康小軍，趙瀟，韓彬彬

（1.中鐵建工集團(tuán)有限公司西北分公司，西安710119；2.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，蘭州730000）

BIM技術(shù)在城市綜合體中的實(shí)踐應(yīng)用*

康小軍1，趙瀟1，韓彬彬2

（1.中鐵建工集團(tuán)有限公司西北分公司，西安710119；2.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，蘭州730000）

本文以蘭州國(guó)際商貿(mào)中心為研究對(duì)象，本中心是以建筑群為基礎(chǔ)，融合商業(yè)零售、商務(wù)辦公、酒店餐飲、公寓住宅、綜合娛樂五大核心功能為一體的高層建筑。根據(jù)BIM技術(shù)在該城市綜合體中的實(shí)際應(yīng)用情況，概括了該技術(shù)具體的實(shí)施過程，總結(jié)了該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。為BIM技術(shù)在超高層建筑領(lǐng)域的拓展提供了較好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，起到一定的借鑒作用。

BIM技術(shù)；城市綜合體；實(shí)踐應(yīng)用；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

0　引言

BuildingInformationModeling（簡(jiǎn)稱BIM）建筑信息模型，以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代開始，BIM技術(shù)已經(jīng)在歐美國(guó)家開始興起，且主要應(yīng)用于制造業(yè)，更多的使用在汽車、飛機(jī)、船舶等的設(shè)計(jì)中。起初的技術(shù)受限于輔助工具的不完善，發(fā)展較緩慢。隨著3D工程輔助繪圖軟件的出現(xiàn)，BIM技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，使得工程界人士看到了建筑產(chǎn)業(yè)再一次改革的曙光。建筑項(xiàng)目信息在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行全生命周期全過程中起到了決定性的作用，加快了建筑業(yè)技術(shù)和管理水平的提升進(jìn)步[1]。

我國(guó)在BIM技術(shù)的應(yīng)用方面起步較晚，在建筑業(yè)的引進(jìn)更是較緩慢。在“十二五”規(guī)劃中，明確了要加快BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用，這為推動(dòng)建筑業(yè)信息建設(shè)指明了方向。同時(shí)，該技術(shù)在建筑產(chǎn)業(yè)多方協(xié)調(diào)方面展現(xiàn)出來的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。例如，BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來；同時(shí)，通過對(duì)設(shè)計(jì)、施工過程的模擬功能，可以提高并優(yōu)化設(shè)計(jì)水平、降低施工風(fēng)險(xiǎn)；BIM模型提供了建筑物的實(shí)際存在的完整信息，在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的設(shè)計(jì)和施工過程的優(yōu)化等。因此推廣BIM技術(shù)在建筑業(yè)企業(yè)中應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)技術(shù)和管理升級(jí)是建筑企業(yè)的必然選擇。

縱觀近階段BIM技術(shù)在我國(guó)建筑工程上的應(yīng)用，主要集中在大型體育場(chǎng)館，以及多層和高層建筑中的應(yīng)用，但在超高層中的應(yīng)用比較少。本文則以蘭州國(guó)際商貿(mào)中心這一超高層建筑群建設(shè)中BIM技術(shù)的應(yīng)用為例，比較全面的介紹了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程。本項(xiàng)目中由于施工場(chǎng)地小，場(chǎng)地布置難度大，交叉作業(yè)范圍大，鋼結(jié)構(gòu)、高支模、超高層砼泵送、大體量綜合，機(jī)電管線排布復(fù)雜，施工圖紙變更頻繁，工程量核算復(fù)雜等。為保證工程順利進(jìn)行，該項(xiàng)目引入BIM技術(shù)，提前規(guī)劃、重點(diǎn)模擬、化繁為簡(jiǎn)、減少返工，同時(shí)將BIM應(yīng)用于工程建設(shè)全周期中。

