王　瑞　何春雋　劉智榮　蘇　曦

(中建三局安裝工程有限公司(西北)，西安　710075)

超高層項目機電安裝BIM+應(yīng)用

王瑞何春雋劉智榮蘇曦

(中建三局安裝工程有限公司(西北)，西安710075)

【摘要】建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建立，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[1]。永利國際金融中心項目是一幢典型的核心筒加鋼結(jié)構(gòu)的超高層建筑，機電專業(yè)涵蓋空調(diào)水、通風(fēng)排煙、電氣、給排水、消防等，傳統(tǒng)方式無法完成本項目深化設(shè)計工作，故采用BIM技術(shù)對全專業(yè)進行深化設(shè)計；在應(yīng)用的過程中，項目團隊不斷創(chuàng)新，踐行“BIM+”的理念，陸續(xù)探索了多項用于施工管理的新技術(shù)，大幅提高了管理水平。本文重點介紹BIM技術(shù)在該項目的實施情況。

【關(guān)鍵詞】超高層；機電安裝；BIM；深化設(shè)計

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.02

1工程概況

1.1項目簡介

永利國際金融中心項目位于陜西省西安市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，東臨丈八一路、北臨錦業(yè)一路，是一棟超高層綜合辦公樓，也是西安西高新區(qū)的地標(biāo)型建筑。項目工期要求從2014年5月16日開始至2017年3月16日結(jié)束。工程總造價為7 560.85萬。項目質(zhì)量要求為確保長安杯，爭創(chuàng)魯班獎。永利國際金融中心項目總建筑面積134 229.7 m2，建筑總高度204 m。地上部分46層建筑面積105 953.8 m2。地下部分3層建筑面積28 275.9 m2：地下1層(局部設(shè)置夾層作為自行車庫)，主要作為機電設(shè)備間，局部分布有機動車停車位及員工餐廳、物業(yè)辦公等輔助設(shè)施；地下2層、3層主要作為機動車停車庫。主樓1層為辦公入口大堂以及部分商業(yè)；副樓2層為餐飲；3層及以上為辦公，其中16層，31層為避難層。

建筑專業(yè)模型和結(jié)構(gòu)專業(yè)模型如圖1所示。

1.2工程特點和難點

1.2.1機電統(tǒng)籌深化設(shè)計

(a)建筑模型　　　　　　　　　　(b)效果圖　　圖1　建筑專業(yè)模型和項目效果圖

(1)綜合深化集成圖紙工作量大，圖紙共計1 000余張，涉及專業(yè)較多(包括土建、鋼構(gòu)、幕墻、給排水、采暖、通風(fēng)、弱電、消防等)，各專業(yè)間相互交叉點較多，交叉面較廣。

(2)地下室、設(shè)備層和屋面結(jié)構(gòu)復(fù)雜且機電管線設(shè)備多，對機電總承包單位協(xié)調(diào)工作及深化設(shè)計能力要求較高。

(3)本工程為超高層辦公樓，對空間使用率要求較高，業(yè)主對標(biāo)準(zhǔn)層公共區(qū)域標(biāo)高要求為2.85m，辦公區(qū)為3m。

1.2.2超高層垂直運輸和物料平衡

(1)設(shè)備及物料吊運量大，種類多，物料起到終點多且散。

吊運高度高，垂直吊運主要依賴塔吊和施工電梯，方法單一，吊運效率低，易形成物流運輸瓶頸。

(2)場地狹小，現(xiàn)場中轉(zhuǎn)場地少，場地分時使用情況多，物料耗用速度和進場速度協(xié)調(diào)要求準(zhǔn)確，保證現(xiàn)場物流平衡，否則易引起連鎖積壓，導(dǎo)致工期拖延。

