建設工程管理專業教學資源庫秦皇島職業技術學院建設工程管理專業教學資源庫秦皇島職業技術學院長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程主講人：周世祥

時間：2020.04智慧工地應用秦皇島職業技術學院工程造價目錄/CONTENT01項目摘要02項目概況03智慧工地應用04竣工投產實景項目摘要PART

01長沙梅溪湖國際文化藝術中心項目摘要長沙梅溪湖國際文化藝術中心是國家中部地區第一個國家級新區——湘江新區的重點工程，項目呈飄逸“芙蓉花”造型，結構新穎、復雜，為框剪混凝土結構及外圍彎扭鋼結構。項目部針對工程特點、難點，以BIM技術、云計算和物聯網等信息化技術為載體實現工程全生命周期的智慧化，通過智慧工地應用，達到控制成本、全程優化、精確建造的目的。關鍵詞：智慧工地BIM物聯網施工項目摘要

工程建筑方案設計由國際建筑最高獎——普利茲克獎獲得者扎哈·哈迪德女士擔任設計。北京城建集團有限責任公司為工程施工總承包。工程建成后將成為湖南省規模最大、功能最全、全國領先、國際一流的高雅文化藝術殿堂，能承接世界一流的大型歌劇、舞劇、交響樂等高雅藝術表演。工程概況PART

02項目概況

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程北鄰梅溪湖北路、南鄰環湖路，東鄰節慶路、地鐵2號線設有文化藝術中心站。本工程總建筑面積12.6萬平方米，結構為框剪混凝土及外圍彎扭鋼結構，屋面和外立面主要為GRC幕墻。通過5.2萬㎡地下室連為一體，地上分為三個單體建筑，即包括1800座的大劇場、500座的多功能小劇場和一個展廳面積超過1萬㎡的當代藝術館。

長沙梅溪湖國際文化藝術中心效果圖工程概況——智慧工地概況

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程質量目標：國優——魯班獎。由于工程質量標準高、工期緊、造型復雜，其中最為復雜的為鋼結構、幕墻工程，存在大量的空間異形結構，且構造層次多而復雜，專業配合多，參與單位多。所以本工程立足智慧工地，為實現建造過程中的智慧化，開展以BIM技術應用為主的智慧工地應用非常必要和符合實際。

本工程智慧工地應用可歸納為“一體兩翼”（如圖2所示），以BIM為主，云計算和物聯網為輔。BIM技術作為項目智慧工地應用的核心，在工程啟動之初就貫穿始終，從管理到建模，從深化到出圖，BIM較為全面的應用為智慧工地提供了保障。云計算和物聯網的應用，又為智慧工地提供了動力。

圖2智慧工地“一體兩翼”信息化與標準化工地成果介紹智慧工地應用（技術點、重難點）PART

03信息化與標準化工地成果介紹質量安全標準化管理運用數控智能設備綠色施工技術信息化數字化構件場BIM技術應用五大部分構成本工程注重“信息化與標準化”管理，運用BIM、數控智能、綠色施工等技術，取得了一定的成果。1、BIM技術助力項目全生命周期管理——設計階段的應用方案展示

工程量復核

碰撞檢查深化設計

動畫演示

在設計過程中，通過建立BIM模型，起到了深化設計、碰撞檢查（不同結構交接部位標高檢查等）、工程量復核、預防設計問題的作用。通過動畫演示，展示設計概念，傳遞的信息更為豐富。智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用：由于工程造型復雜，機電若采用常規方式深化設計，會與土建結構產生大量碰撞致使深化工作量倍增。鋼結構、幕墻、精裝修由于存在大量彎扭結構或異形雙曲面，若采用常規方式則根本無法完成深化設計。所以土建建模應用Revit，機電深化應用RevitMEP（管綜和機房），鋼結構設計建模應用CAD(3D)，鋼結構深化設計應用Tekla(X-Steel)，幕墻深化設計應用Rhino以及DigitalProject，精裝修設計應用DigitalProject，景觀設計應用DigitalProject，確保本工程全專業BIM建模。全專業BIM整合模型如圖3所示。

