BIM平台

2024-05-20

BIM平台（通用5篇）

BIM平台篇1

1 概况

兰 (州) 渝 (重庆) 线位于甘肃、四川、陕西省及重庆市境内, 北起兰州枢纽, 向南经甘肃的榆中、陇南后通过陕西省边界进入四川省, 经广元、阆中到达南充之后, 分别经渭沱、广安接入重庆枢纽, 正线线路长度为818.71 km。

BIM技术应用范围:兰渝线陇南 (含) —桔柑 (不含) , 里程:D K372+850—D K389+750, 线路长度16.9 km;包括两站一区间范围内的通信、信号、电力、电气化等四电系统工程。工程范围内设有:桔柑隧道 (L=8 465 m) , 杨家坝隧道 (L=2 130 m) , 汉王白龙江特大桥 (L=1 733 m) , 王家沟特大桥 (L=890 m) , 通信站、分区所、牵引变电所、配电所、车站信号联锁、CTC、列控、监测等系统, 应用范围内设置综合接地系统。四电工程相关系统、设备配置齐全, 对于四电工程BIM技术试点应用具有典型意义。

铁路四电工程各子系统间既成体系, 又相互关联, 对整体性和系统性的要求很高。系统涉及建设管理单位、设计单位、施工单位、设备供应商、运营维护单位等多个角色, 各系统间衔接极为复杂, 整体性要求高, 尤其是站前、站后工程的施工接口和各系统之间的技术接口管理工作量大、技术复杂、涉及面广, 应按照程序化、规范化、标准化的要求, 建立接口管理的基本方法、管理程序和技术规范。

2 BIM应用平台简介

针对铁路四电工程的特点, 基于BIM技术体系, 通过二次开发及自主平台研发相结合的方案, 并采用CS (服务器和客户端) 的架构模式搭建兰渝线四电BIM综合应用平台 (简称BIM应用平台) 。该平台在开发过程中采用面向服务的开发模式, 充分考虑到网络数据安全、性能优化等因素, 开发了一套高效、便捷、友好的BIM应用平台, 为铁路四电工程BIM应用提供了更加有效的支持。

在兰渝线铁路项目的建设管理、工程设计、工程实施、工程监理、系统设备运维等阶段, 各参与单位配备基于BIM技术的四电综合应用平台, 按照工程项目建设中分阶段分角色, 从而使得四电工程项目管理更为便捷、有效。系统依据并采用工程信息模型 (BIM) 的技术体系, 将四电工程的设计、设备制造及提供、系统集成及施工、维护管理等过程渐进式地集成在一个技术平台下。实现设计、施工和运营维护阶段等全生命周期工程数据信息可视应用, 工程项目进度、质量、投资、资料方面精细化管理, 施工协调便捷化管理, 隐蔽工程可视化管理, 运维智能化管理。

BIM的核心价值是通过BIM多维度结构化数据库的能力, 在数据支撑和技术支撑方面为项目精细化管理起到决定性作用, 提升信息对称能力, 从而多方位地创造项目效益, 为提高运营管理品质奠定基础。

3 采用的技术体系及承担的相关科研项目

3.1 采用的技术体系

(1) 《铁路工程实体结构分解指南 (EBS) 》 (1.0版) , 其中通信、信号、信息、防灾部分的研究和标准编制工作由中铁第一勘察设计院集团有限公司 (简称铁一院) 负责;

(2) 《铁路工程信息模型分类与编码标准 (IFD) 》 (1.0版) , 其中通信、信号、信息、防灾部分的研究和标准编制工作由铁一院负责;

(3) 《I F C数据存储及交换标准体系》;

(4) 《铁路四电专业BIM模型精度、拆分、整合、交付标准》 (初稿) ;

(5) 《铁路四电专业模型建立及平台开发的软件体系》 (初稿) ;

(6) 《铁路四电专业附属配套工程建模标准》 (初稿) ;

(7) 《继承CAD辅助设计数据, 实现工程信息模型自动创建的技术标准》 (初稿) ;

(8) 《CAD数据、BIM模型、IFD数据字典、EBS约束关系、系统设备工程定额间链接关系标准》 (初稿) 。

3.2 承担的相关科研项目

(1) 作为联合体成员, 承担2014年度中国铁路总公司重大科研计划项目课题《铁路总公司信息化管理及应用技术研究——面向铁路工程建设全生命周期的BIM应用关键技术研究 (2014X007—A) 》子课题《支撑BIM应用的数据接口、应用接口及安全接口》研究;

(2) 现承担中国铁建股份有限公司科研 (软件) 项目《基于BIM的工程信息模型技术研究》。

4 BIM应用平台具体功能

4.1 设计期的应用

对设计单位来说, 通过BIM技术以及模块化的设备及构件, 设计人员可以方便地进行模型搭建。这种多专业的工程项目模型搭建的过程实质上是一个可视化的数据库建立过程。通过这些数据, 就可以实现可视化设计、协同设计、性能分析、工程量统计、管线综合及隐蔽工程仿真模拟、工程空间布设合理性分析及检测等, 以达到提升设计质量、提高工程品质的目的。