(3)分包單位多，各單位使用吊運機械(主要是電梯和塔吊)協(xié)調(diào)難度大。

1.2.3機電聯(lián)合調(diào)試

機電系統(tǒng)多，各系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性強，參與施工機電分包商較多，機電各專業(yè)工程參與單位協(xié)作能力要求高。系統(tǒng)容量大，能源需求大，系統(tǒng)運行效率要求高。系統(tǒng)初次運行，故障幾率大，對人員、設(shè)備安全及經(jīng)濟影響大。

1.2.4減震及噪音控制

本工程為超高層建筑，使用功能多樣，對消聲隔震要求較高。一般辦公室噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)要求NC40，展示、活動區(qū)、會議室、私人餐廳噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)為更高要求的NC35。

2BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1BIM應(yīng)用目標(biāo)

建立全生命周期的BIM服務(wù)，基于BIM的全專業(yè)深化設(shè)計，為整個施工及運維管理提供高效、有力的技術(shù)支撐，并成立了項目BIM小組。

2.2 BIM小組崗位職責(zé)

(1)貫徹執(zhí)行國家頒的法規(guī)、規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行合同文件的有關(guān)條款要求及管理規(guī)定。

(2)依據(jù)圖紙數(shù)據(jù)、規(guī)劃設(shè)計圖紙、圖紙說明等其他文件，對整個項目的施工及場地布局進行BIM 模型設(shè)計和模擬。

(3)依據(jù)創(chuàng)建的BIM模型，對項目整體設(shè)計中各專業(yè)圖紙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行驗證，同時對專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)的沖突干涉問題進行檢測分析，通過合理的排布調(diào)整，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)減少沖突；調(diào)整后出具相應(yīng)的深化設(shè)計圖紙，全面指導(dǎo)施工。

(4)在創(chuàng)建的BIM模型中對各個施工關(guān)鍵點進行施工模擬，配合工程部門對關(guān)鍵施工點進行論證。依據(jù)創(chuàng)建的BIM模型，配合工程、物資部門結(jié)合施工圖紙和工程施工進度計劃，編制年、月物資需用計劃。

(5)通過 BIM 模型對施工過程的數(shù)據(jù)信息進行集成和共享，獲得實時的可視化施工進度信息，并輸出已完成工作的工程量，為進度的監(jiān)測提供準(zhǔn)確的實時度量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對項目施工進度的有效控制。

(6)基于 BIM 技術(shù)的模型系統(tǒng)，利用工程算量軟件計算出施工各階段相應(yīng)的工作量，配合計劃部門計算出預(yù)算生產(chǎn)成本估計或資金計劃，得到成本動態(tài)模型，在進度控制的前提下實現(xiàn)成本控制[2]。

2.3團隊組織

本項目的BIM團隊主要由項目管理人員組成，由公司技術(shù)總工擔(dān)任深化設(shè)計顧問，在BIM工作的策劃和實施階段提出建設(shè)性的意見。項目經(jīng)理為項目BIM工作第一責(zé)任人，各專業(yè)工程師高效開展BIM工作(如圖2所示)。

圖2　BIM團隊組成

2.4應(yīng)用措施

為解決超高層機電專業(yè)深化設(shè)計難題，本項目BIM小組探索出了一條基于BIM技術(shù)的整體解決方案：

項目開工后，由施工單位搭建BIM平臺，制定切實可行的工作計劃，并建立各專業(yè)模型，校核無誤后對各專業(yè)進行綜合排布，結(jié)合現(xiàn)場實際對原設(shè)計中不合理處予以消除，并繪制管道聯(lián)合支架。隨后組織各單位對深化設(shè)計成果進行聯(lián)合評審，BIM團隊針對評審提出的合理建議進行完善。若無異議，由甲方代表簽字，送遞至設(shè)計院進行確認(rèn)，并出圖作為深化設(shè)計后的施工圖紙[3]。