圖3全專業BIM整合模型智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用碰撞檢測：由于本工程各專業都極其復雜，土建結構、機電、鋼結構、幕墻、精裝修原設計圖紙上很多專業間或者專業內碰撞的問題。所以全專業BIM建模后，在深化設計階段使用Navisworks進行各專業間的碰撞，發現建模錯誤或設計缺陷，提前修改或變更，以免施工期間返工和造成不必要的損失。Navisworks軟件碰撞檢測如圖4所示。

圖4Navisworks軟件碰撞檢測智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用出施工圖：一般工程出施工圖是將設計初始CAD圖紙作為底圖，加上設計變更部分再出圖作為施工圖。本工程通過BIM軟件做深化設計，機電、鋼結構、幕墻經碰撞檢測修改調整后從實際施工模型直接出施工圖，可以大大提高效率，減少設計錯誤。幕墻防水層檁條BIM施工模型和對應施工圖如圖5、圖6所示。

圖5幕墻防水層檁條BIM施工模型圖6幕墻防水層檁條施工圖智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用3D打印：利用3D打印技術，將BIM模型通過打印材料層層堆疊打印出來，實現BIM模型的實體化。將3D打印的模型放置于會議室，使工程形象直觀，具體生動。開會討論時可以利用3D打印模型輔助溝通，便于做出決策，特別是對蜂窩鋼結構部分施工方案分析討論具有重大指導意義。大劇場3D打印模型如圖7所示。

圖7大劇場3D打印模型智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用施工方案分析模擬：在鋼結構施工組織過程，編制了多個單項動畫，包括施工進度動畫、路徑動畫、塔吊吊裝動畫、履帶吊吊裝動畫、結構施工動畫等，通過施工方案模擬合理選擇并優化施工方案。本項目所研究的前廳蜂窩狀單層網格結構各桿件、節點的吊裝都較為復雜，針對施工現場具體的布置情況，合理地選擇桿件吊裝的路徑和方式，形成比較準確且可行的吊裝方案。

圖8起始鑄鋼節點安裝圖蜂窩結構分段按結構特點分成四類：底部構件、蜂窩網主構件，蜂窩網次構件以及頂部大截面構件，其中蜂窩網主構件、次構件與大截面構件均為彎扭構件，單根通長最重蜂窩網主構件約22噸。頂部大截面構件中間較大截面部分分為三段，每段約24噸，鑄鋼件最大重量為83噸。蜂窩結構采用350t履帶吊（42+54米塔況+200噸超起工況）進行吊裝，吊裝半徑約22至64米，吊裝能力為29噸至90噸。滿足該處分段吊裝要求。智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用施工方案分析模擬：通過數值模擬分析，變形及應力最大的點在蜂窩結構頂環梁的兩個最大的鑄鋼節點處，以這兩個連接節點作為基準點，將傾斜蜂窩結構通道門劃分為三個部分，兩個基準點之間的區域定義為設置支撐安裝區域，兩個個基準點之外的區域定義為疊加安裝區域，疊加安裝區域按由下至上的順序，將連接梁、連接節點、構成頂環梁的弧形鋼構件，按設計要求連接，測量定位后，固定，直至與第一步得到的基礎連接節點實現連接；設置支撐安裝區域的安裝順序是：

圖9蜂窩鋼結構安裝完成先設置支撐胎架，將構成頂環梁的弧形鋼構件及連接節點連接，測量定位后，固定，構成頂環梁，然后，將連接梁與底環梁與頂環梁上的連接節點固定連接。蜂窩鋼結構安裝完成如圖9所示。智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用三維掃描：本工程精裝修設計完全基于BIM模型，精裝修進場之前對現場結構進行掃描，生成點云并逆向建模，對土建施工模型進行校核，在Rhino中依據點云模型對精裝修設計模型進行修改。精裝修施工期間依據三維掃描得到的點云模型，結合放樣機器人對精裝點位自動放樣。點云模型和精裝修設計整合模型如圖10所示。