4.1.1 模型创建及发布

依据设计文件和规范建立模型, 同时能够对模型分离控制, 按角色发布需要的数据模型。设计人员将审核后的模型实时发布后, 其他角色可以实时接收查看, 有效地提高了不同部门和不同角色间的信息对称性。模型的查询、定位及分离控制见图1—图5。

4.1.2 隐蔽工程可视化应用

隧道内四电设备布设密集 (主要包含接触网吊柱、腕臂、隧道下锚装置、通信漏缆、光纤直放站、综合接地设施、区间信号设备、通信信号及电力电缆等) , 隐蔽工程多, 容易产生空间冲突。通过应用平台对多个专业模型数据的组织与控制, 可实现隐蔽工程的可视化。可视化的模型能直观地反映隐蔽工程, 避免遗漏与废弃, 使得设计意图立体化 (见图6、图7) 。根据设备构成及对数据调用的意图, 可动态配置或加载模型。获取设备的布设位置、连接关系、装配工艺等信息。建设、施工单位可直观明确地了解设计意图, 更有效地进行施工组织和监管工作。

4.1.3 四电专业间协同设计应用

BIM技术将四电专业内各系统间原本各自独立的设计成果 (包括中间结果与过程) , 置于统一、直观的三维协同设计环境中, 使得工种之间的数据得到可视化共享, 避免因误解或沟通不及时造成不必要的设计错误, 提高设计质量和效率。

通常情况下四电工程工期要求紧, 各专业交叉施工。在设计、施工过程中, 经常出现设备布设方面的冲突: (1) 硬冲突, 设备设施间位置冲突; (2) 软冲突, 布设空间足够, 但实际位置不符合相关的规范要求 (布设间距、施工作业空间、覆盖范围) 。现以信号机的布设为例进行说明, 其布设位置和显示距离有直接的关系, 牵扯到线路曲线、接触网支柱、高站台等多个影响因素。通过建立的信号机显示距离数据模型, 综合利用BIM应用平台下的线路, 接触网支柱等数据, 实现信号机布设仿真, 提高信号设计的工作效率和质量。

图8为BIM应用平台中关于信号机布设冲突监测功能的演示, 通过盲区监测, 可以发现显示距离不合理的信号机, 并可以对其快速定位, 并进行显示距离的模拟, 接触网支柱对信号机的显示产生了遮挡, 其中红色部分的模拟效果, 就是信号机的显示盲区。

4.1.4 模型自动布设应用

通信、信号的许多机柜设备的布设及逻辑连接信息, 在二维设计中, 常常采用表格化的数据来进行表达, 在BIM环境下, 不易直接进行工程信息模型建立。为此, 将专业图纸图形化、参数化解析后, 进行数据库模型创建, 进而映射到CAD辅助设计与BIM模型自动布设的数据库进行关联。利用BIM软件的二次开发, 实现模型的自动创建, 快速生成对应三维模型。这是对信号楼内信号机械室机柜模型及其内部组合侧面端子自动布设的一个展示, 利用平台的布设功能及二维图纸中的数据信息, 由程序自动布设生成机柜的三维模型 (见图9) 。

4.2 施工期的应用

BIM应用平台为施工企业展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度, 对施工单位来说, BIM模型中可以加载包括工期和造价等多个维度的信息。能够同步提供施工所需的信息, 如进度成本、清单。施工方能够在此基础上对成本做出预测, 并合理控制成本。还便于施工方进行施工过程分析, 构件的加工和安装, 施工进度模拟、施工组织模拟、数字化建造、物料跟踪、配合施工及竣工交付等, 为有效控制施工安排, 减少返工, 控制成本, 创造绿色环保以及低碳施工等方面提供了有力的支持。

4.3 建管期的应用

对项目管理单位来说, 通过BIM可视化的模拟环境, 可以更加可靠地判断现场条件, 为进度计划的编制、相关决策的制定等提供依据。BIM应用平台依托BIM多维度结构化数据库的能力, 通过在工程投资、工程进度、工程质量、工程安全的应用, 将工程量的数据彻底透明化, 为四电项目精细化管理起到决定性作用。数据支撑对项目管理甚至企业管理的基础数据问题产生了革命性的能力提升。可大大提升不同部门间的信息对称能力和管理水平。

4.4 运维期的应用

继承设计及建设期的工程信息模型, 作为运营期设备维护维修的静态基础数据信息, 通过叠加或嵌入监测、检测技术, 将设备的实时状态等信息同步映射在信息模型上, 实现了系统的“在线”方式, 通过仿真、分析等手段, 实现系统的智能维护, 主要体现在维护计划、资产管理、空间管理、防灾救援及模型维护等方面。

