胡華鋒

（上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032）

1 引言

某國際機場二期擴建項目新建2號航站樓位建筑高度33.74m，其中地上4層，地下1層，主要由中心區(qū)主樓及西南指廊、西北指廊、東南指廊、東北指廊組成，總建筑面積29.6萬m2，建成后機場年旅客吞吐量將達到3500萬。

該國際機場航站樓項目的設(shè)計與建造面臨如下難點：

（1）項目體量大，各專業(yè)系統(tǒng)交叉碰撞問題多，設(shè)計協(xié)調(diào)界面復(fù)雜；

（2）項目工期緊張，工程各項工作緊密相關(guān)，環(huán)環(huán)相扣，工程質(zhì)量把控難度大；

（3）項目在海南省首次使用隔震支座技術(shù)，項目的設(shè)計和施工有了新的挑戰(zhàn)。

該國際機場擴建工程建設(shè)單位結(jié)合項目的具體情況，決定在航站樓項目的實施過程中采用BIM技術(shù)，對BIM的應(yīng)用進行了整體策劃，通過合同對設(shè)計單位、施工單位等明確各主要參建方的BIM實施職責和具體要求，在不改變項目的總發(fā)包模式的以BIM技術(shù)解決項目的重難點，提升項目的精細化管理水平。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的組織架構(gòu)

為保證整個項目各方在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，責任明確，分工合理，擬確定項目各參建方在BIM整個項目實施的組織架構(gòu)如圖1所示。

圖1 項目實施的組織架構(gòu)圖

此組織架構(gòu)下，本項目各主要參與方的BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵職責如下。

建設(shè)單位關(guān)鍵職責：

（1）提出BIM管理要求，并確認BIM咨詢單位的總體策劃方案；

（2）對BIM咨詢單位提出的BIM實施標準和要求進行確認并發(fā)布；

（3）協(xié)調(diào)推進、監(jiān)督執(zhí)行、整體把控BIM實施工作開展。

BIM咨詢單位關(guān)鍵職責：

（1）總體策劃，制定實施規(guī)劃和標準，各單位工作職責界面劃分；

（2）編制該機場二期擴建航站樓項目BIM應(yīng)用有關(guān)的標準和指南；

（3）對各專業(yè)、各階段的模型以及應(yīng)用標準和成果提出具體要求，使得BIM應(yīng)用符合業(yè)主單位管理需求；

（4）對設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等第三方公司的BIM工作進行指導(dǎo)、監(jiān)督、審查和協(xié)調(diào)，提供必要的BIM技術(shù)支持。

設(shè)計單位關(guān)鍵職責：

（1）按照BIM咨詢單位提出的標準和要求創(chuàng)建、更新模型，完成合同要求的BIM技術(shù)應(yīng)用，并提交BIM技術(shù)應(yīng)用成果；

（2）按照設(shè)計階段的合約要求完成設(shè)計階段有關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集、集成、更新和完善等工作。

施工單位關(guān)鍵職責：

（1）接收施工圖設(shè)計模型，對合約范圍內(nèi)的施工圖設(shè)計模型進行必要的校核和調(diào)整，完成各專業(yè)的施工圖深化設(shè)計的BIM模型，并在施工過程中及時更新，保持其適用性，創(chuàng)建和更新施工過程BIM模型；

（2）按照業(yè)主和BIM咨詢單位要求，總包單位統(tǒng)籌管理各分包方BIM團隊施工深化設(shè)計模型和施工過程模型，方便各專業(yè)間模型互用；

（3）提供施工組織方案、進度安排等，根據(jù)業(yè)主和咨詢單位要求，完成BIM在施工階段的應(yīng)用，并按業(yè)主方要求提交相應(yīng)成果，滿足工程管理需要；

按照施工合約的要求，進行施工階段BIM模型專業(yè)信息收集、更新和完善。

材料供應(yīng)商關(guān)鍵職責：

（1）完成合同范圍內(nèi)的各項BIM工作并提交相關(guān)工作成果；

（2）積極響應(yīng)和落實業(yè)主和BIM咨詢單位的各類BIM工作要求；

（3）完成各自工作范圍內(nèi)的各類相關(guān)配合工作。

3 BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用

按照機場2號航站樓的整體考慮，項目對三維BIM設(shè)計的基本原則為能夠正向設(shè)計的，盡量采用三維正向設(shè)計，由BIM三維BIM設(shè)計導(dǎo)出準確的二維CAD圖紙；對于條件不成熟，暫時無法實現(xiàn)三維正向設(shè)計的，則通過二維轉(zhuǎn)三維的形式，建立BIM三維設(shè)計模型，降低設(shè)計圖紙的錯誤與矛盾，提高設(shè)計圖紙的質(zhì)量；進行三維碰撞檢測，查找和糾正設(shè)計多專業(yè)協(xié)調(diào)的缺陷和錯誤，避免流入施工環(huán)節(jié)；應(yīng)用三維BIM模型進行現(xiàn)場交底，提升施工圖交底的質(zhì)量。