圖10點云模型和精裝修設計整合模型圖智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用三維掃描：幕墻施工之初對現場實體結構的實測實量，掌握實際與設計模型的差別、消除初始誤差，是幕墻安裝的首要工作。利用三維掃描設備對現場鋼結構進行三維掃描，生成點云，并利用軟件自動計算逆向建模，與設計模型在1cm、5cm、10cm不同精度范圍內分析比對，得到對比數據，GRC板、檁托、二次鋼結構模型根據此數據進行調整。大劇場鋼結構逆向建模模型如圖11所示。

圖11大劇場鋼結構逆向建模模型智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用GRC數字化加工：GRC加工的傳統模具是在木板上覆蓋白紙，沿白紙所繪曲線切割而成，精度難以保障。本工程GRC的數字化加工主要體現在模具的加工。將DigitalProject中設計模型通過插件導出CNC可用文件，然后導入CNC專用數控系統。數控系統代碼逐行運行，驅動CNC三軸雕刻機銑刀上下、左右、前后高速轉動，實現模具板毫米級加工精度。CNC加工后的模具經線方向間隔500mm、緯線方向間隔1000mm排布，蒙皮過程隨形貼三層5mm厚板，刮三層膩子，刷一道漆，澆灌GRC砂漿，注漿有一定強度后與背負鋼架連接，再經養護、脫模、表面修整后包裝。GRC模具加工樣品如圖12所示。

圖12GRC模具加工樣品智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用可視化交底指導施工：由于幕墻GRC構造層次復雜，單靠圖紙和普通的技術交底很難達到比較好的效果。本工程利用BIM軟件建立GRC整體構造模型，并對主體鋼結構以上的防水保溫層、檁條、檁托、GRC板塊等進行模擬安裝，指導施工。幕墻GRC安裝可視化交底如圖13所示。

圖13幕墻GRC安裝可視化交底智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用運維拆卸方案模擬：由于本工程幕墻造型奇特，結構復雜，所以屋面防水施工難度極大，要求滿足防、排、修三點。進而運維階段要求GRC幕墻必須可拆卸，為使拆卸方案切實可行，拆卸方案直接在幕墻三維模型中設計，針對真實的板塊和安裝節點完成方案。幕墻GRC拆卸方案模擬如圖14所示。

圖14幕墻GRC拆卸方案模擬智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用云計算應用：本工程云計算的主要應用點是云存儲數據和云協同辦公。由于本工程涉及人員分散在香港、廣州、上海、長沙等地，文件傳輸和協同辦公至關重要。本工程使用TrimbleConnect平臺進行圖紙、模型、文檔管理，在線觀看文檔和BIM模型，且上傳或下載都有記錄，保證可追溯性。TrimbleConnect平臺如圖15所示。通過Trello平臺協同辦公，將圖紙會審產生的重要問題放置平臺討論，通過遠程討論與回復，及時在線處理工程難點，且追溯性強。Trello平臺如圖16所示。

圖15TrimbleConnect平臺圖16Trello平臺智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用物聯網應用（層級構建）：本工程物聯網的主要應用點是微信平臺上基于二維碼的GRC管理系統。由于本工程幕墻造型復雜，三個單體共計13500塊異形雙曲面GRC板，且各板塊之間沒有一塊是相同的。針對幕墻GRC專項施工管理的需求極為迫切，由此開發了GRC管理系統，系統界面如圖17所示。

