虛擬建造的案例
一文讀懂BIM施工模擬-虛擬建造（內容詳細）
基于BIM的虛擬建造包括基于BIM的施工模擬、基于BIM的構件虛擬拼裝、基于BIM的施工現場臨時設施規劃等方面。其中基于BIM的構件虛擬拼裝包括了混凝土構件的虛擬拼裝、鋼構件的虛擬拼裝、幕墻工程虛擬拼裝以及機電設備工程虛擬拼裝；基于BIM的施工現場臨時設施規劃主要包括大型施工機械設施規劃、現場物流規劃、現場人流規劃等方面。
一、施工模擬
1、虛擬施工的概述
虛擬施工(Virtual Construction，簡稱VC)，是實際施工過程在計算機上的虛擬實現。它采用虛擬現實和結構仿真等技術，在高性能計算機等設備的支持下群組協同工作。通過BIM技術建立建筑物的幾何模型和施工過程模型，可以實現對施工方案進行實時、交互和逼真的模擬，進而對已有的施工方案進行驗證、優化和完善，逐步替代傳統的施工方案編制方式和方案操作流程。
展開 330米！世界最高公鐵橋滬通長江大橋主塔成功封頂
2.主塔深化設計
在主塔施工深化中應用BIM技術，涉及支架建模、預應力管道、鋼筋、錨座碰撞分析、整體吊裝模擬、施工虛擬建造等內容，將BIM技術應用到施工實踐，推進了主塔施工向工廠化、預制化、裝配化、信息化方向發展，提前發現工了序銜接問題，優化了施工組織設計，提高了現場工作效率。
3.鋼橋智能化建造
由于大橋主體結構(鋼梁)用鋼26萬t，結構復雜、體系龐大，針對鋼梁建造，深入推進了BIM技術。
(1)焊縫質量管理系統
焊接質量管理系統是將現代化的管理手段與先進的網絡通信技術結合，應用于焊接生產過程控制。可通過計算機對焊縫進行編號，設定焊接工藝參數，實時記錄和上傳焊接參數，形成構件"焊縫地圖"，提高焊接的自動化程度與管控水平，防止焊工誤操作，實現主要、關鍵部位焊接過程監控、事后追溯。
(2)數字化預拼裝系統
數字化預拼裝是通過全站儀或攝影技術對實際桿件進行精密測量，獲取預拼桿件的關鍵尺寸信息，將測量結果反饋到設計模型中，通過與設計模型的比較分析，確定通孔率、預拱度等值是否滿足預拼裝驗收要求。
(3)螺栓連接施工系統
該系統能夠通過數顯式扭矩扳手掃描獲取施工計劃和操作人員信息，施擰過程中自動上傳施工扭矩，對異常施工扭矩進行報警，規避高栓的"超擰"和"欠擰"現象，以二維碼形式存儲；實現信息的追蹤管理；同時能減少班前班后標定，提高施工工效。
滬通鐵路作為我國鐵路網沿海通道和長三角地區快速軌道交通網的重要組成部分，是魯東、蘇北與上海、蘇南、浙東間最便捷的鐵路運輸通道。建成后，將與寧啟鐵路、鹽通鐵路、連鹽鐵路、青連鐵路、青煙威鐵路形成無縫對接，成為煙臺至上海的快速鐵路通道。
展開 BIM技術在中國工程上大放異彩——交通領域
尤其是BIM技術的出現，給交通領域增添了新的活力，更高的設計質量，更快的施工速度，更流暢的溝通體驗，更低的建造成本，更通透的運營……BIM技術正在造就更加杰出的交通基礎設施，拉近人與人甚至國與國之間的距離，讓我們走的更快、更遠！
1.港珠澳大橋
港珠澳大橋全長55公里，是一座連接香港、珠海、澳門的超大型跨海通道，跨越伶仃洋，東接香港，西接珠海及澳門。歷經14年籌建，是中國建設史上歷程最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁，被業界譽為橋梁界的“珠穆朗瑪峰”。
作為世紀超級工程，港珠澳大橋項目運用BIM技術，提前解決了土建、機電各類碰撞問題；保障了項目設計與施工之間的有效協調，合理安排進度計劃，大大提前了工期。并將BIM應用延伸至運維、監控等實際過程，顛覆了傳統的數據維護及管理方式。而就在前兩天，面對16級強臺風“山竹”一夜肆虐，大橋安然無恙，經受住了檢驗。