該流程可簡單概括為6個步驟：建立模型、系統(tǒng)校核、綜合排布、支架設(shè)計、聯(lián)合評審、出圖施工，如圖3所示。

圖3　項目BIM實施流程圖

2.5軟硬件環(huán)境

(1)硬件環(huán)境：配備高性能的臺式電腦作為協(xié)同深化設(shè)計的服務(wù)器(見圖4)。BIM小組成員均配備了配置較好的筆記本電腦，滿足建模和深化設(shè)計的需求。

圖4　硬件配備

為了確保協(xié)同工作的順利開展和無縫對接，實現(xiàn)各項信息的讀取和傳遞，BIM小組制定統(tǒng)一的工作標(biāo)準(zhǔn)，包括文件夾體系的建立、文件的命名、專業(yè)代號、系統(tǒng)顏色設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)等(如圖5所示)。

圖5　統(tǒng)一工作標(biāo)準(zhǔn)

(2)軟件配置：本項目所應(yīng)用的軟件主要包括：Revit、SolidWorks、NavisWorks、3DS MAX、Luban BIM Explorer、AutoCAD等。

Revit系列軟件是專為BIM構(gòu)建的，可幫助建筑設(shè)計師設(shè)計、建造和維護質(zhì)量更好、能效更高的綜合類軟件。在本工程使用過程中主要用于模型的建立及對整體模型的分析。

SolidWorks為達索公司設(shè)計的一款機械設(shè)計軟件。本工程使用過程中主要用于對支架的受力分析及校核，并為支架后期的預(yù)制加工出詳圖。

NavisWorks是一款3D/4D協(xié)助設(shè)計檢視軟件，針對建筑的項目生命周期，能提高質(zhì)量，提高生產(chǎn)力。在本工程使用過程中主要用于模型的碰撞檢測及施工進度的動態(tài)模擬。

Luban BIM Explorer 是魯班公司研發(fā)的建筑信息模型瀏覽器。通過BE，工程項目管理人員可以隨時隨地快速查詢管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在本工程中用于材料采購流程、限額領(lǐng)料流程、分包管理、成本核算、資源調(diào)配計劃等方面及時準(zhǔn)確的獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐。

3DS Max是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。本工程用于三維立體模型的效果渲染。

AutoCAD為自動計算機輔助設(shè)計軟件，本工程中用于用于深化后的管道支架繪圖、詳圖繪制。

3BIM應(yīng)用

本項目中，指導(dǎo)現(xiàn)場施工作為BIM技術(shù)的出發(fā)點和落腳點，通過協(xié)同管理平臺來整合BIM信息，進行全方位大后臺管理；深化設(shè)計作為指導(dǎo)施工的指揮棒，在每個分部分項施工30天前完成深化設(shè)計并審核出圖，在現(xiàn)場管理方面以深化設(shè)計后的圖紙和模型作為驗收標(biāo)準(zhǔn)，以iPad和手機等為輔助工具，進行施工現(xiàn)場管理。基于精準(zhǔn)的BIM模型，項目部對風(fēng)管和冷凍機房采用工廠化預(yù)制加工的施工工藝，大幅提高施工效率。此外，項目在造價管理方面進行探索，自主研發(fā)了用于物資和人員管理的智能系統(tǒng)(圖6)。

3.1BIM建模

本項目開工之初，由各專業(yè)BIM工程師逐層進行精細化模型建立[4][5](圖7)。

圖6　項目BIM運用方向及運用深度

3.2BIM應(yīng)用情況

本項目的BIM的應(yīng)用主要有以下5個部分：

(1)電深化設(shè)計

該流程可簡單概括為：建立模型、系統(tǒng)校核、綜合排布、支架設(shè)計、聯(lián)合評審、出圖施工(圖8)。

消防模型　　　　暖通模型　　　　給排水模型　　　　電氣模型　　　　建筑模型圖7　本項目各專業(yè)模型

圖8　機電深化設(shè)計

(2)現(xiàn)場施工輔助管理

BIM技術(shù)來源于現(xiàn)場，凝結(jié)了眾人的智慧，最終目的還是為了指導(dǎo)施工。除傳統(tǒng)BIM工作的深化設(shè)計外，還采用一些新的軟件和技術(shù)來輔助現(xiàn)場施工管理。

