BIM技術(shù)知識分享：梁體編碼+智能檢測，實現(xiàn)BIM+數(shù)字孿生價值

特大型裝配式市政項目位于鄭州市主城區(qū)外圍，承擔(dān)城市外圍組團與中心城區(qū)的交通轉(zhuǎn)換功能，由大河路、東四環(huán)、南四環(huán)及西四環(huán)組成閉合環(huán)線，路線全長約90公里。現(xiàn)狀斷面為主線雙八+雙四輻路組成，改造后斷面主線升級為地面雙八+高架雙六形式，地面左右兩邊各增設(shè)35米寬綠化系統(tǒng)，外加雙四的輔路系統(tǒng)。項目需改建地面道路86.3km,新建地面道路7km，新建高架59.2km，共66.3km的高架。沿途節(jié)點共涉及27座立交橋，39對上下匝道出入口，地面平交口151處，跨河橋21座，涉鐵節(jié)點12處，隧道13座。

最大單體市政項目的裝配化施工

該項目無論從建設(shè)規(guī)模，到設(shè)計體量，都堪稱全國乃至世界最大的單體市政項目。設(shè)計圖紙數(shù)量達到400萬余張，連起來可以從鄭州鋪到海南。如此高的設(shè)計體量，使得設(shè)計圖紙的分類、歸檔，設(shè)計信息的提取，都存在極大困難。

此外，該項目擁有全國第一、世界級都市高架系統(tǒng)稱號，其中全線80%的大規(guī)模裝配式橋梁技術(shù)應(yīng)用，更是世界首例，因此該項目有著極高的行業(yè)影響力及社會關(guān)注度，同時也對設(shè)計與施工提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

通過以上難點，設(shè)計者提出采用工業(yè)化3.0時代的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)計與施工全面推行標(biāo)準(zhǔn)化實施要求，目的要為項目建設(shè)期間的綠色、環(huán)保、節(jié)約均能起到積極作用。

在組建項目團隊到現(xiàn)場調(diào)研以及后續(xù)的BIM設(shè)計和應(yīng)用過程中，必須解決的問題是利用BIM模型的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，以打通從設(shè)計到生產(chǎn)再到施工的工程信息有效的傳遞和利用。讓BIM模型真正發(fā)揮其應(yīng)有的工程價值，也在短時間內(nèi)，為工程建設(shè)的推進提供最佳條件。

團隊架構(gòu)方面，根據(jù)以往項目整合期間經(jīng)常出現(xiàn)各種問題的情況，項目在實施過程中，除項目負責(zé)人負責(zé)整體協(xié)調(diào)、資源調(diào)度、總體把關(guān)外，還增設(shè)模型負責(zé)人和應(yīng)用負責(zé)人兩個角色。模型負責(zé)人分階段通過對模型進行整合，階段成果進行校對，在推進過程中保證項目質(zhì)量。應(yīng)用負責(zé)人除安排后續(xù)應(yīng)用工作外，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，對模型創(chuàng)建形式、拆分原則等提出前提條件，模型負責(zé)人根據(jù)實際情況也可反提條件，二者為相輔相成配合發(fā)展的形式。

60天的時間里，兵分兩路踏勘與調(diào)研，一部分人員對現(xiàn)場95平方公里范圍進行無人機傾斜攝影，另一部分人員分別加入到設(shè)計聯(lián)合體、梁場生產(chǎn)單位以及施工單位，從一線現(xiàn)場搜集項目的真實需求出發(fā)，相互探討和學(xué)習(xí)，目的是能夠得以把握項目核心，基于真實數(shù)據(jù)進行建模，模型需符合項目實際需求，從而保障應(yīng)用落地。