BIM平台篇2

1.1 概述

法国达索系统公司 (Dassault Systémes) 是产品生命周期管理 (Product Lifecycle Management, PLM) 解决方案的主要提供者, 与达索航天公司 (Dassault Aviation) 同属于法国达索集团。达索系统专注于3D技术和PLM解决方案已超过30年, 并一直与全球各行业中的领袖企业合作, 行业跨度从飞机、汽车、船舶直到消费品、工业装备和建筑工程。

达索系统的全生命期解决方案是由一系列的3D设计、分析、仿真和商业智能软件所组成, 服务于企业的各个流程, 既包括工程设计、优化、制造、安装, 也包括项目管理、商业运营以及供应链管理等。这其中包含数百种丰富多样的应用模块, 用户可根据具体业务需求, 选择不同的模块进行组合配置。在建筑工程行业, 最常用到的达索软件包括以下几大类:

(1) 设计建模类:以CATIA品牌为主, 是参数化3D建模设计工具;

(2) 施工仿真类:以DELMIA品牌为主, 是施工仿真和优化工具;

(3) 计算分析类:以SIMULIA品牌为主, 是通用有限元计算工具;

(4) 协同管理类:以ENOVIA品牌为主, 是项目管理和协同工具。

1.2 3D体验平台的特征

达索系统之所以能在众多行业中取得成功, 一方面借助于先进的三维设计和仿真工具, 另一方面也依赖于灵活、强健、可靠的数据管理平台, 可在同一个平台中管理从设计到制造、安装、维护全流程的数据。2014年, 达索系统发布了最新的“3D体验 (3DEXPERIENCE®) ”协同平台 (简称3D体验平台) , 以及基于该平台的一系列行业解决方案。3D体验平台具有如下特征:

(1) 基于云的系统架构。3D体验平台既提供企业云版本也提供公有云版本。在美国、欧洲等市场, 达索系统已通过公有云方式提供软件服务, 而在中国市场, 达索系统目前提供的主要是企业云版本, 即将中心系统部署在企业自身的服务器上。但无论是哪种方式, 用户的3D模型和项目信息都是统一存储于系统服务器, 而不是分散于每台工作站。因此, 只要用户能通过网络接入系统, 无论何时何地, 都能获取最新的准确信息开展工作。3D体验平台的技术架构见图1。

(2) 在数据库中管理BIM信息。传统的BIM软件往往把所有信息放在文件中存储, 这样既不便于管理也不便于共享, 因为很难从文件外部获取每个构件的准确信息。而3D体验平台将BIM信息以构件为单位存储在数据库中, 同时将所有相关信息都可以关联在构件对象之上。因此, 可以依据构件清单进行BIM信息的浏览、查询、统计和编辑, 甚至无需打开整个三维模型。在网络浏览器中查询构件清单及属性信息见图2。

(3) 内建的协同工作模式。不同的项目成员, 只要登录到网络平台上, 就能按相应的权限进行并发式的协同设计、分析和管理工作。为此, 3D体验平台内建了协同作业机制, 包括人员角色与权限管理、数据版本管理、对象锁定保护等一系列功能, 保障多专业、多工种的团队能够实时在线地协同工作。

(4) 整合一致的用户体验。在3D体验平台上, 达索系统实现了前台和后台的双重整合:后台的所有数据存储在同一套数据库内, 不同人员、不同软件模块都共享同一数据, 不再需要交换数据或者转换格式;而前台的各个应用模块都基于同一个3D图形平台, 因此可实现同样的操作方式和图形效果, 而不需要在不同的图形平台之间切换。基于“IF WE罗盘”的客户端用户界面见图3。

2 实现可定制的BIM数据标准

3D体验平台提供了强大的BIM数据标准管理功能, 支持企业或者行业根据自身需求部署定制的数据标准。在建筑工程的全生命期中, 有大量人员要根据各自的需求来输入、获取、查询和管理BIM信息。因此, 需要有统一的数据标准, 从而保证不同人员以相同的数据语言进行沟通, 保障信息交流的一致与可靠。达索系统的3D体验平台支持用户根据企业或行业的需求来自定义数据标准, 并在项目生命期中贯彻实施。

系统使用的机制和术语定义见图4。

(1) 标准定制包 (Package) :是由一套对象类型和属性扩展集组成的数据标准, 例如可以把IFC标准封装成一个标准包。一个BIM项目可以应用一个标准包, 也可同时应用多个标准包。

(2) 对象类型 (Type) :表示一个具体的产品类别, 例如门、窗、柱子等。一个标准包中通常包括多个对象类型。不同的对象类型之间还存在着两种不同的相互关系。继承关系:由父类型派生出子类型。例如从“桥”派生出“斜拉桥”和“连续梁桥”。这种关系中, 父类型的属性通常都会被子类型自动继承;聚合关系:一种类型的对象是由其他类型装配而成。例如“桥”是由“桥墩”、“桥台”和“梁”装配而成。这种关系中, 装配体和零件之间的属性未必相同。

