Kernanwendungen der BIM-Technologie bei komplexen, frei geformten Gebäuden

WeChat-Sync · Xiaowei · 2025-02-12

Der folgende Artikel stammt von„Engineering Digital BIM Drawing“, Autor:

Der BIM-Umsetzungsbericht dieses Projekts. Falls Sie ihn zum Nachschlagen und Lernen einsehen möchten, klicken Sie am Ende des Artikels auf „Originaltext lesen“.

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BIM-Umsetzungssystem-

Teamaufbau

Das BIM-Zentrum des Unternehmens dient als technische Stütze, der Chefingenieur des Projekts fungiert als Gesamtverantwortlicher der BIM-Umsetzung, und ein hauptamtlicher BIM-Manager der Generalunternehmung wird eingesetzt. Darunter sind BIM-Teams für den Stahlbau, die technische Gebäudeausrüstung, den hochwertigen Innenausbau und die Vorhangfassade angesiedelt, die über umfangreiche Erfahrungen mit der BIM-Umsetzung bei besonders großen Projekten verfügen.

Kernanwendungen der BIM-Technologie bei komplexen, frei geformten Gebäuden

Standarderstellung

Bevor die Fachbereiche Hochbau, technische Gebäudeausrüstung und Leitungsplanung, Stahlbau sowie Innenausbau ihre BIM-Arbeit offiziell aufnehmen, werden projektspezifische Regelwerke erstellt: „BIM-Zeichnungsstandard für die Detailplanung“, „BIM-Modellierungs- und Lieferstandard für technische Gebäudeausrüstung und Leitungsplanung“, „BIM-Modellierungs- und Lieferstandard für den Stahlbau“, „BIM-Modellierungs- und Lieferstandard für den hochwertigen Innenausbau“ und „BIM-Modellierungsstandard und Lieferanforderungen für die Vorhangfassade“.

Diese Standards legen die einheitliche Softwareplattform, den Projektbasispunkt, das Achsraster mit Geschosshöhen, die Modellierungseinheiten, die Detaillierungsgrade in den verschiedenen Bauphasen, die Regeln für Modelldateiverwaltung und -benennung, die Farbstandards, die einheitlichen Anforderungen an den IFC-Datenaustausch zwischen den unterschiedlichen Modellierungsprogrammen sowie die Anforderungen an die Detailplanungszeichnungen fest und gewährleisten damit, dass die einzelnen Fachbereiche ihre BIM-Arbeit effizient durchführen können.

Prozessfestlegung

Entsprechend den Besonderheiten des Projekts wird ein standardisierter BIM-Arbeitsablauf aufgebaut; die BIM-Anwendung in der Bauausführung und die Detailplanung werden darin detailliert vereinbart. Für jeden Arbeitsschritt im Ablauf werden Anforderungen an den Informationsaustausch sowie Prüfmechanismen festgelegt, damit alle Arbeiten geordnet und effizient ablaufen.

Hardwareausstattung:

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BIM-Anwendung in der Bauausführung (nur auszugsweise)

2.1 Stahlbau

Der Stahlbau dieses Bauvorhabens befindet sich hauptsächlich im Untergeschoss, im Theatersaal und im Vordach des Innenhofs; die maximale Montagehöhe beträgt 33 m, die maximale Spannweite 53 m. Die Gesamtmenge des verwendeten Stahls liegt bei ca. 3500 t, die Zahl der Bauteile bei 5000; die Hauptwerkstoffe sind Q355B und Q420B.

Die Haupttragwerksformen des Stahlbaus sind „Verbundtragwerk aus Stahl und Beton + schräge Rahmen + Stahlraumfachwerk mit abgehängten Nebentragwerken + räumliche, einschalige, mehrfach gekrümmte, unregelmäßig geformte Stahlnetzschale + räumlich doppelt gekrümmte Stahlfachwerkträger in Form eines umgekehrten Dreiecks“; die Bauteilquerschnitte bestehen überwiegend aus H-förmigen Stahlstützen, H-förmigen Stahlträgern, Stahlplatten-Schubwänden, Kastenstahlstützen, Kastenstahlträgern sowie doppelt gekrümmten Rundrohren.

