石 韻 劉軍生 韓大富 吳 延 王寶玉 田 園

(1.陜西省建筑科學研究院，西安 710042;2.陜西建工集團總公司，西安 710003)

1 概述

施工單位內各個部門大多獨立運作，協(xié)同作業(yè)只發(fā)生在各階段交接過程中，并且多采用的是抽象的二維圖紙文檔及表格，易導致信息溝通不暢，影響工作效率。而大型復雜結構工程，涉及的工序專業(yè)多，且工程量大，這使得各部門的聯(lián)系越來越密切［1］-［3］。此時，BIM 技術應運而生，BIM 技術即建筑信息化模型，BIM 的最重要意義，在于它重新整合了建筑流程，對建筑空間幾何信息、建筑空間功能信息、建筑材料以及設備等各專業(yè)相關數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)集成與一體化管理。施工企業(yè)將體會到BIM帶來的從經(jīng)營投標到施工、維護的一系列創(chuàng)新和變更帶來的好處［4］-［6］。課題組以某超高層項目為依托，通過BIM 技術的應用，實現(xiàn)了對項目工程信息的集成管理。

2 BIM 技術在項目投標階段應用

對于建筑施工企業(yè)來說，施工生產(chǎn)任務的獲得主要是通過投標的渠道來獲取的?，F(xiàn)實的建筑市場每年的交易量是有限的，投標工作即成為是施工企業(yè)管理工作的重中之重，對許多施工單位而言，如何展示自己的技術實力與水平是非常重要的［7］［8］。而在該超高層項目投標階段課題組利用BIM 技術對工程進行模擬，充分展現(xiàn)了企業(yè)實力。

2.1 技術標

2.1.1 建立BIM 模型

投標工作開始后，為了在標書的各個環(huán)節(jié)應用BIM，首先建立工程BIM 模型，投標建模應區(qū)別于施工階段建模，投標階段建模時間較短，為了快速建立模型，模型精度建議控制在LOD200，在建筑物本身建?；A上，同時體現(xiàn)出施工方案和工藝措施，將施工場地、臨時設施及重要大型設備進行建模。

2.1.2 工程概況介紹

在建立了BIM 模型基礎上用文字及圖表等形式說明相關概況后插入相關BIM 模型圖，利用3D 視覺效果提高標書表現(xiàn)力，該超高層建筑整體建筑概況如圖1 所示，標準層機電概況如2所示。

圖1 結構整體BIM 模型

圖2 機電標準層BIM 模型

2.1.3 施工組織部署和進度計劃

技術標書中，為了清楚介紹工程施工的步驟，各個分區(qū)的施工順序，以及各個重要里程碑節(jié)點工程的形象進度和相關專業(yè)的進展程度，利用BIM 模型的三維可視化特性，將重點工程施工階段表現(xiàn)出來，用一系列的三維形象示意圖展示各階段工程形象進度。

課題組針對局部施工，如某部位鋼結構的吊裝，用一系列的實際裝配圖具體說明施工的工藝順序。在此應用中，為提高表現(xiàn)力，將BIM 模型導入3DMAX 等專業(yè)渲染軟件輸出，圖3 是一個工況點的表示方式。

圖3 主體結構施工工況BIM 模型

2.1.4 大型設備和施工裝備方案

投標過程中，利用BIM 技術模擬施工現(xiàn)場，在工程模型中加入塔式起重機等大型施工設備，并基于模型的可優(yōu)化性對設備布置方案進行必選，最終確定塔式起重機型號和位置，并從模型中直接提取塔式起重機等設備各項參數(shù)和性能指標，形成附表附在方案中，充分體現(xiàn)設備方案的可信度和說服力。對于常用施工設備和設施，建立族文件，以供其他方案使用。

2.1.5 深化設計

對于機電機房和重要部位的管線施工，利用BIM技術進行深化設計，并進行碰撞檢查和綜合優(yōu)化，將最終設計方案甚至精確的施工圖展現(xiàn)在方案中，以表現(xiàn)投標單位的深化設計和復雜部位的處理能力。

通過Tekla Structures 等軟件進行鋼結構重要節(jié)點深化設計，包括搭建構件、節(jié)點設計、圖紙繪制等。三維模型中包含加工制造及現(xiàn)場安裝所需的一切信息，并可以生成相應的制造和安裝信息。

2.1.6 闡明施工時的預期BIM 應用

投標書中單獨設一節(jié)內容具體說明中標后在工程施工階段擬采用的BIM 技術，或基于BIM 的管理構想。用文字說明配圖表的方式。給業(yè)主以良好的BIM 應用預期。編制此部分內容時要結合投標單位具體情況，提出切實可行的BIM 實施方案。

2.2 商務標

2.2.1 工程量復核

在商務標中，利用BIM 技術對招標工程量進行仔細復合，進行快速準確算量。并與招標工程量進行對比，按照差值百分率進行排序，做到數(shù)據(jù)分析精細化，并且提高編制商務標效率。

3 BIM 技術在企業(yè)施工階段應用

3.1 總平管理及綠色施工

現(xiàn)場施工人員利用施工圖紙規(guī)劃出《施工平面布置圖》，并將二維圖紙及時提供給BIM 技術部，BIM 技術部建筑專業(yè)應與現(xiàn)場施工人員進行溝通，通過BIM 技術(可采用Skechup、Revit 等)對《施工平面布置圖》進行三維深化，完成工地整體布局三維模擬，解決現(xiàn)場施工場地平面布置問題，解決現(xiàn)場場地劃分問題，按安全文明施工方案的要求進行修整和裝飾;臨時施工用水、用電、道路按施工要求標準完成(需機電暖通專業(yè)配合);為使現(xiàn)場使用合理，施工平面布置應有條理，盡量減少占用施工用地，使平面布置緊湊合理，同時做到場容整齊清潔，道路暢通，符合防火安全及文明施工的要求。施工過程中避免多個工種在同一場地，同一區(qū)域進行施工而相互牽制、相互干擾。