(3) 属性扩展集 (Extension) :一组相关属性的集合, 可根据应用场景加载到对象类型上。建议把相关属性封装成扩展集, 以便于管理和应用。例如, 可以把设计阶段用到的属性封装成“设计信息”扩展集, 而材料采购阶段用到的信息封装成“采购信息”扩展集, 这样就可以在生命期的不同阶段快速在对象类型上加载不同的信息。

(4) 属性 (Attribute) :产品的一种特性或参数, 例如材质、颜色、生产厂家等。可以为每个属性指定它的数据类型, 例如长度、面积或者日期类型。

在3D体验平台上, 不仅可以灵活地定义对象类型和属性, 还可以定制其行为特征。例如:某个对象类型允许加载哪些属性扩展集;某个扩展集可以加载到哪些对象类型;在创建对象时缺省使用哪个属性扩展集;创建对象之后可以加载/去除哪些扩展集;根据不同的应用场景自动加载/去除属性扩展集;根据设计参数和公式自动计算出属性值 (可根据几何尺寸自动计算体积, 根据材料密度自动计算质量等) 。

有了这样的机制, 才能保证在建筑工程生命期各阶段的信息都能被准确捕捉, 并以结构化的方式存储于BIM系统内部, 随时被查询、统计和处理, 满足各种专业、各种流程的应用需求。

3 达索系统对IFC标准的支持

达索系统3D体验平台不仅提供了对BIM数据标准的支持机制, 更进一步, 在其土木建筑行业模块中还预置了基于国际标准IFC编制的AEC数据标准, 其中定义了各种BIM对象类型 (例如门窗、楼梯、幕墙等) 及相关属性, 并提供了IFC数据导入/导出接口。3D体验平台内置的数据标准与IFC4兼容, 而导入/导入接口遵循IFC 2×3标准 (这是考虑到行业内大多数软件导入导出的都是IFC 2×3标准) 。通过IFC标准, 既可在3D体验平台中创建含有丰富信息的BIM模型, 也可把多种业界软件创建的BIM模型导入到3D体验平台进行管理。通过IFC格式将Revit模型导入到达索平台 (见图5) 。

针对民用建筑行业, 3D体验平台中预置的标准IFC已经能够基本满足BIM数据交换的需求。而针对铁路工程行业, 可以在标准IFC的基础上进行扩展, 这方面的工作也正在进行中。在2015年上半年发布的“3D体验”R2015x版本中, 已经针对桥梁领域进行了扩展, 该扩展是基于国际IFC Bridge工作组的现有草案开发的。预计于2015年底发布的R2016x版本中, 将进一步扩展桥梁和隧道方面的标准, 更多的工作还在进行中。

在基础设施领域的IFC标准开发中, 达索系统不仅提供软件方面的技术支持, 同时也积极参与到行业标准编制中。在法国, 达索系统加入了由法国环境部支持成立、40多家公司共同参与的MINn D项目 ( http://www.minnd.fr/ ) , 其目标是研究基础设施领域的BIM数据交换, 包括IFC Bridge标准的编制。在中国, 达索系统与中国铁路BIM联盟在IFC Railway标准方面展开积极合作, 希望为中国铁路行业的BIM技术发展作出贡献。

4 案例研究

市政工程行业与铁路行业有类似之处, 都涉及大量的线路、隧道、桥梁等工程。在此领域, 达索系统与上海市政工程设计研究总院开展紧密的战略合作。上海市杨高南路地下通道项目 (见图6) 是由上海市政工程设计研究总院使用达索3D体验平台设计的一个示范项目。杨高南路 (世纪大道—浦建路) 改建工程的范围从现在的世纪大道延伸至浦建路跨线桥, 全长1.95 km。道路、隧道结构、桥梁 (张家浜桥) 、雨污水排管、交通标志标线、信号灯、通风、监控系统、供配电、建筑、绿化等相关设施及前期绿化与管线搬迁工作的建安费为14.55亿元人民币, 总投资24.7亿元人民币。

该项目全程采用达索公司的3DEXPERIENCE R2015x作为BIM实施平台, 与其他软件平台相比, 该平台具有以下几方面的优势:

(1) 达索平台采用云平台和中央服务器的架构模式, 以此统一项目的数据库, 为这一企业项目的数据安全提供可靠保护。

(2) 支持BIM模型的类型扩展, 在杨高南路项目中采用自定义类型统一部署的方法, 对隧道结构中的侧石、防撞栏、沥青等不同类型的构件进行了统一部署 (见图7) 。对于后期的工程算量及模拟施工仿真提供了很大的便利。