1　工程概況

蘭州國(guó)際商貿(mào)中心工程（以下簡(jiǎn)稱蘭州中心），位于甘肅省蘭州市七里河區(qū)西站商圈內(nèi)，是集零售、餐飲、酒店、娛樂、金融、商務(wù)、住宅、文化休閑等綜合為一體的大型建筑。項(xiàng)目占地面積約111畝，總建筑面積：604215.63m2，其中地上建筑面積429796.37m2，地下建筑面積174419.26m2，建成后將是蘭州規(guī)模最大、檔次最高、業(yè)態(tài)最全、生態(tài)環(huán)境優(yōu)、功能配套齊全的國(guó)際一流城市綜合體。項(xiàng)目主要由裙房及3棟超高層蘭州中心（180m）、蘭州希爾頓酒店（140.15m）、蘭州Soho（144.15m）組成。蘭州中心BIM信息整體模型（見圖1）。

圖1　蘭州中心BIM信息整體模型

2　圖紙會(huì)審

本項(xiàng)目的圖紙會(huì)審與傳統(tǒng)的會(huì)審稍有不同，主要進(jìn)行了以下工作：本次圖紙會(huì)審由建設(shè)單位負(fù)責(zé)召開，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位（土建及安裝）等都派了有關(guān)單位派代表參加（成員有各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人、各專業(yè)工程師等）[2]。綜合各專業(yè)提出的問題及最后商定的處理意見，各單位做了詳細(xì)的記錄，由施工總承包單位在會(huì)后整理形成了成正式文件，即《圖紙會(huì)審記錄》。

與此同時(shí)，本項(xiàng)目部BIM團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)院提供的二維CAD圖紙翻建三維BIM模型，利用該技術(shù)對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審。其中主要包括：土建圖紙會(huì)審和機(jī)電圖紙會(huì)審。

在建模過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而反饋給設(shè)計(jì)方，對(duì)圖紙做進(jìn)一步的修改，力求將問題解決在施工之前。本項(xiàng)目BIM圖紙會(huì)審發(fā)現(xiàn)的問題主要有：同一軸網(wǎng)上下層不一致、地下部分與地上部分柱子錯(cuò)位、梁上起墩、主次梁交接不合理、圖紙標(biāo)注錯(cuò)誤、樓梯與結(jié)構(gòu)梁凈空不足、坡道凈空不足、型鋼深化不合理等問題、通風(fēng)口與外幕墻豎向龍骨沖突等。

3　施工場(chǎng)地布置

在圖紙會(huì)審?fù)瓿傻幕A(chǔ)之上，利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場(chǎng)地布置的模擬。由于施工場(chǎng)地非常有限、體量太大，現(xiàn)場(chǎng)群塔作業(yè)繁忙，為了避免出現(xiàn)施工安全事故，建立BIM信息模型，對(duì)群塔之間高低差、覆蓋范圍進(jìn)行直觀、預(yù)先模擬運(yùn)行分析，從而更加合理布置，安全有效運(yùn)行；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)未施工區(qū)域擬建造民工生活區(qū)，由于此部位結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，普通二維圖紙不能直觀體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過建立BIM模型，找出布置板房的合理位置，發(fā)現(xiàn)洞井，提前做好安全防護(hù)，合理規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)通道；由于現(xiàn)場(chǎng)施工單層作業(yè)面為6.6萬m2，劃分為58個(gè)施工流水段，通過建立BIM模型，在模型當(dāng)中劃分流水段。改變以有手工算量，填寫混凝土生產(chǎn)預(yù)約單，做到了精確算量，嚴(yán)格控制浪費(fèi)，節(jié)約成本。現(xiàn)場(chǎng)三維平面施工布置（見圖2），按施工流水合理劃分施工流水段（見圖3）。

圖2　現(xiàn)場(chǎng)三維平面施工布置

圖3　按施工流水合理劃分施工流水段

4　BIM技術(shù)施工模擬

4.1型鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝模擬

本工程有型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼與鋼筋混凝土交叉施工。為了使施工作業(yè)人員明確施工流程及次序，保證施工精度，建立型鋼、鋼筋參數(shù)模型，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)復(fù)雜施工區(qū)域進(jìn)行三維交底。保證施工質(zhì)量及進(jìn)度。型鋼與混凝土模型（見圖4）。