2.滬通長江大橋
滬通長江大橋是滬通鐵路全線的控制性工程，大橋主跨1092米，是世界上最大跨徑的公鐵兩用斜拉橋，也是世界上首座超過千米跨度的公鐵兩用橋梁。其主體結構(鋼梁)用鋼26萬噸，結構復雜、體系龐大。
在主塔施工深化中應用BIM技術，涉及支架建模、預應力管道、鋼筋、錨座碰撞分析、整體吊裝模擬、施工虛擬建造等內容，將BIM技術應用到施工實踐，推進了主塔施工向工廠化、預制化、裝配化、信息化方向發展，提前發現工了序銜接問題，優化了施工組織設計，提高了現場工作效率。
3.武襄十鐵路
武襄十鐵路新建工程孝感東—十堰北段線路長395.121km，共設大中橋159座，橋梁長度占線路全長的51.7%；隧道22座，占線路全長的14.3%；路基134.453km，占線路全長的34.0%。
展開 BIM在智慧橋梁中的應用
實現智慧設計、智慧建造和智慧管養，支持決策者對項目進行合理的協調、規劃和控制，進而不斷提升橋梁技術創新、信息化和智能化水平。
通過控制多類型參數，調整模型中數據關系，實現模型的幾何和類型參數變化，從而適應復雜多變的結構設計，提高建模效率。
基于參數化建模，搭建橋梁構件庫和模型庫，累積標準構件的幾何尺寸、屬性信息，提高設計效率及質量。
BIM模型與FEM分析軟件的銜接
結合第三方網格劃分軟件或利用Python，c/c++等編程語言進行二次開發，開發與主導有限元分析軟件的無縫接口，實現數據模型無損傳遞，避免重復工作，提高分析效率。
智慧建造+數字化施工
借助物聯網技術，及時采集建造過程中的關鍵數據和信息，并通過互聯網實時上傳到管理平臺，實現關鍵參數量值、關鍵工序質量的有效把控。利用BIM模型所包含構件的幾何尺寸信息，與大型機械設備進行無縫對接，直接生成下料、加工等信息，省略二次翻圖轉換工序，提高自動化水平。
虛擬施工
構建施工設備、施工工藝等相關族庫，在工程正式施工前，利用BIM技術進行施工4D虛擬建造，通過可視化的預演練和施工過程模擬，檢查設備空間位置和工藝實施的可行性，進而優化施工組織方案，減少返工，切實提高工效。
施工信息管理
集成建設、施工、監理、監控等各參與方的具體要求，依據規范標準，實現進度、安全、成本等施工信息的采集、存儲、分析和反饋，對物料、設備等資源進行動態管控，獲取有效施工信息。施工信息管理不僅可以實現施工質量的追蹤，更為竣工驗收資料的交付提供基礎。同時融入施工計算分析模塊，可為施工人員提供技術支持，極大方便了現場應用。
展開 
BIM在智慧橋梁中的應用
實現智慧設計、智慧建造和智慧管養，支持決策者對項目進行合理的協調、規劃和控制，進而不斷提升橋梁技術創新、信息化和智能化水平。
銅陵長江大橋
通過控制多類型參數，調整模型中數據關系，實現模型的幾何和類型參數變化，從而適應復雜多變的結構設計，提高建模效率。
基于參數化建模，搭建橋梁構件庫和模型庫，累積標準構件的幾何尺寸、屬性信息，提高設計效率及質量。
BIM模型與FEM分析軟件的銜接
結合第三方網格劃分軟件或利用Python，c/c++等編程語言進行二次開發，開發與主導有限元分析軟件的無縫接口，實現數據模型無損傳遞，避免重復工作，提高分析效率。
智慧建造+數字化施工
借助物聯網技術，及時采集建造過程中的關鍵數據和信息，并通過互聯網實時上傳到管理平臺，實現關鍵參數量值、關鍵工序質量的有效把控。利用BIM模型所包含構件的幾何尺寸信息，與大型機械設備進行無縫對接，直接生成下料、加工等信息，省略二次翻圖轉換工序，提高自動化水平。
“法國第一高橋”米洛高架橋