①BIM360現(xiàn)場可視化軟件。Autodesk BIM 360是一款基于云的iPad軟件，用戶可以在項目的全生命周期中隨時隨地訪問BIM項目信息。對于本項目現(xiàn)場管理人員來說，BIM 360是他們施工驗收的重要幫手，可快速找到所處位置，并對該處管線、預(yù)留洞口等進行實地檢驗(如圖9～10所示)。

圖9　將項目模型導(dǎo)入BIM360

圖10　利用BIM360進行現(xiàn)場驗收

②CAD快速看圖軟件。除了iBan，還可以在手機上存儲CAD圖紙，實現(xiàn)“人在哪，圖在哪”的數(shù)字化辦公(如圖11～12所示)。

③勞務(wù)隊管理?；谑┕趧?wù)人員數(shù)量大、流動頻繁的特點，團隊起初采用二維碼技術(shù)對勞務(wù)人員進行管理，只需拿出手機對著安全帽一掃，就能獲取他的主要信息，包括身體狀況、所學(xué)技能、接受交底情況等，以便科學(xué)合理地分配施工任務(wù)。但經(jīng)過項目的實踐之后，發(fā)現(xiàn)二維碼存在易磨損、儲存信息量小、不易更改等缺點，項目人員將其進行了優(yōu)化，采用了RFID芯片技術(shù)，代替了之前的二維碼，使上述缺點均得到了改良(如圖13所示)。

圖11　CAD快速看圖軟件　　圖12　CAD快速看圖軟件

(a)手持終端及RFID芯片

(b)掃描RFID芯片獲取勞務(wù)人員信息圖13　勞務(wù)智能管理系統(tǒng)

(3)工廠化預(yù)制加工

隨著BIM技術(shù)向縱深推進，作為施工能力和效率重要體現(xiàn)的預(yù)制加工技術(shù)也逐漸受到廣泛地關(guān)注和重視。本項目創(chuàng)新性的將BIM技術(shù)與3D打印技術(shù)結(jié)合起來，從而更為有效地指導(dǎo)工廠化預(yù)制加工技術(shù)(如圖14所示)。

(a)利用BIM建立泵組模型

(b)工廠預(yù)制泵組

(c)現(xiàn)場拼裝泵組圖14　工廠化預(yù)制加工技術(shù)

(4)造價管理

依據(jù)BIM技術(shù)，針對造價管理，本項目主要應(yīng)用在以下3個方面：

①工程量統(tǒng)計。結(jié)合項目深化設(shè)計模型，采用BIM軟件進行不同階段的物料統(tǒng)計，出具相關(guān)專業(yè)材料統(tǒng)計表，用于指導(dǎo)現(xiàn)場材料采購，合理安排和調(diào)配各項資源。

②物資盤點。采用條形碼對數(shù)量較大的物資進行管理，每次進料或撥料，都可以在手持終端上進行快速盤點，大大減輕了材料員繁瑣的物資盤點工作(如圖15所示)。

(a)登陸界面　　　　　　　(b)打印物資條形碼

(c)掃描物資信息圖15　物資智能管理系統(tǒng)

③全生命周期建筑信息。對于身份唯一、價值較高的材料，采用RFID芯片技術(shù)進行動態(tài)管理，保證其安裝準(zhǔn)確性，也為后期檢修提供了便利(如圖16所示)。

(a)設(shè)備維保界面　　　　　　　(b)獲取設(shè)備維保信息圖16　智能管理系統(tǒng)用于維保管理

4應(yīng)用效果

本項目的BIM運用在施工管理方面起到了積極地推動作用，大幅提高了管理效率和施工質(zhì)量，節(jié)約了管理成本，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和社會效益。項目部榮幸承辦了中建三局、中國建筑、陜西省三級的2015年安全文明施工現(xiàn)場觀摩會，提高了企業(yè)的社會美譽(如圖17所示)。

