创建的预应力钢结构构件族由于参数化的性质而具有很大的拓展空间，高效准确的模型定位技术值得推广，施工模拟的技术也给企业带来了效益，值得推广应用。

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