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北京市朝阳区CBD中心区Z15地块(我国尊大厦)项目,西侧与北京现在最高的修建国贸三期对望,建成后将集作业、多功用中心等功用于一体。本项目施工总承揽单位为我国修建股份有限公司和中建三局集团有限公司联合体,工程为首幢在抗震八度设防的高设防烈度区域超越500米的超高层修建,建成后作为北京市新的地标性修建,社会影响大。于2011年9月12日左右开工,2016年末封顶,估计总投资达240亿元。

项目难点

(1)工期严重:本项目工期仅为62个月,在同类超高层项目中工期最短。修建功用杂乱且专业单位很多,对工程的进展计划办理提出十分高的要求。

(2)工艺杂乱:土建、钢结构、装饰装饰、机电专业等都存在规划杂乱节点的问题,施工工艺超惯例且存在多专业间的相互影响。

(3)参建方多、和谐难度大:本工程为超高大型项目,施工进程多专业、多工种的穿插规划、施工办理、立体作业状况十分遍及,给施工总承揽单位的和谐办理作业带来较大难度。

(4)质量要求高:考虑到大厦未来的用处和定位,制作方对质量要求十分高。在满意功用的根底上,对细节的高规范使得大厦规划和施工进程优化作业量大大添加,并需求选用预制化的手法进步质量。

运用方针

我国尊大厦项目选用全生命期的BIM运用,依照规划阶段全面介入、施工阶段深度运用、运维阶段增值创效的理念,削减规划、规划、制作、运营等各个环节之间交流妨碍,进步功率、节省本钱、削减拆改。

工程概略

北京中心商务区中心区的标志性超高层修建项目——我国尊大厦,工程场所坐落北京市朝阳区东三环北京商务中心区(CBD)中心区Z15地块,修建面积约43.7万m2(地上约35万m2,地下约8.7万m2)。首要修建功用为作业、观光和商业。该塔楼地上108层,地下7层(部分设夹层),修建高度528m,外概括尺度从底部的78m×78m向上渐收紧至54m×54m,再向上渐扩大至顶部的59m×59m,似古代酒器“樽”而得名。

工程首要结构体系由外框筒和中心筒组成,其间外框筒由巨型柱、巨型斜撑、转化桁架以及次结构组成。巨型柱坐落塔楼角部,贯穿至结构顶部,并在各区段别离与转化桁架、巨型斜撑衔接。巨型柱底部截面形状为多边形,中部及上部为矩形,选用多腔钢管混凝土柱。在设备层及流亡层共设置8道转化桁架,其杆件截面选用焊接箱形截面。巨型斜撑沿各区外皮设置,也为焊接箱形截面。次结构包括重力柱和外环梁,均为焊接H形截面,其仅承当本区重力荷载,不参加全体抗侧。

巨型外框筒修建-结构一体化规划

我国尊大厦外概括的水平截面形状为倒圆角的正方形,并沿着高度滑润收放,其外完结面几许操控尺度见图2。巨型外框筒的外操控面选用分段折面的办法,既能够较好操控巨型外框筒与修建外完结面的间隔,又可下降结构自身的加工难度。


图2 外完结面几许操控尺度

巨型柱从根底顶面(-31.3m)至106层(503.2m)的截面办法依据必定的规矩进行改变,其具有三种截面办法:1)7层以下(-31.3~43.15m)为4根八边形截面,截面面积约为63.9m2;2)7~19层(43.15~98.65m)为8根六边形截面,截面面积约为19.5~21.3m2;3)19~106层(98.65~503.2m)为8根矩形截面,截面面积约为19.2~2.56m2。巨型柱共设置12个操控转机标高,具体见表1。



为使结构受力最优,要求12个操控转机标高方位对应的巨型柱截面形心都坐落竖直面γ内,此面与水平或竖直夹角为27°,如图3所示。


图3 巨型柱截面暗示

归纳巨型柱12个操控转机标高方位截面形心共于竖直面γ内、角点(P,P′点)接连、每层巨型柱角点与外完结面的间隔不小于500mm(底部为1200mm)等3个条件,终究承认巨型柱的几许定位。其仰望定位图如图4所示。