虛擬施工
構建施工設備、施工工藝等相關族庫，在工程正式施工前，利用BIM技術進行施工4D虛擬建造，通過可視化的預演練和施工過程模擬，檢查設備空間位置和工藝實施的可行性，進而優化施工組織方案，減少返工，切實提高工效。
施工信息管理
集成建設、施工、監理、監控等各參與方的具體要求，依據規范標準，實現進度、安全、成本等施工信息的采集、存儲、分析和反饋，對物料、設備等資源進行動態管控，獲取有效施工信息。施工信息管理不僅可以實現施工質量的追蹤，更為竣工驗收資料的交付提供基礎。同時融入施工計算分析模塊，可為施工人員提供技術支持，極大方便了現場應用。
展開 BIM模型的標準
每天一技：今天這一期要給大家分享的是為什么它叫BIM5D，請看下面這張圖：
BIM5D
2D——還不能叫BIM，是我們目前建筑行業普遍采用的表達形式
3D——BIM初級階段，也可以稱之為BIM1.0，也就是大家開始關注三維的形式了，看著確實比二維容易理解的多
4D——模型玩爛了，大家就開始想辦法挖掘更深層次的玩法，于是就把進度與模型做關聯，能夠實現虛擬建造了，發現還不錯哦
5D——技術玩熟了，還得掙錢呀，于是就把錢也拉了進來，就是5D了，錢的管理還是動態的呢？
后面還會有6D、7D，總之就是隨著BIM價值被不斷的挖掘，我們的應用面越來越廣，手段越來越豐富。
再來說下BIM5D這個產品的架構和用途。它主要是用于施工階段的精細化管理。
BIM5D三大中心：模型中心，數據中心，應用中心，說穿了就是數據進進出出的過程。
比如我把模型文件、進度計劃、商務數據、材料數據等等一系列可以直接獲取的數據錄入BIM5D，通過BIM5D攪合攪合，就能產出一些用于我們施工管理的信息數據，例如他會告訴你今天的進度是提前了還是滯后了，這個月是掙錢了還是賠本了等等，可能你會說這些東西難道施工單位不知道嗎？我可以很負責人的告訴你，施工單位非常想知道，但是要付出大量的時間和精力去分析統計，然而有了軟件之后，你只需要把你日常記錄的信息錄入進去，軟件就會告訴你啦，而且是你什么時候想知道，他什么時候就能告訴你。
這個理念是非常好的，但是實際用起來可能還有那么點小瑕疵的，不過我們了解一下它也無妨。
然后還有一點要說的是，BIM5D分為了PC端，移動端，web端和云，對于新手來說，聽起來可能非常的高大上。
我簡單的說明下：
PC端是放在電腦上用的，給坐在辦公室的人用。但是施工員要去現場啊，不可能帶著電腦去呀，現場發現了問題怎么辦，就可以拍個照，上傳到手機端就可以啦。
展開 山區公路的“數智”加持
施工過程虛擬建造
通過虛擬仿真動畫演示系統，將復雜難以理解的工程施工組織方案進行了可視化方案技術交底，將傳統設計在施工階段才能發現的問題在加工、施工前進行解決，節約了人力、財力和工期。
交通數字資產可視化
管理平臺
基于綜合性數字化基礎平臺，研發第一個業務平臺“交通數字資產可視化管理平臺”迫在眉睫，主要目的是實現BIM成果手機端、電腦端的輕量化、數字化交付與可視化管理。該平臺可融合實景模型和工程模型，查看總體的模型及設計信息查詢；并且，針對重要位置制作場景漫游，方便項目各參與方進行瀏覽與溝通。另外，還可以在web端及移動端瀏覽模型，打破BIM軟件限制，實現輕量化，無障礙瀏覽BIM模型。
在勘察設計階段應用BIM+GIS技術進行方案研究和論證，可以提高方案比選的全面性和針對性。同時，利用BIM技術提升設計精細度，進行構造細部優化。對復雜結構工程利用BIM技術進行模擬驗證，對項目的施工方案和交通組織的協調進行檢驗，從而提高設計產品質量，從源頭上減少因設計問題產生的變更。
