來源：建筑技術(shù)雜志社中國電科科技創(chuàng)新園為辦公類綜合建筑，由L07-A座、L07-B座、L07-C座及3座塔樓之間的展廳裙樓組成，為鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)部分主要包括地下部分型鋼勁性柱和3座塔樓內(nèi)的框架鋼柱、鋼梁及裙房展廳大跨度鋼梁、鋼柱。主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型包括焊接十字形鋼、焊接箱形鋼和焊接H型鋼，總用鋼量約1萬t。鋼結(jié)構(gòu)整體平面如圖1所示。圖1項目鋼結(jié)構(gòu)整體平面示意本項目3個塔樓共用一個整體地下室，地下4層，地上部分為L07-A棟地上17層，標(biāo)高63.000[gf]2009[/gf]m；L07-B棟地上15層，標(biāo)高55.000[gf]2009[/gf]m；L07-C棟地上17層，標(biāo)高62.000[gf]2009[/gf]m。塔樓間裙房展廳地上3層，標(biāo)高20.000[gf]2009[/gf]m。鋼結(jié)構(gòu)整體立面如圖2所示。圖2鋼結(jié)構(gòu)整體立面示意1傳統(tǒng)大型鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)重點及難點本工程為典型大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，體量巨大，工期緊張且受到新冠疫情影響，對施工造成了許多困難。（1）本工程體量大，工期管理難度大，疫情防控形勢嚴(yán)峻，加大了工程進(jìn)度壓力。（2）基于BIM的多元數(shù)據(jù)交付運維管理要求高。本工程體量大，周邊環(huán)境復(fù)雜且工期緊張，傳統(tǒng)管理手段難以滿足組織規(guī)劃與管理要求，其設(shè)計、施工與運維階段管理相對獨立，有效數(shù)據(jù)與完整信息化模型難以連續(xù)傳遞，后期運維平臺缺乏前期數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，難以進(jìn)行整體管理。（3）項目建設(shè)要求高，整體組織策劃與管理難度大。既需考慮建筑的全壽命周期與各方的參與者，也要兼顧建造過程中各類社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的風(fēng)險，綜合實現(xiàn)建造目標(biāo)，需從合同管理，成本管理，技術(shù)管理及全面風(fēng)險管理等方面進(jìn)行管理策劃。（4）信息化技術(shù)的發(fā)展對工程項目智能建造水平提出了更高要求（5）主體部分鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點復(fù)雜，質(zhì)量管控要求高。2基于BIM的智能建造技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點基于上述對施工重難點的分析，結(jié)合以BIM為主的現(xiàn)代信息化技術(shù)，應(yīng)用基于BIM的大型鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧建造技術(shù)，其關(guān)鍵點如圖3所示。圖3基于BIM的大型鋼結(jié)構(gòu)建筑智慧建造技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵點3基于BIM的智能建造技術(shù)應(yīng)用3.1基于BIM的協(xié)同設(shè)計與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備3.1.1基于BIM與增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的協(xié)同設(shè)計現(xiàn)階段BIM用于施工階段，為保證整個鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的質(zhì)量，應(yīng)從設(shè)計階段開始重視鋼結(jié)構(gòu)建筑細(xì)節(jié)。進(jìn)行BIM的正向設(shè)計可充分發(fā)揮BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行展示，建立基于BIM與增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的協(xié)同設(shè)計平臺，以此進(jìn)行多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計。將BIM技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，先用Revit搭建建筑模型，再對BIM建筑模型進(jìn)行輕量化處理，導(dǎo)入AR軟件，將BIM模型通過移動設(shè)備投影在真實桌面上，通過移動設(shè)備對模型進(jìn)行瀏覽并對AR軟件進(jìn)行二次開發(fā)，使其連接BIM模型，通過云端處理實現(xiàn)多終端同時查看與編輯。在空間中反饋出的BIM模型，可輔助各專業(yè)設(shè)計人員對完整的BIM模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，更好地討論復(fù)雜節(jié)點與精確構(gòu)件的深化細(xì)節(jié)，應(yīng)用手機(jī)等移動終端來展示、修改與更新模型，方便設(shè)計人員隨時交流。