图4 巨型柱仰望定位图

在承认外框筒外操控面及巨型柱外概括后,能够承认转化桁架、巨型斜撑及次结构等定位。此处操控的意图是各构件之间的衔接要做到平齐对接,防止呈现错边,而且便利加工和装置。整个塔楼由8道转化桁架分成了9个区段,每个区段生成的规矩是一起的,不同的仅仅巨型柱歪斜的程度,本节仅选取典型区段进行介绍,如图5所示。


图5 外框筒典型区段暗示

转化桁架、巨型斜撑及次结构的外皮均与外框筒外操控面平齐。转化桁架弦杆、巨型斜撑等构件与巨型柱衔接方位均需求设置水平加劲肋,且结合与巨型柱转机标高方位的联系,转化桁架弦杆的截面办法操控为平行四边形截面(图6(a)),而没有选用惯例截面办法(图6(b))。


图6 转化桁架截面生成计划


例如截面尺度为800×700,表明截面笔直高度为800mm,沿水平向宽度为700mm,此截面界说规矩可认为由相距800mm的一对水平面和平行于巨型柱外操控面、水平间隔(非笔直间隔,下同)为700mm的一对斜面,所围区域作为弦杆概括尺度。

转化桁架腹杆的截面界说规矩也参照弦杆的截面界说规矩,例如截面为900×700的斜腹杆,由相距900mm平行于腹杆轴线,且都笔直于竖直面的一对斜面和平行于巨型柱外完结面、水平间隔为700mm的另一对斜面,所围区域作为斜腹杆概括尺度。角部桁架弦杆与腹杆的生成规矩与转化桁架的生成规矩也根本一起。

巨型斜撑的生成规矩与转化桁架腹杆的生成规矩相似。略有不同的是转化桁架的斜腹杆、弦杆与巨型斜撑轴线交点标高与外框筒转机标高不在同一标高(相差半个弦杆高)(图7)。为避开上述问题,巨型斜撑截面生成计划按如下计划进行:例如1 600×900截面,取平行于巨型斜撑轴线、相距1 600mm且笔直于竖直面的一对斜面,和平行于下概括面、水平间隔为900mm的一对斜面,所围区域作为巨型斜撑概括尺度。


图7 巨型斜撑节点定位暗示

次结构的空间定位首要以剖析重力柱为主。重力柱的定位与幕墙玻璃分格对应,幕墙分格规矩则是以外完结面为根底,依照加强层修建完结面标高水平剖切出其对应的幕墙概括线,等分为128份(图8),从而得到各层的幕墙分格点。


图8 重力柱中心线定位

然后在外完结面每6个分格点取一格点再投影到转化桁架上弦、下弦中心线上。衔接相邻两道转化桁架上、下弦的交点即为重力柱中心线定位,衔接每道转化桁架上、下弦的交点即为转化桁架竖腹杆中心线定位。在承认重力柱轴线定位之后,以平行于轴向且笔直于竖直面的一对斜面与平行于外框筒外完结面的一对斜面所围区域作为重力柱外概括,重力柱选用焊接H形截面,以便施工。

整个外框筒结构构件的截面生成规矩能够用如下模型进行形象阐明:剪切刚度很小而曲折刚度很大的结构,在一对水平力效果下,发作剪切变形之后的形状,作为我国尊大厦外框筒结构的构件截面的首要办法,而承认截面歪斜的程度首要依据各段外框筒外完结面的歪斜程度,如图9所示。


图9 截面生成原理



桩筏根底规划

工程根底办法为桩筏根底。桩筏体系可了解为是地基土-桩-筏板相互效果的一个有机全体。本工程桩根底规划运用年限为50年,耐久性100年;修建桩基规划等级甲级,安全等级为一级;首要抗震功能方针为桩身强度满意中震弹性和大震不屈从要求。工程桩首要包括三种类型:坐落中心筒和巨型柱下P1型(桩径1 200mm、桩长44.6m);塔楼下其他区域P2型(桩径1 000mm、桩长40.1m);塔楼与纯地下室间过渡桩P3型(桩径1 000mm、桩长26.1m,为边际过渡桩),桩位安置见图10。