圖17　承辦省部級文明工地觀摩會

以風(fēng)管為例，工廠化預(yù)制加工技術(shù)大幅縮減了工期，降低了人工，在材料損耗上有了明顯下降(如圖18所示)。

圖18　風(fēng)管工廠化預(yù)制加工

5總結(jié)

5.1創(chuàng)新點

為指導(dǎo)工廠化預(yù)制加工，項目部引入3D打印技術(shù)，將冷凍機房的模型以1：30的比例進行打印，不僅讓相關(guān)人員在視覺上對機房內(nèi)各系統(tǒng)有直觀認(rèn)識，在指導(dǎo)下料、預(yù)制組裝上也有明顯的指導(dǎo)意義(如圖19所示)。

圖19　3D打印技術(shù)指導(dǎo)工廠化預(yù)制加工

5.2經(jīng)驗教訓(xùn)

(1)以解決實際問題為出發(fā)點。BIM技術(shù)應(yīng)該擺脫施工行業(yè)技術(shù)“花瓶”的頭銜，不能僅停留在宣傳片、效果圖層面，要落地生根，到項目實體中進行檢驗甄選，著眼于解決實際問題。

(2)勇于創(chuàng)新，直面挑戰(zhàn)。BIM的先進之處不在于它的工具性，而是體現(xiàn)在其先進的管理理念，它必將掀起建筑行業(yè)新一輪改革浪潮，只有勇于嘗試的人才能在這場變革中乘風(fēng)破浪。

(3)眾人拾材火焰高。任何技術(shù)的發(fā)展都不是一個人的成果，而是所有從業(yè)者共同的智慧結(jié)晶。在本工程的BIM技術(shù)應(yīng)用中，得到了各單位提出的寶貴意見，這些“金點子”加快了BIM技術(shù)的推進。

參考文獻

[1]百度文庫.建筑信息模型技術(shù)(BIM).

[2]劉占省,趙雪峰.BIM技術(shù)與施工項目管理[M].中國電力出版社，2014.

[3]劉廣文，牟培超，黃銘豐.BIM應(yīng)用基礎(chǔ)[M].同濟大學(xué)出版社，2013.

[4]Autodesk Asia Pte Ltd.Autodesk Revit 族達人速成，2014.

[5]劉慶.Autodesk Navisworks 應(yīng)用寶典，中國建筑工業(yè)出版社，2015.

BIM+Technology in the Application of Mechanical and Electrical Installation of Super High-rise Building

Wang Rui，He Chunjun，Liu Zhirong，Su Xi

(ChinaConstructionThirdEngineergingBureauInstallationEngineergingCo.,Ltd.(Northwest),Xi′an710075,China)

Abstract:Building Information Modeling sets up the building model based on the various relevant information and data of construction projects and simulates the real information of constructions by digital information simulation.The modeling is visualized and coordinated and can be imitated，optimized and plotted.Yong Li International Financial Center Project is a typical super high-rise building with core tube and steel structure inside.Its mechanical and electrical engineering contains chilled water，ventilation，electric，drainage，fire protection and so on，and the traditional method could not meet the detailed design need of the project，thus，BIM technology is adopted to deepen the design in the specialty.In the application of the technology，the team of this project continues to innovate.Bearing the idea of “BIM+”in mind，the team has found many new technologies for construction management，which greatly improves the whole management level.The article mainly introduces the implementation of BIM in this project.

Key Words：Super High-rise Building; Mechanical and Electrical Installation; BIM; Detailed Design

【作者簡介】王瑞(1991-)，男，助理工程師，主要從事機電安裝BIM運用研究； 何春雋(1985-)，男，工程師，主要從事機電總承包模式下BIM運用研究。

【中圖分類號】TU17

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1674-7461(2016)03-0006-08