張鵬飛 應宇墾

引言

現(xiàn)代建筑空間日趨復雜，功能要求和施工工藝難度不斷提升，如何按照施工圖紙來進行準確的施工以及如何控制項目的施工進度、工程質量一直是施工單位要克服的困難和挑戰(zhàn)。協(xié)調設備管道之間以及管道與建筑、結構之間的排布，一直困擾著業(yè)主方和設計單位。

傳統(tǒng)疊放圖紙檢測碰撞的方法投入極大，又容易存在疏漏。隨著BIM技術的發(fā)展，這一過程可以依靠計算機程序完成。首先利用BIM設計平臺分別構建建筑、結構、暖通、給排水和電氣專業(yè)的信息化模型，然后將各專業(yè)模型整合到一起構成完整的建筑模型，再將整體模型導入計算機分析工具中檢測碰撞沖突的類型及位置并生成報告。這種方法可以在設計階段高效地協(xié)調設備管線，更好地避免在施工過程中因設計不當而造成的返工。

項目背景

上海虹橋麗寶廣場新建工程位于上海市虹橋樞紐商務核心區(qū)01地塊北側D04、D05 ，占地面積45 282m2，建設面積為239 984.45m2，地下建筑面積112 137.98m2，地上建筑面積127 846.47m2，共由五幢商務樓和三層地下室組成。建筑主體為混凝土框架結構，室內設計地坪標高±0.000，相當于絕對標高+5.15m（吳淞高程系統(tǒng)）；場地的設計標高5.00m，建筑室內外高差0.15m。

在項目進程中應用BIM技術輔助決策、設計、施工，克服施工環(huán)境復雜、施工工期緊、工程體量大以及形狀不規(guī)則等困難條件，業(yè)主、施工總分包、設計單位、BIM團隊以及其他參與方利用BIM進行了很好的管理協(xié)同，通過全過程BIM虛擬建造，避免了約2萬次管線碰撞，提升了施工質量，優(yōu)化了方案，節(jié)省了造價，縮短了約10天工期，項目也獲得了上海市首屆BIM技術應用大賽一等獎（圖1，2）。

項目難點

項目用地緊鄰地鐵，施工環(huán)境復雜，可利用施工場地狹小。這就對施工場地布置、不同時期的變換、材料及人員安排、項目周邊設置等提出了更高的要求和更科學的管理。施工工期緊，要求施工方案及流水施工安排時間緊湊且合理，同時需要考慮下雨、低溫、城市臨時事件等因素的影響。

五幢商務樓形狀極不規(guī)律，三層地下室的圖紙非常復雜，工程體量大。建筑、結構、機電等專業(yè)之間的人員溝通較為困難，構件碰撞與沖突較多，機電管線復雜，專業(yè)協(xié)調和施工難度大。涉及專業(yè)多，加之設計變更、簽證、修改工程量大，成本控制并不容易。該項目為國家省市級重點項目，要求以綠色生態(tài)規(guī)劃概念為主軸，創(chuàng)造低碳、環(huán)保、復合式綠色商務休閑園區(qū)，設計施工過程需要達到相應的規(guī)范標準。

BIM的具體應用

業(yè)主方利用BIM技術對無序的復雜工程進行有序管理，并在項目建設過程中真正做到了全方位的應用。首先是建立BIM技術實施策略（圖3），具體如下。

（1）設計審核輔助：在設計圖紙審核階段，通過模型建立、碰撞檢查、模型分析等輔助圖紙審核，達到了高效、正確的目標。

（2）施工組織方案模擬：應用BIM技術進行施工模擬，對施工組織方案進行指導，通過工期、工程算量等數(shù)據(jù)進行方案對比，以提供最科學的施工組織方案。

（3）實現(xiàn)多方協(xié)同管理：以往各專業(yè)只有通過頻繁的開會、記錄、討論進行問題、數(shù)據(jù)的分享和處理。而應用BIM模型，將各方數(shù)據(jù)及時上傳至相應管理區(qū)域，達到數(shù)據(jù)信息及時共享和傳達，提高溝通協(xié)調效率。