(3) 多专业的实时协同BIM平台, 在项目过程中结构、桥梁、管道等不同专业的设计人员可以在同一平台上进行实时设计任务。这种同步的建模功能可以即时发现设计过程中存在的缺陷, 快速检查模型之间是否存在干涉现象等。

(4) 初步形成了达索平台上的BIM建模流程。当前的软件格式支持大尺寸的100 k M数据模型, 整个BIM范围涵盖前期的方案设计, 中期的详细结构设计, 后期的施工仿真、项目报告及基于Internet Explorer的在线浏览等。

(5) 创新的知识模板库重用功能 (见图8) , 可通过CATIA提供的模板功能快速实现隧道结构中各种构件的实例化, 从而避免重复建模, 提升工作效率。

在项目方案论证阶段, 通过引入BIM技术手段实现该项目设计方案的三维可视化、多方案比选和方案优化, 在项目的系列汇报中取得良好效果;在设计阶段, 采用BIM建模和常规设计并行的方式, 检查设计成果, 保障设计出图质量;在施工招标阶段, 联合设计团队重点突破基于BIM设计模型的工程算量方法, 成功实现从BIM信息模型中直接提取该项目主体和围护结构的混凝土及钢筋算量, 其中65%的算量在与传统计算结果进行复核后, 成为正式施工招标的工程量清单内容 (见图9) 。

5 结束语

BIM平台篇3

近年来, 建筑信息模型 (BIM) 技术在建筑、机械、电子等行业的运用日趋成熟, 并带来了革新性的变化, 但在铁路行业的应用尚处于起步阶段。随着我国社会经济的稳步推进, 铁路隧道工程已开始向低碳、环保、可持续的方向发展, 将BIM技术应用于铁路隧道工程全生命周期中是必然趋势。

我国针对BIM标准化开展了一系列研究工作, 2008年由中国建筑科学研究院、中国标准化研究院等单位共同起草了《GB/T 25507—2010工业基础类平台规范》;2010年清华大学BIM课题组提出了中国建筑信息模型标准框架 (CBIMS) , 并编制了设计企业BIM实施标准指南。

我国建筑领域BIM技术的应用案例颇多, 也取得了一系列成果, 相比之下铁路隧道领域中BIM技术应用还有待进一步研究。在此基于达索平台, 提出了一整套BIM技术在铁路隧道工程中应用的解决方案, 并结合宝兰客运专线石鼓山高风险隧道工程进行实践验证。

1 概述

1.1 铁路隧道工程中BIM的定义

在对相关资料进行广泛研究的基础上, 提出铁路隧道工程中BIM的定义:利用信息模型对铁路隧道项目进行规划、设计、施工、运营的过程。模型包含了项目所有的几何尺寸、空间关系、结构功能和性能等信息, 项目不同参与方应共同维护该模型, 并基于相关信息进行协同工作。

1.2 铁路隧道BIM模型的特点

根据国内外相关学者对BIM模型特点的阐述, 总结出适用于铁路隧道工程的BIM模型应具备的特点为:数字化、可视化、多维化、协调性、可操作和全过程。

2 BIM应用的技术路线

由于BIM技术的应用需要若干软件相互协作共同完成, 所以要求BIM模型在各软件之间的数据交换具备无损、便捷和快速等特点, 故建议选取同系列软件或兼容性非常好的不同系列软件。在考虑软件建模能力、隧道专业需求、各阶段用户需求等方面因素后, 选择了达索平台作为铁路隧道工程BIM技术应用的技术支持。

在对达索系列软件综合测评的基础上, 规划出铁路隧道工程中软件应用的技术路线 (见图1) 。

3 工程应用实例

3.1 工程概况

石鼓山隧道位于宝鸡市渭滨区渭河南岸的石鼓镇杨家山的黄土残塬区, 起讫里程DK639+430—DK643+760, 全长4 330 m, 为双线隧道。隧道所处区域地表高程为624~766 m, 埋深范围为3~133 m, 地表多为耕地, 植被较为浓密。根据隧址区地形、地质情况, 综合考虑施工方法、工艺、工期等方面因素, 采用2座斜井辅助施工。隧道下穿3条河, 所处地质环境复杂, 围岩条件极差, 是宝兰客运专线高风险隧道之一。

3.2 规划设计阶段应用

3.2.1 模型建立

铁路隧道三维设计中的模型建立工作主要包括地质三维建模、三维选线和隧道三维建模, 主要包括骨架继承、参数设置、草图绘制和模型建立等方面。

(1) 骨架继承。在建立了三维地质模型、三维线路模型的基础上, 隧道专业根据地质、断面、工法等因素将三维线路继承并截取, 得到隧道专业的二级骨架 (见图2) 。

(2) 参数设置。参数设置应综合考虑衬砌形式、设计习惯、施工方法及工艺、信息附加需求等方面的因素, 如石鼓山隧道V级洞身衬砌段设置了轮廓、钢筋、钢架及接头、施工方法、超前支护、锚杆等参数组。