BIM+AR技術(shù)生成的模型與可視化交底，可用于施工人員的教育。每個施工人員的任務(wù)可通過頭戴式設(shè)備及時傳達(dá)，還可使施工人員看到組裝物件的虛擬正確位置。施工人員正確完成組裝后，下一個正確位置又以虛擬標(biāo)記的方式顯示出來，有效提高了各專業(yè)的協(xié)同作業(yè)效率，減少設(shè)計錯誤與失誤的出現(xiàn)幾率。3.1.2全階段有效數(shù)據(jù)庫的搭建為實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑全生命周期的智能建造，需將設(shè)計、施工與運營維護(hù)階段綜合進(jìn)行考慮，提前設(shè)計各階段的平臺架構(gòu)，掌握各階段所需傳遞和使用的有效數(shù)據(jù)類型，自設(shè)計階段即開始籌備有效數(shù)據(jù)庫，在設(shè)計與施工階段交接的同時完成下一階段所需信息數(shù)據(jù)的交付，尤其是在設(shè)計與施工階段積累的數(shù)據(jù)交付，可方便運維平臺對數(shù)據(jù)的調(diào)取與運用。通過搭建數(shù)據(jù)庫，連接3個階段，形成完整的大型鋼結(jié)構(gòu)全過程智慧建造體系（圖4）。圖4全階段有效數(shù)據(jù)庫的搭建圖4中對各平臺架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計后建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口?，F(xiàn)目前常用的數(shù)據(jù)庫有按列存儲型數(shù)據(jù)庫HBase，以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL。本文使用MySQL工具搭建數(shù)據(jù)庫，規(guī)定一個唯一標(biāo)識一組數(shù)據(jù)的主鍵，按智慧施工管理平臺對設(shè)計階段的數(shù)據(jù)要求、自身運轉(zhuǎn)所需數(shù)據(jù)要求及運維平臺所需數(shù)據(jù)要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)需求設(shè)計；按照需求對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計，篩選與存儲有效數(shù)據(jù)，冗余數(shù)據(jù)刪除，完成整個體系有效數(shù)據(jù)的傳遞。3.2基于BIM的多維施工過程信息化管理3.2.1鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝及施工信息化管理針對本項目大型鋼結(jié)構(gòu)施工的重點與難點，采用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝工作，通過鋼結(jié)構(gòu)的深化加強(qiáng)精細(xì)化程度，優(yōu)化連接節(jié)點，減少鋼結(jié)構(gòu)間的空間問題；使用BIM軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝，可直觀觀察鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點的連接與安全問題，輔助進(jìn)行遴選施工方案，節(jié)省返工成本，同時生成拼裝模擬動畫，作為后續(xù)教學(xué)和指導(dǎo)備用的參考資料，圖5為鋼框架柱與斜撐節(jié)點BIM模型與現(xiàn)場鋼柱。（a）（b）圖5鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼器（a）鋼框架柱與斜撐節(jié)點BIM模型；（b）鋼柱基于BIM技術(shù)聯(lián)合各項新技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工過程智能安全監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，對鋼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、三維可視化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成，可實現(xiàn)荷載與環(huán)境監(jiān)測、結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)局部相應(yīng)監(jiān)測、施工全過程可視化安全監(jiān)測與視頻安全監(jiān)控等功能。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可將現(xiàn)場施工過程中進(jìn)度、質(zhì)量、安全等視頻圖像數(shù)據(jù)直觀地顯示在三維模型上。管理者在系統(tǒng)三維場景中點擊相應(yīng)的攝像頭，即可顯示三維的視頻監(jiān)控內(nèi)容。在視頻系統(tǒng)接口支持下，接入施工現(xiàn)場的實時視頻，可實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的遠(yuǎn)程安全管理，并可在BIM模型中將視頻和構(gòu)件進(jìn)行管理，實現(xiàn)在三維環(huán)境下“所見即所得”的現(xiàn)場管理?