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机场建设如何落地数字化应用?东航这么干!

2021-04-25 16:21:10

01、工程概况

 

中国东方航空武汉有限责任公司拟建的东航武汉天河机场基地建设北区一期项目,建设用地面积约 12.87  公顷,其中 E-01 地块 6.94 公顷,F-01 地块 5.93 公顷。

 

一期工程共计 8 项单体建筑,包括维  修机库、航材库、油化库、动力站、特种车库、工装设备维修厂房、配餐楼及机供品库、生产  用房等,总计建筑面积 40626 ㎡,新建试车及停机坪面积 29650 ㎡(含联络道约 1500 ㎡)。

 

本文介绍的机库钢网架位于1#机库及附楼内。

本机库钢网架的特点及提升方案介绍:

  • 网架尺寸:87m*57m

  • 双层斜放四角锥网架,门头三层,基本网格尺寸4.5*4.5m

  • 下弦支承,三边支承,一边敞开

  • 杆件及空心球钢材:Q345-B

  • 网架重量:224.1+121.5=345.6t,每平方重量:69.7kg

  • 提升重量:415t(含主檩条、马道、檩托等构件)

  • 网架采用利用结构柱作为提升受力柱的提升方式

 

02、更新观念——信息数据回归工程

 

东航投资在以往的实践中充分意识到工程信息化建设是未来项目管理的必由之路,智慧建造作为信息技术在工程建设领域的具体内容能够有效防范建设风险、提升管理效能。

 

但简单的BIM咨询模式以及平台研发服务主导的工程信息化管理存在一定的弊端:

 

1、BIM技术或具体使用者为工具操作人员,而非工程建设专业人员,他们大多对工程缺乏了解,读图能力不足,无法发现数据之间的问题,导致工程信息建设无法充分发挥其优势;

 

2、三维扫描服务和工程实际分离,施工单位在编制施工专项方案时容易忽视现场扫描技术,而扫描咨询团队对钢结构形变数据监控要点理解不到位,扫描数据计算方式不合理,后期数据问题较多,难以体现价值。

 

3、工程管理人员对信息技术工具不了解, BIM咨询单位、扫描单位所交付的成果无从考核验证。

 

鉴于以上问题,东航投资坚持让工程信息化建设要为工程本身服务,利用自身航空地产领域的工程技术优势,在上海总部设立信息部智慧建造分部,作为东航投资的最高工程信息化建设管理机构,主要负责航空地产领域工程建设周期的信息化建设与服务工作。同时牵头推进东航投资所属工程部、设计部、审算部等多部门的成果联审机制。

 

03、科技创新——工程数据实时监控

 

大跨度屋面钢网架地面拼装整体提升技术具有诸多优点,工艺日臻成熟.但这一技术对现场管理要求较高,必须全面考虑,综合控制,才能够确保提升过程的万无一失。

 

东航投资信息部智慧建造分部采用三维激光扫描技术将机库钢网架的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维激光扫描技术能实现非接触测量,且具有速度快、精度高的优点,能够利用相位稳步极线实现两幅图像上的三维空间坐标(X、Y、Z),从而实现对物体表面三维轮廓的测量。

 

钢网架扫描专项方案 – 东航投资信息部智慧建造分部针对机库网架提升方案及网架深化图纸编制专项扫描方案。

 

混凝土柱偏移监测 – 钢筋混凝土立柱偏差分析的目的是为了保障混凝土柱受压弯曲的偏差量在设计允许范围内,以及了解偏差方向。

 

钢网架最高点起拱监测 – 东航投资信息部智慧建造分部依据三维激光扫描的特点以及网架提升过程中的形变特点,总结点云数据计算公式,计算最高点的起拱数值。

 

特定轴网球节点的起拱情况监测 – 为了及时发现提升过程中是否有意外情况发生(如提升设备是否运转正常)及提升过程中钢网架是否均匀起拱,除对中心球监测之外,还需要加大监测范围,对特定轴上的所有节点球进行监测。

 

机库门头桁架监测 – 机库门头处是三层桁架结构,本身自重比较大。门头处需要安装导轨及大门,因此原设计对门头处的桁架起拱量有着一定的要求。故门头桁架的受力形变数据,是本次三维激光扫描的主要监控数据之一。