图10 桩位安置


工程桩P1和P2以第层卵石、圆砾为桩端持力层,要求进入持力层的深度不小于2.5m。纯地下室部分选用天然地基。一切工程桩均选用桩侧桩端组合后注浆工艺。

桩筏根底规划整体思路:考虑桩筏协同效果(图11),按变形操控条件合理挑选桩端持力层,优化规划桩长、桩径和桩距离。桩根底结构规划核算应考虑上部结构、筏板根底和地基(桩与土)一起效果剖析。经过反复比选,终究将超高层主塔楼与裙房之间的沉降后浇带予以撤销,完结了桩筏根底规划的立异。桩与筏板根底联合变调平规划的设想与技能思路如图12所示。

数值剖析得出的基底反力在主楼区域约为150kPa;上部结构传递到根底底面的均匀压力值约1200kPa;桩间土承当的荷载约为总荷载的12.5%。


图11 桩筏一起作业暗示图



图12 桩与筏板联合变调平规划概化暗示图

悉数工程基桩施工完结今后,经过单桩静载荷实验进行了工程桩承载力查验,其Q-s曲线如图13所示。检测结果表明桩基施工质量杰出,100%为Ⅰ类桩,为完结规划设想奠定了坚实的根底。


图13 工程桩Q-s曲线


BIM在“我国尊”中的运用

1.BIM运用内容

以处理问题、发明效益、削减糟蹋为根本起点,项目各参建单位从全进程的BIM作业下手,饯别了一系列BIM运用。项目施工阶段在惯例BIM运用根底之上,团队立异了大厦超精度的深化规划、超难度的施工模仿、超体量的预制加工、全方位的三维扫描等深度运用。

(1)图纸审阅及优化:与传统二维图纸审阅合作,穿插审阅图纸并进行改善。

(2)BIM深化规划:依据BIM模型进行各个专业的二维与三维之间的校核,以及各专业之间的三维归纳和谐。

(3)归纳和谐与磕碰检查:在现场施工前对杂乱节点进行归纳和谐与磕碰检查。

(4)施工模仿:挑选重要且有必要的施工计划和要点部位进行工艺和进展模仿。

(5)预制化制作:高精度的BIM模型能够直接与工厂预制化加工结合。

(6)BIM+三维激光扫描:做BIM+三维扫描的运用测验。

(7)轻量化运用:探究依据BIM技能的现场辅导施工和检验办法。

(8)依据BIM模型的才智运维:完结完好的集成化BIM运维渠道办理。

2.BIM运用策划

(1)软件选取计划:项目以Autodesk公司系列软件为根底软件渠道,一起为合作钢结构、幕墙、装饰等专业的特别需求,在部分区域用Tekla、T-fas、Rhino等软件进行建模。终究一切专业模型需求导入Navisworks轻量化渠道进行归纳运用。

(2)安排架构与分工:在施工阶段,由于分包单位很多,施工总承揽单位专门设置BIM办理部并牵头安排项目BIM作业,对各分包进行BIM作业和谐办理,并完结总承揽范围内BIM模型深化和BIM各项运用。施工阶段参加总人数超越120人。一起,为了促进BIM技能在总承揽办理进程中的推行,总承揽办理团队在各个职能部分均装备BIM专员,深化饯别BIM在各职能部分中的运用。

(3)运用次序:在业主方的整体规划下,本项目BIM模型做到完好的流通,施工阶段承继规划阶段的BIM模型,并进行模型深化,替换部分规划模型,添加必要进程信息,终究将模型深度进步至竣工模型规范。终究的竣工模型包括了运维所需求的一切信息,并终究用于依据BIM模型的可视化运维体系。

— BIM施行进程 —

1.BIM运用预备

(1)准则预备:由于参建方很多,需求一致的办理规范和技能规范对BIM作业进行约好,确保BIM作业在不同单位之间和谐推动。别的,项目在规划初期,就现已完结了第一版依据本项目实践状况的《我国尊项目BIM施行导则》,导则是本项目一切参建人员的BIM举动准则和技能攻略。跟着项意图推动不断完善导则,添加对应的BIM作业方针、流程和要求。

(2)人员预备:依据导则的规则,一切参加单位,须运用指定的软件。对一切参建方人员,各层级BIM团队选用会集训练、发放材料等手法,确保项目团队熟练把握相关软件的运用,一起要求事务部分把握能够满意实践作业需求的根本模型操作才能。