；贐IM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝及施工管理，可以輔助遴選鋼結(jié)構(gòu)最優(yōu)方案，實現(xiàn)建筑的標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化，有利于保證工期，并為運維階段提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。3.2.2綠色施工管理（1）環(huán)境保護(hù)。根據(jù)環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，本項目施工環(huán)境進(jìn)行 PM2.5、PM10、噪聲和溫濕度等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測管理及記錄，利用基于BIM的智慧施工管理平臺無縫接入現(xiàn)場各類需監(jiān)測的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過專業(yè)云計算技術(shù)對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行超標(biāo)報警、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)留存。利用基于 BIM的施工智慧管理平臺系統(tǒng)將噴淋、廣播、環(huán)境監(jiān)測3套系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)自動噴淋降溫降塵，并對部分主體結(jié)構(gòu)起到養(yǎng)護(hù)作用。（2）節(jié)材與材料資源利用。通過BIM技術(shù)對本項目的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等進(jìn)行工程量統(tǒng)計及對比分析，輔助工程成本管控，避免材料的浪費。結(jié)合智慧工地平臺的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)協(xié)助現(xiàn)場管理部門調(diào)配施工機(jī)械、編制材料計劃，根據(jù)施工進(jìn)度、庫存情況等合理安排材料的采購、進(jìn)場時間和批次，減少庫存，提高施工效率。（3）節(jié)水與水資源利用。能耗監(jiān)測系統(tǒng)將工地的水表進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，方便管理部門高效管理能源消耗，減少水資源的浪費。將屋面智能降溫系統(tǒng)設(shè)置在管理人員生活區(qū)，該系統(tǒng)由溫度感應(yīng)器、噴淋裝置、液位感應(yīng)器、雨水回收池組成，在高溫季節(jié)屋內(nèi)溫度傳感器可監(jiān)測室內(nèi)溫度，發(fā)現(xiàn)超過設(shè)定溫度可自動觸發(fā)噴淋，屋面雨水回收系統(tǒng)會進(jìn)行水回收，提高水資源的利用率。（4）節(jié)能與能源利用。利用空氣能熱泵節(jié)能環(huán)保、智能控制的特性，在臨建區(qū)域利用空氣能空調(diào)機(jī)控制熱水用量，節(jié)約電能。（5）節(jié)地與土地資源保護(hù)。利用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維場地布置模型，并實施動態(tài)管理，根據(jù)本項目功能分區(qū)集中布置，合理規(guī)劃，在施工階段按施工總平面圖要求展示臨時設(shè)施、道路、排水、機(jī)械設(shè)備和材料堆放等占用的場地，減少或避免臨時建筑拆遷和場地搬遷。應(yīng)用BIM模型進(jìn)行道路規(guī)劃，充分利用擬建道路為施工服務(wù)，模擬各種車輛機(jī)具設(shè)備進(jìn)出場和消防安全疏散要求，方便場內(nèi)運輸。（6）人力資源節(jié)約與保護(hù)。應(yīng)用勞務(wù)實名制管理系統(tǒng)——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集成各類智能終端設(shè)備對現(xiàn)場勞務(wù)人員實現(xiàn)高效管理的綜合信息化系統(tǒng)。實現(xiàn)工人實名登記、安全教育、考勤管理、人員定位、工資監(jiān)管、現(xiàn)場管理及各模塊的統(tǒng)計分析等，提高用工管理能力，根據(jù)工程進(jìn)度計劃編制人員進(jìn)場計劃，合理投入作業(yè)人員。3.2.3三維掃描竣工模型集成為使大型鋼結(jié)構(gòu)施工階段最終的BIM信息模型更完整，應(yīng)在竣工驗收階段對現(xiàn)場細(xì)節(jié)進(jìn)行添加與記錄，對竣工數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，形成完整BIM信息模型。將BIM與三維掃描、聯(lián)合混合現(xiàn)實技術(shù)，直觀展示BIM模型與現(xiàn)場狀況的差別，并可提示驗收標(biāo)準(zhǔn)及修正方法，輔助驗收與問題處理工作，通過三維掃描技術(shù)記錄現(xiàn)場驗收情況，并將與BIM模型進(jìn)行集合，形成完整的BIM竣工模型，為運維階段積累數(shù)據(jù)。