(3) 草图绘制。结合建模需求, 根据铁路隧道净空、限界、时速等要求, 利用CATIA零件设计模块的草图设计功能绘制相应轮廓草图, 石鼓山隧道V级洞身二次衬砌轮廓草图见图3。

(4) 模型建立。在绘制出参数化草图的基础上利用CATIA的拉伸、多截面、偏移及知识工程阵列等功能生成各类三维实体, 石鼓山隧道V级洞身初期支护模型见图4。

3.2.2 信息附加

信息是BIM模型的灵魂, 脱离了信息的三维模型不能称之为BIM模型, 附加的信息主要包括几何信息和非几何属性。石鼓山隧道中用到的附加信息手段主要包括属性附加、描述附加、参数设置、外部链接和数据库存储。

3.2.3 工程量计算

石鼓山隧道利用CATIA的参数计算功能与工程制图模块实现了二维工程量统计 (见图5) 。同时, 还利用CATIA的三维测量功能实现了洞口段的三维工程量统计 (见图6) 。

3.2.4 二维出图

在石鼓山隧道工程中, 利用CATIA的参数关联、图线绘制、尺寸投影与标注等功能, 实现了三维模型与二维工程图的联动与输出。

3.3 施工阶段应用

由于施工阶段对模型的深细度、信息量要求与设计阶段不一样, 因此需对设计BIM模型进一步处理才能用于施工阶段, 其处理工作主要包括模型拆分、资源配置和施工设置。

(1) 模型拆分。需结合施工分部、工序安排、施工工法等因素对设计阶段的BIM模型进一步拆分, 以满足施工阶段的使用需要, 其中开挖土体的拆分见图7。

(2) 资源配置。施工阶段的BIM应用还需要在设计模型的基础上, 按照施工组织情况配置人员、机具、设备等相关资源, 从而实现施工工艺的模拟及施工信息化管理。

(3) 施工设置。施工阶段主要利用达索系列的DELMIA软件进行施工模拟、组织管理, 该软件以甘特图方式, 通过活动列表和时间刻度形象地表示出隧道的工序安排、衔接、持续时间等施工要素 (见图8) , 并以计划评审技术实现隧道整体施工组织各道工序的协调与评价 (见图9) , 从而达到合理安排人力、物力、时间和资金的目的。

3.4 运营阶段应用

运营阶段可选择达索系列的3DVIA对设计、施工BIM模型作轻量化展示, 将BIM模型中包含的空间位置信息和结构、装修、设备、设施等物理信息显示、处理、储存, 为运营阶段日常管理工作提供技术支持。石鼓山隧道工程中研究了发生紧急状况 (如火灾) 时应急措施的模拟, 如通风组织、人员疏散等。

4 结束语

依托宝兰客运专线石鼓山隧道工程, 基于达索平台探索BIM技术在铁路隧道全生命周期中应用的解决方案, 取得以下成果:

(1) 将三维可视化建模、信息融入等BIM技术成功运用于规划、设计、施工和运营阶段中, 促使隧道规划、设计、施工、运营由传统的2D向3D、4D、5D转变, 由粗放向精细转型。

(2) 三维设计提升了设计的深细度, 实现了设计成果的方案优化;三维施工实现了施工的动态模拟、信息化管理和工程量统计, 达到减小风险、降低造价和保证工期的目的;三维运营实现了运营维护资产管理的信息化、精细化, 为后期维护及演练提供有效的信息支持。

(3) 将BIM技术应用于铁路隧道工程全生命周期, 可为解决各阶段信息断链、过程优化、碰撞检验等问题提供技术保障, 达到优化设计方案、严控施工过程、提高运营管理的目的。

参考文献

[1]王珺.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D].成都:西南交通大学, 2011.

[2]Goldberg H E.The Building Information Model[J].Cadalyst, 2004, 21 (3) :56-58.

[3]National Building Information Modeling Standard Committee.The National Building Information Model Standard[M].United States:National Institute of Building Sciences, 2004.

[4]Building and Construction Authority.Singapore BIM Guide (Version 2.0) [M].Singapore:Building and Construction Authority, 2013.

[5]GB/T 25507—2010工业基础类平台规范[S].北京:中国标准出版社, 2010

[6]清华大学BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[M].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

[7]清华大学BIM课题组.设计企业BIM实施标准指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

[8]Eastman C, Teicholz P, Sacks R, et al.BIM Handbook:A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors[M].John Wiley&Sons Inc., 2008.