4.2高支模施工節(jié)點(diǎn)工藝模擬

圖4　型鋼與混凝土模型

本工程高支模部分超過9處，為使高支模施工能夠安全有效進(jìn)行，預(yù)先進(jìn)行3維架體排布、確定安全網(wǎng)鋪設(shè)位置、混凝土分層澆筑高度、剪刀撐位置及間距、梁柱節(jié)點(diǎn)加固方式、頂托自由端超長(zhǎng)部位進(jìn)行調(diào)整，最后制作成施工模擬動(dòng)畫對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行模擬交底，明確注意事項(xiàng)。高支模架體參數(shù)模型（見圖5）。

圖5　高支模架體參數(shù)模型

4.3施工模擬及進(jìn)度控制分析

通過超前模擬施工，對(duì)爬架頂升、塔吊附墻、人貨電梯附墻位置及時(shí)間進(jìn)行分析，確定合理的時(shí)間及位置，保障施工進(jìn)度。通過進(jìn)度模型分析，綜合考慮施工流水段施工，確定優(yōu)先施工區(qū)域。根據(jù)對(duì)模型進(jìn)度控制明確施工產(chǎn)值；使得形象進(jìn)度更加可視化、直觀化?，F(xiàn)場(chǎng)整體進(jìn)度三維模型（見圖6）。

圖6　現(xiàn)場(chǎng)成體進(jìn)度3D模型

5　各部分方案優(yōu)化及技術(shù)交底

通過模型直觀可視性對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的工序排布、施工難點(diǎn)作以優(yōu)化并進(jìn)行三維交底。本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)一下幾個(gè)關(guān)鍵方面做了優(yōu)化后交底。

5.1蘭州中心海底世界

蘭州中心海底世界標(biāo)高、預(yù)留孔洞、異形構(gòu)造、混凝土標(biāo)號(hào)均較多，通過建立BIM模型，發(fā)現(xiàn)建筑與結(jié)構(gòu)之間的問題，確定異形構(gòu)造的支模方案及混凝土澆筑方案，通過設(shè)置不同標(biāo)號(hào)混凝土顏色方案，更加清晰不同標(biāo)號(hào)混凝土澆筑位置。

5.2消防水池與旋轉(zhuǎn)汽車坡道相結(jié)合

希爾頓酒店消防水池結(jié)構(gòu)形式較復(fù)雜，為保證混凝土連續(xù)澆筑不產(chǎn)生施工冷縫、跑模漲模等不良后果；利用BIM模型對(duì)支模體系、混凝土澆筑面內(nèi)外標(biāo)高控制、放坡比例、施工次序等進(jìn)行逐一分析，并利用三維施工模擬進(jìn)行交底，從而保證施工質(zhì)量。

5.3泵管布置優(yōu)化

由于施工現(xiàn)場(chǎng)狹窄，可泵送點(diǎn)選擇有限，綜合考慮塔吊、場(chǎng)內(nèi)交通、生活區(qū)環(huán)境等因素、確定合理的泵送點(diǎn)，明確泵管加固方式及附墻位置。確定裙房泵管分流位置，節(jié)約泵管，降低成本。

5.4BIM二次樣板砌筑和機(jī)電管線排布

通過建立BIM模型，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行BIM樣板砌筑，明確構(gòu)造柱位置。改變以往CAD排磚，利用三維模型排磚更加真實(shí)、可視化。通過建立機(jī)電模型，和土建模型整合，完成碰撞調(diào)整，綜合管道排布，生成管道支架及加工圖。BIM樣板砌筑模型如圖7所示。

圖7　BIM樣板砌筑模型

5.5塔樓幕墻、裙房網(wǎng)架優(yōu)化

建立塔樓外幕墻BIM模型，發(fā)現(xiàn)幕墻預(yù)埋位置偏差，對(duì)幕墻效果進(jìn)行可視化分析。優(yōu)化最佳效果；本工程裙房網(wǎng)架全為變截面不等高異形，二維圖紙指導(dǎo)施工困難較大，且容易出錯(cuò)。通過分析體量建立模型，明確網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式，更加直觀地指導(dǎo)施工，且做到了對(duì)網(wǎng)架材料的精確算量。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)進(jìn)行BIM3維交底、做到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化施工，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員更加明確，管理人員交底變的更加簡(jiǎn)單。裙房網(wǎng)架和幕墻3維模型如圖8所示。