模型完成后及時交付于現(xiàn)場施工人員，施工現(xiàn)場應設專人負責管理，使各項材料、機具等按已審定的現(xiàn)場施工平面布置圖的位置推放。

3.2 施工進度控制

傳統(tǒng)的施工進度控制雖然在現(xiàn)場施工以前項目部對進度計劃進行了詳細的討論和分析，但在具體施工過程中難免存在問題，例如碰撞問題等，一旦遇見問題會使進度計劃不能得到準確的執(zhí)行。施工過程是伴隨著問題的解決向前推進，通過BIM技術模擬，直觀顯示計劃進度與實際進度的對比，得到最優(yōu)模型，指導施工。

規(guī)定紅色代表延遲的工程進度，綠色代表按時完工工程進度，見圖4。

3.3 結構深化設計

鋼結構專業(yè)BIM 模型對重點部位及復雜部位鋼結構節(jié)點進行鋼結構加工、制作圖紙的深化設計。使用Tekla Structures 真實模擬進行鋼結構深化設計(圖5)［9］［10］，通過軟件自帶功能將所有加工詳圖(包括布置圖、構件圖、零件圖等)利用三視圖原理進行投影、剖面生成深化圖紙，圖紙上的所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度均是在桿件模型上直接投影產(chǎn)生的，通過深化設計產(chǎn)生的加工數(shù)據(jù)清單，直接導入精密數(shù)控加工設備進行加工，保證構件加工的精密性及安裝精度。

通過BIM 技術指導編制專項施工方案，直觀對鋼結構節(jié)點復雜工序進行分析，對節(jié)點板及螺栓進行精確定位，對關鍵復雜的勁性鋼結構與鋼筋的節(jié)點進行放樣分析，解決鋼筋綁扎、順序問題，指導現(xiàn)場鋼筋綁扎施工。將復雜部位簡單化、透明化，提前模擬方案編制后的現(xiàn)場施工狀態(tài)(圖6)，對現(xiàn)場可能存在的危險源、安全隱患、消防隱患等提前排查，對專項方案的施工工序進行合理排布。

圖4 施工進度控制

圖5 鋼結構三維模型

圖6 結構節(jié)點復雜工序及節(jié)點定位模擬

圖7 利用BIM 技術進行機電安裝深化設計

3.4 管線綜合

管線綜合專業(yè)BIM 模型協(xié)助完成機電安裝部分的深化設計，包括綜合布管圖、綜合布線圖的深化。使用BIM 模型技術改變傳統(tǒng)的CAD 疊圖方式進行機電專業(yè)深化設計，應用軟件功能解決水、暖、電、通風與空調系統(tǒng)等各專業(yè)間管線、設備的碰撞，優(yōu)化設計方案，為設備及管線預留合理的安裝及操作空間，減少占用使用空間［11］。

所有專業(yè)之間的相互碰撞檢查過程最終成果是得到零碰撞，在創(chuàng)建的過程中應分階段進行碰撞檢查，不要等到所有模型都完成后進行，第一階段碰撞檢查在各專業(yè)確定較大管線的尺寸和位置后進行，第二階段在模型完成每層后進行，第三階段整體完工后進行，在發(fā)現(xiàn)碰撞問題，需要更改管線時，遵循小管讓大管，有壓讓無壓，大風管在頂端，橋架再中間，水管布置在最下層等工程施工中的原則，切記碰撞檢查只是一個工具，它只能幫組查找問題，不能解決問題。

4 結論

(1)在該超高層項目中，提出切實可行的BIM實施方案，實現(xiàn)了投標階段技術標和商務標的信息化管理。

(2)施工階段通過BIM 的應用，在總平管理、管線綜合、結構深化設計等方面實現(xiàn)數(shù)字化施工。

(3)以BIM 模型為基礎，從項目投標到施工全過程實現(xiàn)了建筑信息化和精細化的目標。對后續(xù)工程的BIM 應用具有指導作用。

［1］蔡偉慶.BIM 的應用、風險和挑戰(zhàn)［J］.建筑技術，2015(2).

［2］陳娟娟.BIM 的價值與應用［J］.山西建筑，2015(5).

［3］張海龍.大中型施工企業(yè)BIM 技術實施探討［J］.安徽建筑，2015(1).

［4］陳宜.中國尊項目的BIM 協(xié)調與整合［J］.中國勘察設計，2015(1).

［5］趙世杰.BIM 技術在傳統(tǒng)設計院的發(fā)展及管理［J］.城市建設理論研究，2015(3).

［6］胡北，鄒雪云，張聰.基于BIM 的項目管理應用研究［J］.中國建設信息，2015(2).

［7］小林.建筑施工企業(yè)如何做好投標工作［J］.城市建設理論研究，2015(5).

［8］舒忠安.淺議否決投標的幾種情形［J］.城市建設理論研究，2015(6).

［9］于海艷，吳聚龍，李光耀.Tekla Structure 在鋼結構設計中的應用［J］.浙江建筑，2014(12).

［10］周偉，杜伸云.Tekla structure 軟件在滁州中學體育館屋蓋結構深化設計中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2014(1).

［11］張騁.BIM 中的碰撞檢測技術在管線綜合中的應用及分析［J］.中華建設科技，2014(6).