[9]何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[10]何关培, 李刚.那个叫BIM的东西究竟是什么[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

BIM平台篇4

兰州西站站房工程结构复杂、工程体积庞大、专业众多,造成BIM施工模型体量大,日常工作应用不方便;加之设计、建设、施工、监理等众多项目参与人员不在同一地点办公,无法便捷地对工程情况进行实时互动交流。

BIM建设管理平台(简称平台)采用BIM体系下的相关技术作为支撑,结合建设项目的相关要求对工程建设过程中的进度、质量、安全等进行全方位动态可视管理。平台主要从设计模型交付、现场施工深化、多版本模型对比、施工模型发布、施工流水段划分、工程量统计、施工材料管控、复杂节点工程施工指导等方面实现施工全过程管理。

1模型的远程交互

平台实现了模型的远程发布(见图1)、接收、交付等功能(见图2—图5),为在不同地域的设计单位、建设指挥部、施工单位及监理单位提供了很好的模型交互平台,达到模型的统一交付、分角色权限查看及确认接收、交付意见及时反馈等目的,为建设项目管理减少了成本。同时,该平台可以完成按类型发布模型,实现了模型的轻量化应用,可让用户快速提取到其最关心的工程信息模型。为满足不同专业不同对象的精益管理,需要对模型进行分类型发布。

2基于BIM模型的远程沟通与协同

模型发布施工后需要施工单位对模型进行深化施工,在此过程中施工单位需要和设计单位进行深度沟通,同时对工程局部进行修改时需要甲方同意,平台提供了一套有效的远程沟通及协同机制(见图6—图8),保证不同地域不同单位之间的沟通达到便捷、高效。

3基于施工流水段的工程模型无损分割

BIM模型中含有建筑中的轴网标高信息,施工管理人员为满足施工的要求,需要以轴网标高作为参照,对工程进行流水段的划分,平台通过导入或手动选择流水段的划分范围并提交,系统则能够快速准确的对模型按施工流水进行无损分割(见图9—图11)。

4模型修改远程确认

模型修改对远程确认功能给项目交付和远程沟通和协同奠定了基础,设计单位可通过该功能快速的掌握施工人员所修改的局部模型在整体场景中的位置及内容,施工人员也可以使用该功能查看设计者的反馈意图,同时作为建设管理方使用该功能能够达到实施动态的对项目深化过程中进行监控,为工程项目管理提供了便利,提高了项目实施的便捷性(见图12)。

5互联网环境BIM模型大数据的传输

由于工程建设过程中各项目参与方在不同地域,因此BIM模型数据交互需通过互联网传输,对于大型铁路工程互联网传输的及时性不能够满足实际应用。平台采用了分块、分类、分区域的模型管理方式,对模型进行分解传输,使大体量的数据传输效率更高。平台在项目发布过程中采用按区域文件进行项目编辑,如:对铁路站房工程可以按专业按标高进行分文件存储(见图13),在项目发布过程中可以按对象类别再次进行自动化分解,最终在小文件传输过程中采用分解分块传输,降低由于网络不稳定而造成的文件传输失败问题。

由于BIM模型含有工程对象的分类编码,在项目发布过程中程序根据分类编码并结合编码库可以对模型进行按类型发布到服务器上(见图14)。

在项目文件打开过程中可以按类型选择打开项目文件中的部分类型(所关注)模型,此种方式能够解决同时打开文件过大而造成传输等待的问题,也可以降低系统对硬件平台的要求,实现高效率运行。

6工程量统计

BIM模型创建了工程中的所有对象,通过平台对工程构件所关联的相关材料、人员、施工器械进行统计,在施工过程中可按流水段、按材料类型、按施工计划等进行材料计算(见图15)。

7施工材料管控

BIM平台篇5

1 工程概况

该工程位于辽宁省某市, 为原料配套600m2烧结机, 为全国最大烧结工程, 建设规模为1台600m2烧结机, 生产能力为1 430t/h, 采用双侧风箱的新型结构。台车宽度为5.5m, 机尾采用单棍破碎机, 头尾链轮中心距123.35m。烧结运行速度为1.3~3.9m/min, 总质量为3 195t, 其中台车共173个, 总质量达2 048t, 其有效烧结面积为600m2。图1为600m2烧结工程三维模型。

2 项目实施流程

项目针对建筑企业施工专业性强、流动性大、工作地点分散特点, 在专业设计上包括了建筑、结构、设备安装、电气、水暖、市政总图等6大专业。各专业依托Project Wise协同平台实现了独立建模, 区域总装、专业总装、工程总装、成果交付的完整工作流。

人员组织机构, 按专业、人员进行分工统计, 由公司总部技术中心统筹管理, 下设工程项目经理、项目技术负责人, BIM项目经理, BIM技术总监;现场BIM技术应用人员以及现场施工人员;专业BIM组长, 专业设计人员, 专业协同管理员。

2.1 配置工作空间以及模型划分

立项之初, 根据项目的具体实际需求, 由施工人员根据项目特点提出需求分析, 由设计人员将这些需求“定制”到工作空间 (Workspace) 中, 并将其文件夹托管到Project Wise协同平台上;具体包括AECOsim标准, Bentley Raceway and Cable Management标准, Open Plant标准以及文档标准。通过编制并托管这些标准, 统一管控该项目所有设计人员基于统一的设计要求与规范。