圖紙數(shù)字化

通過無人機傾斜攝影，先后264架次的有效飛行，沿途布設(shè)520個高精度像控點，共拍攝34萬張照片，并以之生成95平方公里的高精度、具有真實空間三維坐標(biāo)信息的實景模型。作為三維設(shè)計的基礎(chǔ)資料，設(shè)計師可查看周邊地勘地貌，同時將地標(biāo)性建筑物從傾斜攝影模型中提取分離，確保每個地標(biāo)建筑物可作為一個獨立Z模型對象與工程規(guī)劃、建設(shè)、現(xiàn)狀等要素關(guān)聯(lián)融合。

通過參數(shù)化設(shè)計創(chuàng)建了全線共160公里(地面+地上)的道路與橋梁的真實設(shè)計模型，每一個箱室都做到參數(shù)化變動，通過建立模型進行參數(shù)化修改，直接生成不同的斷面。比如，自主開發(fā)、創(chuàng)建了19種樹種構(gòu)件，并成功將其導(dǎo)入Bentley系列軟件當(dāng)中，豐富了屬于單位自主的植物庫同時也提高了景觀設(shè)計的便捷性。這些便是BIM設(shè)計的好處之一。

BIM為項目帶來的實際價值

僅完成三維設(shè)計是無法滿足該項目的定位與要求，而是應(yīng)用BIM解決工程中的實際問題，為項目帶來實際價值。

凈空分析、碰撞檢查、承擔(dān)埋深校核

首先是橋梁凈空碰撞檢查，通過將道路與橋梁的凈空范圍進行模擬創(chuàng)建，運用BIM軟件自身的碰撞檢查功能進行模擬碰撞。通過軟件篩選，可以自動生成具有實現(xiàn)碰撞節(jié)點的報告，點擊報告即可自動定位到模型中發(fā)生碰撞的位置。

同時，對于橋梁承臺的埋深進行自測，該環(huán)節(jié)是為橋梁設(shè)計人員利用BIM軟件快速完成對承臺埋深是否合理情況的自校。

BIM出圖

關(guān)于出圖，經(jīng)過探索與總結(jié)形成了三維出圖操作手冊，通過對BIM軟件的剖切，生成橋梁施工圖紙。軟件的檢索功能可以自動識別所出具的相關(guān)圖紙，并生成實時的修改目錄。通過對工作空間的部署與調(diào)配，可以將建模人員的工作信息與模型和圖紙實時關(guān)聯(lián)，便于管理及溯源。

在同一圖面，除傳統(tǒng)二維圖面表達外，還可增加三維模型實體展示，該方式將成為新一代設(shè)計成果交付的主流模式。

無人機交通流量分析

利用無人機搭載專業(yè)相機，以深度學(xué)習(xí)的視覺識別技術(shù)為核心，開發(fā)了專屬的交通量統(tǒng)計平臺。對行駛的機動車輛進行拍攝、識別，將獲取的照片上傳至專業(yè)平臺提取數(shù)據(jù)，再整合，可完成無人機自動統(tǒng)計交通量的工作，大量節(jié)省了設(shè)計師現(xiàn)場作業(yè)時間。所統(tǒng)計的交通量數(shù)據(jù)可通過專業(yè)仿真軟件進行仿真模擬，其結(jié)果可導(dǎo)入相關(guān)軟件中與BIM模型相匹配，做到真正的三維設(shè)計與仿真。

梁體編碼

梁體編碼是通過打通設(shè)計、生產(chǎn)、施工全過程信息數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，讓BIM可以真正對各參建方都存在適用性，以打造體系化的工作模式為最終目的。

