基于BIM的大型复杂建筑工程数字化建造技术.pptx

基于BIM的大型复杂建筑工程 数字化建造技术 李久林北京城建集团有限责任公司报告提纲一、缘起：国家体育场（鸟巢）的数字化建造二、发展：昆明新机场、北京英特宜家工程的BIM综合应用三、现状：数字化建造的现状与存在的问题四、新趋势：数字化建造的发展趋势2国家体育场（鸟巢）的数字化建造31. 工程背景 – 国家体育场（鸟巢）作为2008年北京奥运会的主会场，是目前世界上 特大跨度体育建筑之一。其结构体系与建筑造型浑然一体，外围大 跨度空间钢结构由4.2万吨扭曲钢构件编织而成，内部看台为异形框 架结构，由角度各异的混凝土斜柱组成，屋面采用ETFE和PTFE膜结 构，国内外无先例、无相关技术标准和规范，工程建造需解决一系 列重大技术难题。4钢结构膜结构局部剖面图框架结构预制看台桩基 2. 工程建造难点? 难点1： – “鸟巢”肩部14000t大尺度箱型扭曲钢构件，与大型柱脚等复杂节点 设计加工国内外没有先例。 ?无固定线形大断面 （1200mm× 1200mm）空间 箱型扭曲构件 ，每根构件弯 扭程度各不相同，国内外没 有应用先例。 ?其几何构成数学模型建立、 放样、加工制作等技术均属 空白。 ?需要研究此类构件及多杆 件交汇复杂节点的力学性能 和开发设计方法。6 2. 工程建造难点 ? 难点2： – “鸟巢”特大跨度复杂钢结构安装没有先例，安全质量风险极大。?鸟巢的特殊结构形式和安装程序需要模拟仿真分析，现有软件的分析方法和手段与实际仍有较大的差距。?4000个高空安装接口连接、在19℃±4℃条件下结构整体合龙及6万平方米14000吨钢屋盖支撑卸载史无前例，需研发相应技术。?为保证“鸟巢”钢结构安装精度和建筑效果，需要建立高精度测量控制网和构件拼装、安装的高精度测控，特别是实时获取已安装构件的接口位形并适时消纳偏差，需要研究相应的测控技术。7 2. 工程建造难点? 难点3： – 钢结构整体合拢质量要求高，实施难度大。 ?由于鸟巢为空间“编织”结构， 所有安装误差、焊接及温度变 形均累积到4条合拢线、128个 合拢口、而采用焊缝合拢对合 拢口间隙和错边有严格要求。 ?设计要求合拢温度19℃±4℃， 需解决合拢过程中结构本体温 度实时监测。 ?在北京地区8月份实施合拢、 满足合拢温度时间不足3h、而 完成合拢焊接至少14h。8 2. 工程建造难点? 难点4： – 卸载技术要求高。6万m2 、14000t钢屋盖支撑卸载史无前例，卸载点 78个、最大支点反力300t，整体分级同步卸载、同步精度3mm。78个支撑点布置图卸载动画9 2. 工程建造难点? 难点5： – 如何保证造型复杂、体型庞大鸟巢钢结构的安装精度和建筑效果， 而且该结构为空间编织结构、施工误差很容易累积和传递，需要建 立高精度的测量控制网和构件拼装、安装的高精度测控，特别是实 时获取已安装构件的接口位形，以指导构件的地面拼装和高空安装， 及时消纳各种误差对于保证安装质量和进度具有极为重要的作用， 需要研究相应的测控技术。难点6： – 工期紧、工程建设管理复杂，管理要求高。有效工期仅4年；国际、 国内分包单位100多家，协调管理与控制难度大；管理对象复杂，砼 结构没有标准层和标准段，钢结构上万构件中相同构件仅2根；管理 要求高，总承包商要管到每一块钢板、每一条焊缝、每一个焊工的 动态变化。?10“鸟巢”采用的六大数字化建造技术 （1）三维建模及仿真分析技术 （2）工厂化加工技术 （3）机械化安装技术 （4）精密测控技术 （5）结构安全监测与健康监测技术 （6）信息化管理技术11 （1）三维建模及仿真分析技术? 基于CATIA的三维模型设计 – 在国家体育场的设计中，国内建筑行业首次引入CATIA 软件，解决 了复杂建筑的空间建模问题。12 （1）三维建模及仿真分析技术? 扭曲构件的几何构型与放样 – 首次提出任意曲面扭曲薄壁箱形构件的几何投影生成法，开发了具 有自主知识产权的异型构件制作软件。扭曲构件综合控制设计方法展平放样图扭曲箱形构件13 （1）三维建模及仿真分析技术? 复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术 – 钢结构总体安装方案比选：对整体提升、滑移、分段吊装高空组拼 方案（简称散装法）和局部整体提升等方案进行了比选，最终采用78 个支撑点的高空散装方案。钢结构主结构安装流程钢结构安装过程模拟14 （1）三维建模及仿真分析技术? 复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术 – 钢构件安装：施工前选择典型吊装单元，对构件形心和吊耳设计、 构件翻身和吊装中的应力和变形、构件安装临时稳固措施、构件安 装次序等进行了模拟分析。桁架翻身吊装过程的变形桁架翻身吊装过程的应力次结构安装重型吊耳设计15 （1）三维建模及仿真分析技术? 复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术 – 钢结构整体合龙：从