(3)技能预备:为了到达全员运用BIM的方针,项目在软硬件方面为职工进行全面装备,并确保每个部分至少有一台作业站或同等级电脑。针对现场办理作业,项目BIM办理部将一切模型进行轻量化,并定时更新,其他各部分办理人员能够便利导入装备的移动终端,进行模型现场运用。而模型中的信息,也会依据最新的现场需求进行新增和更新,确保模型运用的时效性和精确性。

2.BIM运用进程

(1)图纸审阅及优化:依据计算,施工图规划阶段,共对北京院完结五轮规划效果报审。由业主单位、参谋单位、施工单位提出审阅定见11981项。其间对施工图的BIM复核24批次,处理了各种规划问题4959项,大幅下降施工进程中因磕碰、拆改及因设备未选定而构成的本钱糟蹋和工期延误问题发作的概率。

(2)BIM深化规划:依据我国尊项目要求一切专业全面运用BIM深化规划的总准则,以及要求模型与图纸同步提交,确保深化图纸质量和模型的及时性,项目部打开了各专业的BIM深化规划作业。

1)结构深化:钢结构一切构件均选用三维规划,而且精度到达加工等级。一起将钢结构与钢筋的杂乱穿插节点进行了完好模仿,在现场施工前,将节点优化计划表达在图纸中。深化效果直接用三维办法表现在图纸会审中,并用于施工三维可视化施工交底,协助参建人员了解杂乱工艺和节点。对规划单位供给的BIM模型进行二次结构的深化,包括添加结构柱、圈梁、过梁及墙留洞。深化进程中完结与机电模型的和谐,在模型中精确预留穿墙洞口方位,生成留洞图,防止讹夺。

2)机电深化:在规划单位供给的机电模型根底上进行深化规划,使用BIM可视化的优势,在三维环境中对机电不同体系打开归纳排布。深化规划进程中,机电专业制作了很多的BIM构件。设备构件按导则要求一致命名,并依据模型信息详表将信息完好导入模型,在完结机电设备合理排布的根底上,还为未来大厦的才智运维供给数据根底。

一起对原规划水泵安置杂乱、水泵支管不整齐、检修空间不合理等问题进行优化。水泵房内管道经过计划优化后,将现场焊接办法调整为工厂预制化加工、现场拼装的施工计划,削减现场焊接会引起漏水、差错等问题的呈现。

机电设备排布深化

3)装饰装饰深化:项目部树立了很多的装饰族文件,并以此完结了一切楼层的地上、墙面、吊顶模型。进程中关于吊顶吊杆、石膏板墙分缝、地板板块排布等进行一致的三维规划,而且能够直接输出归纳排布图。在大堂等精装饰区域,选用Rhino进行造型参数化规划,并辅佐计划选型。很多异形构件可经过BIM模型直接进行工厂预制化加工。

装饰构件深化

4)幕墙深化:幕墙专业使用BIM模型承认单元板块分隔和定位,树立幕墙加工模型,直接生成施工节点详图。别的,幕墙BIM模型能够完结直接进入数控机床进行加工出产,确保幕墙异型曲面的加工精度。

幕墙BIM深化并出图

(3)归纳和谐与磕碰检查:使用全专业的高精度BIM深化模型,并依据相同的规范格局,项目各专业之间的超细度归纳和谐能够真实做到深化规划的有用性、及时性和可施行性。归纳和谐陈述作为正式的和谐文件,分区域下发各相关专业部分和分包单位,很好地处理了实践规划抵触问题。在定时安排的和谐例会上,针对模型中发现的问题,能够一起在模型中处理模型和现场问题。针对某一区域的多轮归纳和谐,一般能够将规划图纸及模型中的错、碰、漏、缺发现并处理80%以上,有用进步深化图纸的规划质量,并坚持专业间穿插部位的合理规划,削减现场拆改。

多专业模型归纳和谐

(4)施工模仿:施工阶段的施工模仿是对施工计划、工艺的再验证,并进行细节优化。项目对施工进程中的严重计划进行完好且精细化的模仿,归纳考虑工艺办法、时刻、空间等要素,完结大型计划的归纳模仿,并在施行前进行专项计划证明和三维预演,发现归纳环境下躲藏的对立,并提早处理,终究运用完善的三维施工模仿办法进行技能交底。