（4）碰撞檢查，控制工期和成本：在工程施工之前，按照圖紙將模型建立進行碰撞檢查，將發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋設計與施工方并做出修改，減少“扯皮”返工，控制成本，保證工期。

（5）實際工程量統(tǒng)計：BIM團隊根據(jù)已完成的模型，對所有各層及部位進行相應材料工程算量統(tǒng)計，并向項目合約部門提交工程算量成果，合約部門進行成果對比和糾正，對部門計算出來的數(shù)據(jù)進行擬合修改。

設計過程BIM的應用

在設計階段，通過BIM的可視化、協(xié)調、模擬與優(yōu)化等應用，將二維圖形轉為三維模型，能自動生成各種圖形和文檔，可清楚表達設計師的設計意圖。各專業(yè)可從信息模型平臺中獲取所需的設計參數(shù)和相關信息，不需要重復錄入數(shù)據(jù)。若某個專業(yè)設計的對象被修改，其他專業(yè)設計中的該對象會隨之更新，便于不同專業(yè)間的溝通和交流。建立好三維模型可通過三維模擬預先建造實現(xiàn)設計碰撞檢測、能耗分析、成本預測等。在初步設計完成后可通過優(yōu)化實現(xiàn)對圖形的檢測，盡量減少錯誤，保障施工的正確性。

設計院根據(jù)BIM做出的各類問題報告，立即進行圖紙變更，通過對施工圖紙進行二次甚至多次修改，直至符合建筑規(guī)范和施工要求，避免了施工圖中大量錯、漏、碰、缺情況的發(fā)生，極大地提高了設計和施工圖的質量（圖4～7）。

施工過程BIM的應用

在施工階段，BIM團隊充分利用BIM模型進行協(xié)調管理，很好地服務技術部門、合約部門、工程部門，更好地完成圖紙技術核查，BIM預檢問題，進度模擬展示，關鍵部位施工模擬，施工例會配合，施工工法模擬，施工現(xiàn)場質量、安全、進度資料管理等一系列環(huán)節(jié)，由原先的現(xiàn)場施工藍圖技術交底改為三維動態(tài)BIM模型演示（圖8，9）。

BIM竣工交付階段

在竣工交付階段，輸入需要進行BIM運營的信息數(shù)據(jù)，配合交鑰匙的文檔交付，形成可以交付給業(yè)主方的BIM模型（圖10）。

BIM成效分析

項目的質量、進度和成本的控制始終是三大難題。之所以要大力推廣運用BIM技術，就是為了省錢、省力、省心。

加快進度——管線綜合碰撞檢測、調整以及解決方案

BIM團隊運用BIM相關軟件（Revit、Navisworks等）進行管綜碰撞檢測，對發(fā)生管線碰撞的區(qū)域進行避讓調整并提供碰撞報告，根據(jù)設計院給出的最新圖紙，再次對管線進行排布和管線避讓。借助問題報告和設計單位進行技術交流、反饋，讓設計單位準確清晰地修改CAD施工圖紙，保證施工單位按照設計單位所給的最新圖紙進行施工。通過管線綜合碰撞分析，能夠發(fā)現(xiàn)施工圖中哪些區(qū)域的機電管線會發(fā)生碰撞，或者排布不符合規(guī)范，設計院以此為依據(jù)進行圖紙變更，極大地避免施工過程中因設計不當造成的返工。

提高質量——凈空問題報告、檢討以及解決方案

根據(jù)凈空要求和規(guī)范，BIM團隊對已完成的模型進行凈空調整，對不滿足凈空要求的區(qū)域提出問題報告，然后通過與施工方、設計院進行協(xié)調溝通后，由設計院進行圖紙變更，最后對模型進行二次甚至多次修改，直至符合建筑規(guī)范和施工要求為止。凈空問題可以通過建筑信息模型直觀、詳細地顯現(xiàn)出來，從而可以避免傳統(tǒng)二維設計中不同專業(yè)的設計師間信息傳遞的缺失與誤解，因此在設計中解決了許多以前只有在工地施工中才能碰到的問題。