展開 世界最大跨度鐵路拱橋精準合龍，基建狂魔無人可比！
建設、設計、監理和施工單位聯手展開攻關，采用BIM技術進行虛擬建造，創新采用“大噸位橫移式纜索吊機”和“多扣塔斜拉扣掛懸臂拼裝體系”等多項代表鐵路拱橋建設世界領先水平的前沿技術，確保施工有序進展。
▲建設中的 怒江特大橋
上圖為12月10日上午的施工場面，隨著最后兩片分別重20噸的鋼桿件緩緩上吊、平移和精準對接到位，大瑞鐵路怒江特大橋實現鋼桁拱合龍。
▲合龍后的 怒江特大橋
大瑞鐵路怒江特大橋除了是世界最大跨度的鐵路拱橋外，還有一個非常奇特之處。前文中提到，怒江 特大橋一端連接高黎貢山隧道，另一端連接金剛園隧道。大瑞鐵路從金剛園隧道出來，通過怒江特大橋跨過怒江，緊接著就鉆進了高黎貢山隧道了。在這懸崖峭壁、江水奔流的地段，幾十公里內竟然找不到其他可以建設火車站的地點，于是，基建狂魔決定在怒江特大橋上同步建設一座怒江火車站......
來源：超級建筑
展開 蘇州現代傳媒廣場BIM技術應用解析
蘇州現代傳媒廣場項目總工 胡鐵毅：“虛擬建造技術，特別是鋼結構的吊裝過程，為我們施工方案的確定提供了很大的幫助！”
蘇州現代傳媒廣場合約經理 郭瑞明：你們BIM的數據非常精確，為送審和分包審核提供了堅強的后盾，確保了不少算漏算。“
蘇州現代傳媒廣場技術負責人 畢工：“BIM模型真是方便，每當遇到什么圖紙疑問、參數疑問，在現有的模型上看一眼就明白了?！?三、BIM應用實施
1.BIM模型完成情況
BIM模型的建立，是BIM技術應用的前提和基礎，駐場顧問完成了蘇州現代傳媒廣場項目地下室、地上酒店樓、辦公樓、商業樓、演播樓的BIM建模工作，變更的維護和修改，并把通過模型所形成的工程量數據，用于結算送審和分包結算。
整體地下室
Tekla模型調用
2.BIM組織架構、流程
3.圖紙問題整理
本工程建筑面積32w㎡，地下3層，結構類型復雜，采用魯班BIM技術，對結構進行三維建模，利用三維可視化特點、結合BIM軟件的功能，對圖紙標注不清楚的部位，凈高不夠的部位、配筋信息沖突的部位等進行檢查，把這些影響后期施工的部分圖紙問題早發現早處理。
圖紙問題部分截圖
4.鋼結構tekla模型導入，進行階段定義
利用上游設計軟件tekla，把模型導入到luban BE游覽器中進行時間階段定義，施工進展一目了然。
M形屋架階段定義
5.碰撞檢查
配合上海安裝修改和整合土建模型，并指導對方安裝模型的繪制，缺失的圖庫也已制作完成。某些尺寸不清楚的地方，進行現場實測。
展開 裝配式建筑設計的BIM方法，聽聽專家怎么說
構件加工指導
構件生產模擬
█ 通過CAM實現預制構件的數字化制造
借助工廠化、機械化的生產方式，采用集中、大型的生產設備，只需要將BIM信息數據輸入設備，就可以實現機械的自動化生產，這種數字化建造的方式可以大大提高工作效率和生產質量。
比如現在已經實現了鋼筋網片的商品化生產，符合設計要求的鋼筋在工廠自動下料、自動成形、自動焊接（綁扎），形成標準化的鋼筋網片。如果能打通設計信息模型和工廠自動化生產線之間的協同瓶頸，實現CAM將指日可待。
BIM與裝配化施工
█ 施工現場組織及工序模擬
將施工進度計劃寫入BIM信息模型，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中，就可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。提前預知本項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡，總體計劃、場地布置是否合理，工序是否正確，并可以進行及時優化。