(5)预制化加工:项目多专业饯别预制化、装配式制作,其间要点运用在异形装饰构件、机电预制立管、组合桥架、幕墙等专业。经过信息化办理渠道对构件的下料、运送、装置进行全进程办理,优化排版取料次序,实时更新材料精确方位,削减材料糟蹋。

(6)BIM+三维激光扫描:项目对每一个楼层都打开了三维扫描作业,完结了悉数108层的结构扫描和首要装饰、机电设备间的扫描,仅原始点云数据量现已超越2TB。后期将作为工程进程材料的一部分,辅佐业主进行运维办理。

点云代表实践,BIM模型为虚拟。归纳在一起剖析规划是否正确,施工是否存在差错。经过点云数据打开磕碰检查更具有真实性,防止了由于现场差错构成下一道工序无法装置的状况发作。经过扫描点云数据与BIM模型差错陈述的大数据剖析,能精确捕捉质量操控的关键部位,有针对性的进行纠偏,为工程质量办理供给了新思路。

点云数据与机电深化模型整合

(7)轻量化BIM运用:项目收购了30余台iPad用于施工办理,掩盖深化规划、现场办理、质量操控等各事务的BIM运用,明显进步现场办理功率。现场办理人员脱节带着很多图纸的传统,一起归纳全专业的模型更简单了解现场装置是否精确,也弥补了工程师的专业偏科的局限性。

(8)依据BIM模型的才智运维:BIM处理了图纸办理难、保管难、仿制难、查找难等问题,经过BIM完结全方位三维场景调查,经过鼠标点击BIM模型即可检查设备的具体信息,更能在设备发作毛病时,同步调出备品备件信息及处理计划。为了完结完好的BIM运维办理,集成化的运维渠道必不可少。由制作单位牵头,指定专业团队研制的运维渠道逐渐搭设和完善,进一步将机电设备、门禁体系等进行挂接,完结实时动态显示、长途操控等需求。跟着需求的进一步完善,体系将逐渐落地,实践才智运维。

— BIM运用总结 —

1.项目实践运用问题的运用效果总结

(1)项目各参加方全面运用BIM技能,完结我国尊大厦制作全进程运用中的BIM信息交流接连性的要求,在国内初次完结BIM模型从规划到施工再到运营的流通和传递,防止了屡次建模的资源糟蹋。选用BIM进行规划,在规划及施工阶段累计发现12500余个问题,很多削减了可能发作的拆改和返工。据开始计算,现场改变数量较同类超高层下降70-80%。(被迫改变占比更低)。

(2)在施行进程中,各参建方使用BIM技能在可视、和谐、模仿的优势,有用的进步规划质量和功率,进步项目办理水平,促进项目节能减排、绿色环保作业的打开。据开始测算,结合BIM对修建空间进行的优化,为大厦添加了超越7000平方米的运用面积;优化了超越20个大型设备用房的机电排布,使物业运维愈加快捷;很多构件完结场外加工或预制出产,有用削减现场扬尘及污染,发生修建废物仅为LEED金级鉴定规范的10%。

2.BIM运用办法总结

(1)我国尊项目在BIM饯别进程中,逐渐发展出一套依据BIM的超高层办理流程和办法,在多单位协同、规范化模型传递、处理实践问题等方面起到杰出效果。《我国尊项目BIM施行导则》现已升版至第6版,其间不只包括全面的技能方针规则,更有一套适用于本项意图BIM施行流程,具体规则BIM模型在不同阶段应完结的操作,在此根底上构成一套可在其它项目复用的BIM办理办法。

(2)项目BIM人员也参加了多项当地规范、职业间数据交融规范、企业规范等BIM规范的拟定作业,将我国尊项目BIM运用进程中的经历和效果融入其间,为整个职业的办理晋级做出奉献。

(3)BIM人才培育总结:我国尊项目一切BIM专职和参加人员超越200人,在不同的运用领域培育了一批有BIM实践经历,一起又具有专业才能的工程师。准则上,项目BIM人员需求是专业工程师身世,自身具有专业知识后再学习BIM技能和理念,用于处理实践问题。这些职工并不局限于专职BIM办理人员,更多的是事务部分的主干。这样的培育办法,真实培育出一批把握BIM与专业运用的复合型人才,而不只仅一些少量会操作BIM软件的操作人员。

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