圖17GRC管理系統界面圖信息化數字化GRC板場可視化管理系統二維碼信息管理技術項目生產管理軟件

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用物聯網應用（層級構建）：GRC施工過程質量管理包括出廠驗收、進場驗收和安裝驗收。打開GRC管理系統，點擊掃一掃，掃描粘貼在GRC上的二維碼。自動跳轉至驗收界面如圖18所示，可以看到前面已經完成了出廠驗收過程，點擊進場驗收按鈕，確認GRC包裝、產品外觀、鋼架防腐合格后，點擊確定通過。進場驗收完成，等待安裝驗收。整個無紙化驗收過程綠色節能、可追溯性強。三、智慧工地應用（技術點、重難點）

圖18GRC管理系統驗收過程BIM應用全專業BIM建模及深化設計信息化數字化GRC板場可視化管理系統二維碼信息管理技術項目生產管理軟件智慧工地應用（技術點、重難點）運用二維碼管理基礎信息，使繁雜的信息管理工作變的更加快捷、直觀。通過智能手機掃描二維碼，就能夠直觀的反應預制梁基本信息：完成量、對應預制構件位置、工序驗收時間、相關責任人等。智慧工地應用（技術點、重難點）

長沙梅溪湖國際文化藝術中心工程BIM應用物聯網應用（層級構建）：GRC驗收后，可在系統后臺查詢生產、出廠、進場、定位、安裝過程信息，具體數據信息由專人錄入后臺。驗收表格可導出存檔。信息統計功能可以自動記錄生產進度，將未生產、出廠驗收、進場驗收、已安裝GRC四種不同施工狀態以餅狀圖形式直觀表達。GRC管理系統將大大提高GRC施工管理效率，提升施工品質。GRC幕墻現場安裝效果如圖19所示。

圖19GRC現場安裝效果GRC管理系統施工過程信息可移交運維。運營中GRC板損壞，維護人員可以通過掃描二維碼得到GRC板編號，登錄GRC管理系統后臺搜索損壞的GRC板所有信息。第一時間重新生產加工。智慧工地應用（技術點、重難點）Internet建委監控中心項目監控中心

預制GRC板場建立信息可視化管理平臺，施工現場安裝監控攝像裝置，施工影像和數據實時傳送至監控中心，分類匯總，使項目管理便捷高效。打造信息化、數字化GRC板場——信息可視化管理平臺智慧工地應用（技術點、重難點）

可視化技術為板場管理提供了全方位的現場實景展示，項目管理人員通過電腦或者手機終端實時查看現場工作實況。可視化信息管理平臺進行多方位信息監控打造信息化、數字化板場——信息可視化管理平臺智慧工地應用（技術點、重難點）

項目生產管理軟件基本實現了公司、分公司、項目部間對項目的進度、質量、安全等過程管理的深度參與，管理人員通過計算機便能實時查看現場施工信息。打造信息化、數字化預制場——項目生產管理軟件智慧工地應用（技術點、重難點）信號接收器內置芯片信息顯示屏3、應用數控智能設備，提質增效成效顯著——智能門禁系統智慧工地應用（技術點、重難點）3、應用數控智能設備，提質增效成效顯著——智能門禁系統智慧工地應用（技術點、重難點）信息處理系統判定是否開關無反應信息顯示系統

場區入口設置智能門禁系統，通過安全帽內置芯片，實現人員的動態管理。3、應用數控智能設備，提質增效成效顯著——智能門禁系統安全標準化管理員工入場建立個人教育檔案，通過使用安全教育多媒體培訓系統，對個人信息、培訓考試、勞保用品領用、體檢等做到信息化管理。員工使用無線控制器參與答題安全標準化管理辦公設施、生活營地統一部署，彰顯企業文化，施工現場安全防護、設備設施標準統一。辦公標準化現場標準化生活標準化安全教育標準化工程竣工投產實景圖PART

04工程竣工投產實景圖工程竣工投產實景圖文本內容結語智慧工地以BIM、云計算、物聯網、大數據等先進技術綜合應用為代表，保障工程建設各階段、各專業、各參與人員協同作業，實現工程項目集約化和精細化管理。智慧工