在設(shè)計過程中，通過對每一片梁體進行實體編碼，相當(dāng)于對每一片虛擬的梁賦予專屬ID。通過專屬ID對每一片梁從設(shè)計到生產(chǎn)加工和現(xiàn)場施工，再到后期的養(yǎng)護運維都可以精準(zhǔn)的定位與管理。這種定位不僅僅限于建成后的快速查找，還包括將建成后的梁體與設(shè)計模型或圖紙建立快速對應(yīng)的聯(lián)系。同時管理也不僅限于對建成后梁體的養(yǎng)護，而是對每一片梁的設(shè)計信息、生產(chǎn)信息、安裝信息、后期養(yǎng)護信息都可以快捷全面地取得聯(lián)系。管理的價值不應(yīng)僅是對眼前的物體，還有更多虛擬的行為與信息。而要實現(xiàn)這個目標(biāo)，從設(shè)計開始就賦予每一片梁體一個永久的ID，是該環(huán)節(jié)的核心。

通過前期對梁場單位的調(diào)研，針對梁場生產(chǎn)時所需的必要數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化的提取和整合，確保兩點之間僅傳送有效數(shù)據(jù)，減少不必要的工作量發(fā)生和垃圾數(shù)據(jù)的傳遞。

梁場單位需專屬的數(shù)字化生產(chǎn)體系，根據(jù)梁體編碼及設(shè)計信息，對每一片梁的生產(chǎn)計劃到儲存運輸進行管理。同時通過添加二維碼，實現(xiàn)將每一片梁的設(shè)計信息及生產(chǎn)信息附加至其對應(yīng)的每一片梁體之上。

施工組織模擬

根據(jù)施工現(xiàn)場收集的施工組織計劃，利用施工模擬軟件(Synchro4D)進行真實的施工模擬動畫，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計到生產(chǎn)再到施工一體化管理方式，提高效率，減少工期，同時也極大程度地降低了管理難度。

可視化施工交底

在實施過程中，利用AR技術(shù)將完成配筋的三維模型與設(shè)計圖紙相關(guān)聯(lián)，并通過移動端在現(xiàn)場進行動態(tài)、立體展示，通過可視化的施工交底，將設(shè)計模型帶入施工現(xiàn)場。

數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

設(shè)計——生產(chǎn)——施工的全過程數(shù)據(jù)傳遞。

總的來說，該項目中貫徹以工程數(shù)據(jù)全過程流轉(zhuǎn)為基本目標(biāo)，創(chuàng)建一種將復(fù)雜事項“切豆腐”式分解至若干“豆腐塊”，再直接發(fā)給買豆腐的人的工作方法，信息傳遞是下游的需求供給，再通過連續(xù)歸納和整理之后形成獨有的工作模式。

利用這種工作模式，實現(xiàn)對物理資產(chǎn)、工藝流程的數(shù)字化表達，同時幫助所有參建人員了解和描述所需的工程信息，進而實現(xiàn)資產(chǎn)可視化。查詢其狀態(tài)并分析，形成資產(chǎn)定位，即數(shù)據(jù)的樞紐。通過為工程數(shù)據(jù)的全生命周期提供高效平臺，進而接近于實現(xiàn)數(shù)字孿生。

對比傳統(tǒng)設(shè)計，該項目的BIM技術(shù)應(yīng)用除提高生產(chǎn)效率等傳統(tǒng)優(yōu)勢外，更高的價值在于管理層面。通過對梁體編碼和智能檢測手段的結(jié)合，第一次實現(xiàn)對全線如此巨大規(guī)模的裝配式橋梁的精細化管理?？梢跃_地得知每一片梁從設(shè)計到加工再到現(xiàn)場安裝的過程中全部動態(tài)，避免了因技術(shù)原因引起的工期和成本浪費，這是傳統(tǒng)設(shè)計手段無法達到的，也是數(shù)字孿生概念的價值所在。

BIM應(yīng)用技術(shù)在建筑行業(yè)的作用逐步上升，有些領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮著無可替代的作用，BIM技術(shù)的出現(xiàn)將引發(fā)工程建設(shè)領(lǐng)域的第二次數(shù)字革命。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)知識分享：梁體編碼+智能檢測，實現(xiàn)BIM+數(shù)字孿生價值”，更多BIM熱點資訊/教程分享敬請關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!也可點擊下方免費下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。