施工過程模擬
█ 施工安裝培訓
通過虛擬建造，安裝和施工管理人員可以非常清晰地獲知裝配式建筑的組裝構成，避免二維圖紙造成的理解偏差，保證項目的如期進行。
█ 施工模擬碰撞檢測
通過碰撞檢測分析，可以對傳統二維模式下不易察覺的“錯漏碰缺”進行收集更正。如預制構件內部各組成部分的碰撞檢測，地暖管與電器管線潛在的交錯碰撞問題。
碰撞檢測
█ 復雜節點的施工模擬
通過施工模擬對復雜部位和關鍵施工節點進行提前預演，增加工人對施工環境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。
關鍵節點施工模擬
BIM與一體化裝修
█ 裝修部品產品庫的建設
土建裝修一體化作為工業化的生產方式可以促進全過程的生產效率提高，將裝修階段的標準化設計集成到方案設計階段可以有效地對生產資源進行合理配置。
精裝產品庫建設
█ 可視化設計
通過可視化的便利進行室內渲染，可以保證室內的空間品質，幫助設計師進行精細化和優化設計。
展開 設計院為什么要做全員BIM
因此未來BIM正向設計階段應該覆蓋四個階段：方案決策、施工圖深化設計、預建造分析、智能運維設計。
方案決策主要為：方案分析，運用BIM進行方案創作，多種展示手段，設計師推敲更細致，開發商體驗更直接，通過對BIM模型的量化分析，對單體設計進行優化。性能分析，通過室外CFD模擬、日照分析，優化了建筑布局及各建筑朝向、開窗位置等，保證整個園區在冬夏季主導風向下人行高度有合理的風速、風壓場，各建筑有良好的自然通風效果及日照時數，提升室內空氣品質，減少建筑供暖、空調、通風能耗。
施工圖深化設計，以碧桂園鳳凰公館（房建）為例。該項目BIM服務面積6.8萬平方米，BIM服務階段設計為施工階段，BIM技術應用主要體現為全專業BIM模型搭建及深化；BIM的管線綜合深化設計；核查預留預埋洞口，提供準確的預留洞口圖；可視化工程；現場三維BIM施工交底。
因此，在此階段配合中所發現為以下幾類問題（圖10）：
注：問題分為A、B、C三類（圖10）
A類：影響工程施工或建成后會影響使用功能的問題。
B類：專業間有沖突，但現場有空間或余地調整的問題。
C類：圖紙類問題，比如圖紙不完整，前后矛盾等問題。
所以在施工圖階段，深化過程的可視化使得項目設計意圖更加直觀，方便各方溝通協調。較于傳統的二維設計，項目可視化更加容易發現潛在的隱藏的設計問題，提升了深化設計的質量。
預建造分析主要為：工藝工序（施工方案、技術交底、工藝工序）；進度（工期安排、資金安排、交叉作業）；質量（確保每個施工節點的建造質量）；
安全（危險品管理、施工防護、危險加工、場地管理）；成本（項目造價、合理的管控、人材機有序安排）這五個過程。
展開 
BIM技術如何支撐項目精細化管理？
使得我們在建造過程中，投入大量的人力精力，反復計算換算和統計，造成了工作系統性分離與傳遞過程性錯誤。很難達到用計劃有效指導施工的目的。
工程量的指導意義在于以實體擬建建筑物為對象，通過精準的量化數據，實現從虛擬建造到現實量化管控的打通，動態進行資源的有效管理。
而如何將預算工程量更廣泛的應用到施工過程管理的方方面面，是困擾行業多年的重要問題。招投標階段通過構建商務模型，產生了大量的模型預算量數據，反應的是造價成本科目的數據維度，其中包含模型信息，工程量信息，構件屬性等業務信息。
雖然這些數據是不變的，但與建造過程中對工程量的使用方法并不統一，需要將這些信息，按照施工過程維度進行重新組織，匯總計算，按施工材料、施工工序工藝、施工方法、施工流水或構件等維度進行工程量計算轉換，以符合企業自身建造成本的計算邏輯。這樣就可以產生出符合施工過程管理應用需求的工程量數據，構建起項目的施工算量能力。