Mit der Software Tekla werden Kollisionsprüfungen und Knotenoptimierungen im Stahlbau durchgeführt; das Detailplanungsmodell wird feinjustiert und Fertigungszeichnungen für die Bauteile werden erzeugt, die die Fertigung der Bauteile im Werk und deren Montage vor Ort anleiten. Zugleich werden die Anschlussknoten zwischen den Stahlprofilstützen und der Bewehrung optimiert; je nach den tatsächlichen Gegebenheiten auf der Baustelle werden geeignete Knoten ausgewählt (Schweißknoten, Durchsteckknoten, Verankerungsknoten), um die Qualität der Bauausführung zu sichern.

Kernanwendungen der BIM-Technologie bei komplexen, frei geformten Gebäuden

2.2 TGA- und Leitungsplanung

Mithilfe der BIM-Technologie werden für das Gesamtprojekt Modelle der einzelnen Gewerke der technischen Gebäudeausrüstung erstellt. Für Bereiche mit hohen Anforderungen an die lichte Höhe – etwa Zuschauerraum, Bühnenraum-Fachwerk und Probesäle – werden gesonderte Detailanalysen durchgeführt; die Leitungen der einzelnen Gewerke werden integriert koordiniert, Kollisionsprüfungen und Lichthöhenanalysen vorgenommen und die relativen Positionen sowie Höhenlagen der Leitungen der einzelnen Gewerke angepasst, sodass die Anordnung ansprechend ist und den Anforderungen an die lichte Höhe entspricht.

BIM-Detailplanungsmodell

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Ablauf und Ergebnisse der Detailplanung:

Für komplexe Knotenpunkte, insbesondere an Stellen, an denen kombinierte Stütz- und Hängekonstruktionen erforderlich sind, werden gesonderte Planungsanalysen durchgeführt: Das Konzept für die kombinierten Stütz- und Hängekonstruktionen wird festgelegt und rechnerisch nachgewiesen, sodass ein geordneter, sinnvoller Ablauf gewährleistet und die Produktqualität bestmöglich gesichert wird.

Schnittansicht eines komplexen Knotens vor der Detailplanung

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Berechnungsnachweis der kombinierten Stütz- und Hängekonstruktionen

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Schnittansicht eines komplexen Knotens nach der Detailplanung

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2.3 BIM für die Vorhangfassade

2.3.1 Montagesimulation der gekrümmten Fassadenunterkonstruktion

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2.3.2 3D-Zeichnungsableitung

Die Fassaden dieses Bauvorhabens sind komplex; die herkömmliche zweidimensionale Zeichnungserstellung ist zeit- und arbeitsaufwendig und bildet die Geometrie nicht präzise genug ab. Die Vorhangfassadenzeichnungen werden daher auf der Grundlage von BIM erstellt und in CAD überführt; durch die Ableitung dreidimensionaler BIM-Zeichnungen aus dem kollisionsgeprüften Modell wird die Darstellung plastischer.

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2.3.3 Visuelle technische Einweisung zu den Bauabläufen

Mithilfe der dreidimensionalen BIM-Visualisierungstechnik werden Knotenmodelle der standardisierten Systeme und der komplexen Systeme der einzelnen Gewerke erstellt; anhand der Modelle wird die technische Einweisung visuell durchgeführt.

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2.3.4 Zuschnitt von gebogenen Fassadengläsern und Aluminiumplatten

Mit parametrischen BIM-Techniken werden die Gesetzmäßigkeiten der Flächen ermittelt; die sich graduell krümmende Fassadenhülle sowie nicht genormte Unterkonstruktionsprofile werden gruppenweise optimiert, und über eigens geschriebene Programme werden Verlegepläne und Fertigungszeichnungen in Serie ausgegeben.

2.3.5 Scanning der Vorhangfassade

Das aus dem dreidimensionalen Scan gewonnene Modell wird mit dem BIM-Modell der Vorhangfassade abgeglichen; Abweichungen des Baukörpers werden so frühzeitig erkannt und der präzise Zuschnitt der Vorhangfassadenelemente unterstützt.

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Noch nicht abgeschlossen; weitere Einzelheiten finden Sie am Ende des Artikels unter „Originaltext lesen“

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