控制成本——模型工程算量統(tǒng)計以及對比分析

BIM團隊根據(jù)已完成的土建模型和場地模型，對所有各層和各部位（支撐、地下部分、地上部分和場地等）進行混凝土方量以及支模面積的工程算量統(tǒng)計，并向項目合約部門提交工程算量成果，合約部門再以此進行數(shù)據(jù)對比和分析，對計算出來的數(shù)據(jù)進行擬合修改。

通過以上對BIM模型進行管綜碰撞分析、凈空問題分析和模型工程算量統(tǒng)計分析，通過BIM技術形成對虹橋麗寶項目的質量、進度和成本控制的有力支持。

BIM亮點分析

鋼筋下料加工管理

從傳統(tǒng)預算鋼筋量（手算）到BIM魯班軟件預算，到最后現(xiàn)場下料量，借助BIM軟件，統(tǒng)計與跟蹤鋼筋的下料加工，精確控制鋼筋進場工程量，實現(xiàn)了較好的管理效果（圖11）。

移動端質量監(jiān)控

Autodesk BIM 360 Glue是一款基于云計算的建筑信息模型軟件（圖12）。通過使用Autodesk BIM 360 Glue軟件，各參與方都可以通過桌面終端、移動設備和網(wǎng)絡界面查看項目信息，開展模型調整和沖突檢測，從而使BIM技術貫穿從設計到施工的整個流程。它強化了基于云計算的協(xié)作和移動接入，有助于確保整個項目團隊參與協(xié)調過程，縮短協(xié)調周期，為團隊成員提供了可以隨時隨地查看設計文件的工具。

此外，與項目設計和建造相關的所有團隊還能更方便地查看最新項目模型，并實時進行沖突檢測，節(jié)省項目設計和建設項目所需的時間和資金。

臨邊安全措施

臨邊一般包含：1）溝、坑、槽和深基礎周邊；2）樓層周邊；3）樓梯側邊；4）平臺或陽臺邊；5）屋面周邊。在項目中，我們通過創(chuàng)建防護欄或防護架等安全技術措施模型（圖13），如實地反映現(xiàn)場場地臨邊措施的布置，有利于加強安全管理。

植生墻排布規(guī)劃

植生墻，指充分利用不同的立地條件，選擇攀援植物及其他植物栽植并依附或者鋪貼于各種構筑物及其他空間結構上的綠化方式。起初，項目中植生墻的排布有多套方案，業(yè)主和設計院也未確定哪種方案最適合外墻整體規(guī)劃，通過BIM團隊對多套植生墻方案進行建模和分析，可以很直觀地去觀察和決策（圖14）。

集成于BIM系統(tǒng)的基坑監(jiān)測系統(tǒng)

項目基坑深、范圍大，基坑安全監(jiān)測的測點多，包括水平位移、豎直位移、支撐內力、地下水位等測點類型。傳統(tǒng)基坑監(jiān)測系統(tǒng)基于二維界面，預警報警顯示功能差且不直觀。我們把BIM模型和監(jiān)測系統(tǒng)集成后，測點數(shù)據(jù)每隔10s就會傳輸?shù)紹IM系統(tǒng)，BIM系統(tǒng)自動根據(jù)預警的臨界值顯示紅色，監(jiān)測曲線直接在BIM系統(tǒng)中被調用出來，對現(xiàn)場安全管理起到很大作用（圖15，16）。

結語

對于現(xiàn)階段的建筑業(yè)，無論是地方政府還是行業(yè)需求，都要求總包施工單位在招投標的合同中涵蓋BIM技術服務支持，以便讓BIM在一個項目的全生命周期中發(fā)揮真正的用處，這也必將成為一個趨勢。但事實上，真正推動BIM技術應用的主要還是業(yè)主方，因為業(yè)主是BIM技術應用實施成果最大的獲益者。

施工單位對于BIM不論是從施工圖設計、出圖還是與工地的配合等都還處于全新的認知階段，很難有現(xiàn)成的模式供參考，只有不斷的創(chuàng)新才能摸索出適合自己的道路。