 

04、创新模式——扫描技术应用典范

 

东航投资将工程信息化建设与BIM技术、三维扫描、IOT、5G等最新科技手段相结合,实现工程信息数据的现场采集、在线计算、平台分析、数据汇总,有效解决了总部对各地方项目公司的管理监督、质量追踪、风险管控等全过程精细化管理的难题,树立了航空地产项目数字化应用典范。

 

首先,信息部智慧建造分部通过内部协作,与项目公司内部形成联审协作与扫描监督机制,提升工程专项技术能力的同时也使网架提升核心管理成员了解信息化应用工具特性。

 

对内,东航投资在原有的三维扫描标准基础上,嵌入机库钢网架提升形变的关键技术内容,研究基于BIM的钢结构形变数据监测公式,实现现场数据采集与网架提升方面的深度融合。

 

公式1:支撑柱偏差值= 柱顶(BIM数据-点云数据)-柱底(BIM数据-点云数据)。

 

公式2:X轴最高点起拱计算公式为:

Y轴最高点起拱计算公式为:

 

对外,东航投资智慧建造分部作为甲方单位建造阶段信息化建设的最高管理机构,需同时协调设计单位和施工单位,东航投资坚持工程数据的事前预判、事中监控、事后总结的原则,在前期反复沟通钢网架建设参数,定期召开工程会议,预先发现工程疏漏交由施工单位修改,在过程中不断纠偏,使监测点数据取值范围更为合理,保证数据成果能及时应用到生产过程中。

05、工程增效——工程数据成效显著

 

东航投资把三维扫描与网架提升各个环节紧密结合,无论是利用BIM技术进行网架深化还是提升过程中的专项监测,都力求使信息技术能够参与到整个生产过程中。

 

在效益上实现监管优化、数据共享的目的,提升了工程建设全周期的把控能力和管理效率,成效显著。

 

混凝土支撑柱偏差监测:为了强化在网架提升过程中对受力混凝土支撑柱的偏差监测,东航投资智慧建造分部利用三维扫描技术直接采集混凝土支撑柱点云数据,再通过云端计算公式求得偏差值,并与设计数据对比分析,以此保证支混凝土支撑柱在网架提升过程中的安全、稳定。

钢网架最高点起拱监测:相对于传统监测工具,BIM+三维扫描技术具备人员投入少,成果获得快等特点,并能够同时对施工空间坐标X轴、Y轴、Z轴进行监测。机库钢网架在提升过程中将起拱量分析分为两个部分:网架最高点起拱量计算;特定轴网上节点球的起拱情况值偏差计算。

机库门头桁架监测:利用三维激光扫描形成的点云数据分析门头桁架A轴和B轴的起拱数据。用A轴和B轴上空心球节点的起拱量,比对设计起拱量参数,形成数据对比分析表。

BIM+三维扫描+智慧建造平台,实现工程数据监控、在线协作、方案评估。东航投资与广联达合作研究工程建设阶段的信息化解决方案。建立由总部、分子公司、项目部等组成的工程建设信息平台(智慧建造),在网页端和手机端共享数据、浏览图纸与模型等文件。

 

06、创造未来——工程建设信息化未来可期

 

随着建筑行业和科技的不断发展,未来建筑工程的发展方向必定是信息技术深度融入工程本身,但是其进一步推广和突破仍面临着诸多挑战:

 

专项应用场景的使用尚不够成熟,针对复杂的建筑工程信息技术设备的应用差强人意,新型管理模式的不完整,导致信息技术的价值成效衰减过多,需要市场投入很大精力进行探索研发。

 

专业人才短缺,团队搭建难度大。市场上既懂新技术又懂建筑工程的人才较少,需要加大招募和培训力度,吸引有海外从业经验的人才,提升整体从业人员水平。

 

市场环境有待提升。建筑工程项目各环节配合不足,甚至会出现智慧建造误读的情况。整个行业需要在现有市场环境下实现突破,各方协同合作,推进建筑工程信息化,寻找科学合理的管理模式,让技术切实有效发挥作用。

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