6　工程量統(tǒng)計(jì)分析

利用BIM技術(shù)提取各構(gòu)件信息、便于物資提料、有效控制現(xiàn)場(chǎng)材料使用情況，形成工程材料明細(xì)表，然后按模型中劃分好的流水段提取砼工程量和鋼筋工程量配合成本完成3算工作。具體實(shí)施主要是在BIM模型中快速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各段各層各標(biāo)號(hào)的混凝土方量、模板面積、鋼筋用量及水電管線數(shù)量進(jìn)行輸出，配合成本完成3算。可視化的三維鋼筋模型，使得現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收變的更加簡(jiǎn)單快捷，質(zhì)檢人員只需拿著模型就可以對(duì)鋼筋錨固長(zhǎng)度、搭接位置、鋼筋型號(hào)、箍筋間距等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。改變了以往拿著圖集、二維圖紙驗(yàn)收。加快了工作效率、提高了工作質(zhì)量。BIM生成的工程材料明細(xì)表（見圖9）。

圖8　裙房網(wǎng)架和幕墻3維模型

圖9　BIM生成工程材料明細(xì)表

7　方案優(yōu)化、管線線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)通過對(duì)機(jī)電模型的建模，與土建進(jìn)行模型整合，完成管道碰撞檢測(cè)及調(diào)整，通過模型整合后的碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化后期可能遇到的管線結(jié)構(gòu)間問題，減少人材機(jī)的浪費(fèi)。經(jīng)過碰撞檢查，就可以發(fā)現(xiàn)一些問題。例如，本項(xiàng)目中避難層原設(shè)計(jì)采暖管道如按設(shè)計(jì)走向，經(jīng)三維排管后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致走廊層高安裝完成只有1.5m層高，為了滿足功能要求，需對(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化排布。通過對(duì)復(fù)雜機(jī)房管道進(jìn)行排列，發(fā)現(xiàn)碰撞問題提前解決，將問題消化在工程前期，節(jié)約工期。通過模型直觀可視性對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的工序排布、施工難點(diǎn)作以優(yōu)化，按照三維圖紙對(duì)支吊架數(shù)量及形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成二維可視化加工圖，按照支吊架型號(hào)及編號(hào)批量進(jìn)行加工，施工現(xiàn)場(chǎng)按照編號(hào)進(jìn)行安裝，最終完成管線布置。

8　BIM在本項(xiàng)目應(yīng)用的的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

BIM技術(shù)在項(xiàng)目招投標(biāo)、項(xiàng)目可施工性、工程算量、各專業(yè)協(xié)調(diào)、施工組織設(shè)計(jì)及生產(chǎn)計(jì)劃、預(yù)制加工、施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)與管理、交付使用管理、進(jìn)度管理、項(xiàng)目控制等方面提供了解決方案。本文主要對(duì)以下4方面做了總結(jié)。

8.1工程算量的精準(zhǔn)化

我們利用該技術(shù)創(chuàng)建算量模型，在精確的模型基礎(chǔ)上是開展BIM工作。在模型中可以精確統(tǒng)計(jì)所有材料數(shù)量。從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理，節(jié)約成本，為我們的企業(yè)帶來效益，但實(shí)際操作中存在一些問題[3]。例如，目前國(guó)內(nèi)一些公司開發(fā)出了基于Revit的接口進(jìn)行算量。但是，通過試用我們發(fā)現(xiàn)，Revit在導(dǎo)出為其他格式時(shí)，有一部分構(gòu)件不被識(shí)別，需要手動(dòng)修改其類別屬性。這需要我們?cè)诮３跗?，?duì)建模規(guī)則進(jìn)行細(xì)化調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)鋼筋算量；本項(xiàng)目中我們實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)Navisworks 2015具備2D/3D工程算量。我們可以通過編制相對(duì)應(yīng)的計(jì)算的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)更加個(gè)性化的工程算量，而且具備基于模型變更的算量，使得工程算量更加人性化，做到查缺補(bǔ)漏。