在精細化管理的理念下，每一個施工過程在模型上均是可以被拆分統一和被度量的，因此需要BIM模型承載和交互轉換大量的工程量數據，而BIM技術的特性正好可以滿足這個需求，基于BIM技術施工算量能力的全過程應用需求應運而生。
基于BIM技術施工算量能力定義為在工程項目建造過程中，通過BIM模型附加結構化的施工工程量等信息，并進行工程施工組織結構分解，為工程項目的技術、商務和生產等部門提供符合施工建造過程的工程量信息。為項目計劃和管理提供基礎數據支撐。
展開 BIM技術在城市軌道交通工程建設全過程中的應用
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施工階段BIM應用
施工準備
施工準備階段可應用 BIM 對工程施工方案開展深化設計及虛擬建造，
深入理解設計意圖、分析工程重難點，全面優化施工組織設計。
施工準備階段應結合施工工藝和現場情況，利用模型開展機電深化設計、裝修深化設計、土建深化設計、大型設備運輸路徑檢查、關鍵復雜節點工序模擬和工程籌劃模擬等方面的應用，指導現場施工。
BIM+VR——烏東德水電站三維機電設計有新招
2019年新年伊始，長江設計院副總工翁永紅率隊檢查了烏東德水電站三維機電設計成果，聽取了機電三維出圖進展匯報，并感受了烏東德三維模型與VR（虛擬現實）技術融合應用的體驗。
圖 VR體驗現場
烏東德機電三維設計采用達索系統3DEXPERIENCE（3D體驗）平臺，各專業基于統一數據源開展正向的機電工程三維布置。由于機電工程管路空間錯綜復雜，設備數量繁多，“錯、漏、碰、缺”一直是機電設計“老大難”問題，在二維設計模式下，以往主要靠經驗難以發現問題，但通過三維協同設計并結合碰撞檢測工具即可輕易發現并提前解決，可減少返工，提高設計質量和效率。
同時，烏東德機電三維出圖取得了突破進展，技術人員利用達索系統3DEXPERIENCE（3D體驗）平臺的原生2D出圖功能，實現了二維加三維軸測混合圖、黑白線條配彩色實物圖、精細化的工程量清冊的表達方式，使得圖紙更為形象直觀，實現了烏東德水電站三維機電設計的業務與技術創新。
圖 機電三維設計VR實景體驗
為進一步挖掘烏東德水電站三維機電信息模型拓展應用價值，機電院首次開展了BIM+VR集成應用。通過達索系統3DEXPERIENCE（3D體驗）平臺直聯HMD頭戴式設備，可以在3D建模環境中無需任何處理和編譯，直接利用原生烏東德水電站BIM模型，實現“一鍵VR”。
通過“一鍵VR”構建的逼真虛擬現實場景，技術人員可隨時以第一視角沉浸式漫游體驗。該技術在展示設計方案、輔助技術評審（如確認空間布局的合理性、檢查設備的可維修性等）、開展安全操作培訓、虛擬安裝與建造等方面有著廣泛的應用。
相比多媒體，結合達索系統3DEXPERIENCE（3D體驗）平臺的“一鍵VR”功能，可輕易實現BIM+VR “指哪看哪、走哪看哪”的業務價值，展現更豐富的設計意圖，且更具視覺沖擊力。
來源：長江設計院微信公眾號
展開 城市軌道交通工程建設全過程BIM應用
4.施工階段BIM應用
施工準備
施工準備階段可應用BIM對工程施工方案開展深化設計及虛擬建造， 深入理解設計意圖、分析工程重難點，全面優化施工組織設計。
施工準備階段應結合施工工藝和現場情況，利用模型開展機電深化設計、裝修深化設計、土建深化設計、大型設備運輸路徑檢查、關鍵復雜節點工序模擬和工程籌劃模擬等方面的應用，指導現場施工。