根据项目建设需求或工艺流程, 进行分部、分项或检验批进行模型的划分;该工程根据工艺流程划分为烟囱、主抽风机室、主电除尘器、烧结主厂房、环冷机、机尾电除尘、混合室、布袋除尘器、配料室、成品筛分室、转运站、成品矿槽室、附属设施及其综合管网等区域。

2.2 三维标准化

经过之前几次项目的经验总结, 认识到统一的协调管理, 标准化概念的重要性。统一的标准化可避免模型组装时兼容性的问题, 提高三维设计进度和质量, 从而提高工作效率。在Project Wise协调平台建立项目文件夹和模型文件, 统一配置企业级和项目级的标准化文件, 设计人员的所有操作均在Project Wise协调平台上, 保证模型的适时更新。通过制定三维协同设计标准, 对具有的建模工作进行企业级标准化操作控制。

2.3 Project Wise协同平台

面对异地信息管理的挑战, 通过网络技术采用集成服务器、缓存服务器与Project Wise平台相结合的方式, 将Project Wise平台内所有数据快速有效地在公司总部、设计部门、项目施工现场等管理者之间共享, 保证了数据的实时性和传输速度。对于无法满足上述两种硬件要求的施工现场, 项目采用Project Wise平台的浏览器客户端, 为施工人员提供了查看和下载项目文档的功能。远端施工人员可通过网页查看文件, 实现了公司本部、设计部门、施工现场即时提取、采集、上传、发布相关工程信息的功能。

Project Wise协同平台具备“一个统一, 五个实现”的特点, 即构建Project Wise协同平台, 实现了工作环境 (Workspace) 统一托管;“五个实现”:

1) 实现了工程设计、校核、审批、交付、服务等全寿命周期内使用者权限动态划分;

2) 实现文件夹创建、文件参考、检入及检出, 保证文件受控、唯一性;

3) 实现各级专业独立设计, 多层次、多专业相互参考无缝对接的协同设计;

4) 实现模型、工程图纸、报表及文本、视图、材质等多专业软件、多层次设计成果交付分类归档, 查阅目录树管理;

5) 实现业主、设计、监理、设备制作、施工等不同工程参与方一体化工作。

3 项目应用

3.1 图纸自审、会审

利用模型碰撞检测实现专业内及专业间的图纸自审、会审, 施工前技术人员借助BIM模型对设备、管线空间位置进行校验, 从而排除施工中的漏、碰、缺等传统施工顽疾的发生, 大大减少了施工环节的返工率, 赢得了时间节约了成本。

三维建模实现计算机检查, 不仅可以解决“硬碰撞”检查, 还能进行大量的“软碰撞”检查, 如安装空间、检修控件、人员通道、管道间距和设备间距等检查, 按规范和经验进行人工检查。在传统设计中, 这类“软碰撞”不便于发现, 在三维环境下, 通过三维模型的直观可视优势, 设计人员可以方便地检查方案是否合理、是否最优, 进行优化设计。通过校审发现:错误—235处, 洽商—67份。

3.2 工程量统计

通过BIM设计完成的3D模型, 直接得到建筑、结构、设备、电气等各专业材料的精确统计, 材料统计报表自动化, 为物资采购、工程预算、成本控制提供高效、便捷的服务依据。

3.4 出施工图

通过BIM信息化模型, 提取各专业施工图纸及节点详图, 根据需要在任意位置进行立体的视图剖切, 克服了传统二维图纸中难以发现的设计缺陷和空间盲点。完成建筑、结构、设备、电气等不同专业, 不同格式的图纸需求, 包括平面、立面、轴测图、阶梯剖, 实现施工图纸无纸化。

3.5 工程应用

3.5.1 可视化技术交底

对复杂的混凝土柱、梁板支模、浇筑进行三维技术交底;对二次结构中的砌体组砌、拉结筋留置、构造柱施工工艺进行三维技术交底。图8为在现场向施工人员进行的剪力墙结构模板三维技术交底, 形象直观, 提高交底质量。

3.5.2 模拟施工

大型设备的运输和吊装, 通过在三维模型中采用动态的碰撞检测, 可以优化设备安装方案, 发现设备布置的不合理的地方。也可以通过让运营管理单位对三维模型进行审查, 提早发现使用上不合理的布置。

本工程烧结机头轮重54.9t, 尾轮重34.9t, 属超重超大型设备, 施工前进行了吊装施工模拟, 为构件运输、施工机具选型决策提供依据。图9所示为烧结机头轮吊装模拟。

本工程主抽风机室混凝土烟囱高120m, 施工采用滑模施工工艺。主要方法:烟囱内部设提升井架, 提升系统包括32台液压千斤顶及液压同步控制系统一套、辐射环梁一套。滑模控制在400mm一段, 逐段滑模提升。

3.5.3 施工进度模拟