8.2安全管理的可控化

通過應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)，在安全管理方面仍需要我們手動(dòng)翻看模型查找臨邊、洞口等安全問題，再建立標(biāo)準(zhǔn)化的防護(hù)模型，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)三維技術(shù)交底。通過研討，我們提出了開發(fā)基于Revit的工具集，這樣就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防護(hù)，減輕了BIM工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。在以后的應(yīng)用過程中我們可以開發(fā)安全預(yù)警模塊，由現(xiàn)在人為發(fā)現(xiàn)BIM模型中的危險(xiǎn)源變?yōu)檐浖詣?dòng)提醒危險(xiǎn)源。

8.3物資管理的便捷化

本項(xiàng)目總結(jié)的物資采購(gòu)階段BIM應(yīng)用流程：建立BIM模型→出構(gòu)件加工圖及零件清單→構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)加工→編制構(gòu)件二維碼→構(gòu)件運(yùn)輸→進(jìn)場(chǎng)二維碼掃描→項(xiàng)目BIM信息管理系統(tǒng)。借鑒集團(tuán)安裝公司物資信息系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，基于Revit數(shù)據(jù)庫(kù)插件，制定項(xiàng)目級(jí)物資編碼規(guī)則，并結(jié)合倉(cāng)庫(kù)信息管理系統(tǒng)，打印條形碼，對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行質(zhì)量檢查驗(yàn)收的同時(shí)進(jìn)行貼碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的分類堆碼，庫(kù)存量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，方便物資管理人員及工程技術(shù)人員進(jìn)行工程決策。

8.4工具集的開放化

在BIM技術(shù)工程實(shí)踐中我們遇到了很多Revit軟件無法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來困難比較大的問題，比如：梁柱節(jié)點(diǎn)不同標(biāo)號(hào)混凝土算量、模板算量、建模速率慢等特點(diǎn)，通過開發(fā)小插件這些問題都能得以解決。同時(shí)也了解到，中建八局已經(jīng)有了自己的工具集，在BIM實(shí)施應(yīng)用落地方面起到了很大的作用。建議公司能夠在工具集開發(fā)方面提供支持。

9　結(jié)語

近幾年BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)飛速發(fā)展，已有好多企業(yè)走在了前面，由最初的2D到3D，現(xiàn)已發(fā)展到5D。蘭州中心作為分公司BIM試點(diǎn)的先行單位，同時(shí)作為分公司BIM運(yùn)行的載體，已經(jīng)在BIM5D方面進(jìn)行了探索應(yīng)用。目前，我們了解到，基于BIM5D平臺(tái)的項(xiàng)目綜合管理。通過BIM5D平臺(tái)整合各類資源，從而更好的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理。BIM5D平臺(tái)將土建模型、鋼筋模型、機(jī)電模型、鋼結(jié)構(gòu)模型、三維場(chǎng)地模型、模架模型整合在一起，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與模型一致。使得BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)真正落地[4]。

[1]王凱.國(guó)外BIM標(biāo)準(zhǔn)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（01）：6-16.

[2]張成雙，張洪梅.施工方應(yīng)如何做好圖紙會(huì)審[J].科技視界，2012（21）：184-185.

[3]楊震卿，潘朝輝，田豐，等.BIM技術(shù)開創(chuàng)混凝土算量工作新模式[J].建筑技術(shù)，2015，46（02）：129-131.

[4]龍文志.建筑業(yè)應(yīng)盡快推行建筑信息模型（BIM）技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2011，42（01）：9-14.

TU201.4

A

1673-1093（2015）12-0074-05

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.12.017

康小軍（1989），男，甘肅省天水人，BIM工程師，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)土木工程專業(yè)，就職于中鐵建工集團(tuán)有限公司西北分公司，研究方向：建筑工程新技術(shù)應(yīng)用。

2015-07-19；

2015-08-10

獎(jiǎng)項(xiàng)：“蘭州國(guó)際商貿(mào)中心項(xiàng)目BIM技術(shù)施工應(yīng)用”獲得了2014年度中國(guó)建筑業(yè)建筑信息模型（BIM）邀請(qǐng)賽卓越工程項(xiàng)目獎(jiǎng)“一等獎(jiǎng)”；頒獎(jiǎng)單位：中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)；獲獎(jiǎng)單位：中鐵建工集團(tuán)有限公司西北分公司（2014SG009）.