BIM與三維掃描、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融合，可輔助工程質(zhì)量檢查、快速建模、減少返工，還可完整地記錄工程現(xiàn)場的復(fù)雜情況，使竣工模型更加完善，形成的BIM竣工信息模型將作為運維階段工作的基礎(chǔ)。3.3少人化智能建造為抵抗疫情等突發(fā)災(zāi)難狀況造成的人員安全管理挑戰(zhàn)和人員短缺造成的拖延工期嚴(yán)峻狀況，需對傳統(tǒng)建設(shè)模式進(jìn)行更新，利用信息化技術(shù)及智能設(shè)備，逐步實現(xiàn)少人化甚至無人化智能建造模式。3.3.1智慧工地管理平臺系統(tǒng)整體架構(gòu)本項目為大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，基于BIM技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等信息化技術(shù)，以及運用建筑施工機(jī)器人，搭建智能工地智能管理平臺，實現(xiàn)了對施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的智能管控，對施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量、人員、物資進(jìn)行信息化管理。智慧工地管理平臺的整體架構(gòu)如圖6所示。圖6智慧工地管理平臺的整體架構(gòu)3.3.2平臺功能設(shè)計平臺功能設(shè)計包括信息查詢與管理模塊、BIM模型輕量化集成瀏覽模塊、多維可視化監(jiān)測模塊、鋼結(jié)構(gòu)施工多方協(xié)同管理模塊和智能監(jiān)控模塊，各模塊功能如下。（1）信息查詢與管理模塊提供工程項目的基本資料與組織管理架構(gòu)的查詢和存儲。（2）BIM模型輕量化集成瀏覽模塊用于實現(xiàn)平臺中的BIM模型瀏覽，包括整體模型和分專業(yè)模型，以及鋼結(jié)構(gòu)的拼裝模擬、復(fù)雜節(jié)點施工模擬與現(xiàn)場漫游等展示。（3）多維可視化監(jiān)測模塊，接收現(xiàn)場各監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過云計算等技術(shù)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在平臺中展示分析結(jié)果并進(jìn)行閥值超限報警，便于管理人員的及時管控。（4）鋼結(jié)構(gòu)施工多方協(xié)同管理模塊，對現(xiàn)場及平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提供安全、進(jìn)度、質(zhì)量、物資以及人員管理。（5）智能監(jiān)控模塊將進(jìn)出場車輛監(jiān)控、安全設(shè)備監(jiān)控、人員監(jiān)控及施工狀態(tài)監(jiān)控等進(jìn)行集成，對現(xiàn)場狀態(tài)進(jìn)行實時查看與存儲，結(jié)合管理關(guān)鍵點進(jìn)行違規(guī)提示，如對進(jìn)場人員穿戴安全帽、反光衣等情況，在平臺中進(jìn)行提示與記錄。3.3.3少人化智能施工根據(jù)基于BIM的智慧工地管理平臺的管控，利用LoRa或NB-IOT等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)傳輸，依靠傳感器、控制元件及智能設(shè)備的連接，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的少人化智能施工。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，施工機(jī)器人的管控與操作逐漸智能化，可替代部分人力勞動進(jìn)行，如從事重體力的抹灰機(jī)器人、砌磚機(jī)器人、大型機(jī)器人吊臂，以及基于BIM的幕墻放線、鋼結(jié)構(gòu)放樣機(jī)器人。通過RFID技術(shù)，將施工機(jī)器人與平臺相連，在平臺端實現(xiàn)施工機(jī)器人的智能管控，減少對現(xiàn)場施工作業(yè)人力的依賴。4結(jié)束語（1）在大型鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)中可利用BIM的可視化、信息化等特點，搭建BIM協(xié)同管理平臺，用直觀的方式減小各專業(yè)間的交流障礙。（2）基于BIM的智能建造技術(shù)的參與，會大幅提升大型鋼結(jié)構(gòu)建筑的信息化程度，聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新技術(shù)進(jìn)行信息化智慧管理，優(yōu)化組織管理模式，提高管理效率。（3）應(yīng)用少人化智能建造技術(shù)，減少建設(shè)中的人力依賴，為抵抗疫情及類似情況提供解決方案。（4）應(yīng)用BIM技術(shù)在工程設(shè)計階段、施工階段及運維階段綜合進(jìn)行優(yōu)化及智慧管理，發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，加快推進(jìn)了BIM技術(shù)在新型建筑工業(yè)化全壽命期的一體化集成應(yīng)用。

摘自《建筑技術(shù)》，楊海濱，劉占省，劉軍濤，孟鑫桐，姜兆恒，王治全