3.1 BIM的正向設(shè)計

項目的設(shè)計單位雖然實力雄厚，但是由于各種原因用三維設(shè)計軟件進行BIM的正向設(shè)計挑戰(zhàn)巨大，市場對于這么大體量的工程也沒有成熟的正向設(shè)計經(jīng)驗，技術(shù)風險較大，所以在這個項目的設(shè)計中有限的使用了正向設(shè)計。比如：

（1）在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用Tekla軟件直接進行三維模型創(chuàng)建，再輸出準確的二維CAD施工圖。由此完成鋼梯CAD圖紙9張，屋頂鋼結(jié)構(gòu)CAD圖紙28張；

（2）在核心筒的建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用Revit軟件進行三維BIM設(shè)計，直接輸出三維和二維圖紙37張，圖2為核心筒結(jié)構(gòu)BIM模型和二維圖；

（3）另外有玻璃電梯、自動步道、衛(wèi)生間、自動扶梯等由正向設(shè)計得到的施工圖超過100張（見圖2）。

這些正向設(shè)計圖紙具有準確、參數(shù)關(guān)聯(lián)等特點，是未來設(shè)計發(fā)展的趨勢。2號航站樓項目從實際出發(fā)，在項目的設(shè)計過程中踐行BIM技術(shù)三維正向設(shè)計應(yīng)用，在市場環(huán)境、軟件環(huán)境等多條件的限制下尋求了設(shè)計過程的次優(yōu)解，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.2 BIM技術(shù)輔助圖紙預(yù)審查

圖2 核心筒正向設(shè)計得到的BIM模型和二維詳圖

BIM三維建模過程，就是建模工程師的讀圖識圖過程，也是個虛擬建造的過程，通過這個過程，建模工程師需要充分理解圖紙，最終將二維的CAD圖紙信息“建造”為虛擬的三維空間模型。由于本項目體量大、圖紙信息量大，雖然傳統(tǒng)設(shè)計流程中有多重審核審批，但是圖紙中的一些錯誤，比如立面圖與剖面圖不一致的情況、標注不明確不統(tǒng)一的問題仍然無法完全避免。建模工程師在虛擬建造時，讀懂圖紙并深入理解設(shè)計意圖，可以將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給設(shè)計師，完善圖紙，從而在施工圖紙發(fā)放之前，提前解決圖紙中存在的問題，在設(shè)計層面盡可能的避免后期的錯施工漏施工甚至于返工，在設(shè)計的源頭上保證施工質(zhì)量、加快施工進度和節(jié)約施工成本。

航站樓項目通過建立全模型針對建筑各系統(tǒng)進行一般性的審核，還重點檢測了板邊與機械設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，混凝土電梯基坑及沖頂是否夠用，所有設(shè)備基坑下方使用空間是否過小，扶梯土建條件是否滿足廠家要求，核心筒樓梯排布是否滿足規(guī)范，衛(wèi)生間器具排布是否滿足規(guī)范。通過建立剖切模型，對板邊與設(shè)備交接關(guān)系不準確的，基坑下方使用空間緊張等問題，在三維模型上直接與各設(shè)計師溝通，優(yōu)化設(shè)計。

3.3 BIM的三維碰撞檢測

該機場2號航站樓項目工程體量大，專業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜，整個建筑體涉及到土建、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻、屋面、暖通、給排水、電氣、行李系統(tǒng)等20幾個專業(yè)和系統(tǒng)。面對這樣龐大的系統(tǒng)，設(shè)計師應(yīng)用傳統(tǒng)的方法無法對每一個系統(tǒng)都花費很多的精力去實現(xiàn)相互間的協(xié)調(diào)。本項目充分發(fā)揮BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性的特點，將創(chuàng)建好的各專業(yè)模型通過Navisworks模型進行整合，并應(yīng)用軟件的自動檢測功能進行專業(yè)間的碰撞檢測，從而將傳統(tǒng)二維圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的錯漏碰缺問題暴露出來，并尋求協(xié)調(diào)解決的辦法。

比如結(jié)構(gòu)圖紙的開洞問題，往往會出現(xiàn)洞口遺漏或者留洞位置不確定的問題，通過BIM的三維碰撞檢測就能夠清楚的查找出結(jié)構(gòu)與暖通、給排水、電氣等專業(yè)的碰撞問題，將留洞圖紙進一步的校核。

3.4 BIM的三維設(shè)計交底

設(shè)計的三維交底同樣是機場2號航站樓項目一個重要的BIM技術(shù)應(yīng)用。由于項目在采用了隔震支座技術(shù)，航站樓中心區(qū)地下室設(shè)置了專門的隔層，地下室存在深區(qū)、淺區(qū)、隔著管溝等特有的結(jié)構(gòu)形式。為加強施工單位對結(jié)構(gòu)的理解，設(shè)計單位靈活應(yīng)用BIM技術(shù)，對復(fù)雜區(qū)域和重點區(qū)域，采用二維和三維相結(jié)合的形式進行設(shè)計交底。圖3所示是隔震溝結(jié)構(gòu)的三維交底圖。

同時，設(shè)計單位對于幕墻與鋼結(jié)構(gòu)之間、幕墻與屋面之間、鋼結(jié)構(gòu)與屋面之間需要深化的18類重要的連接節(jié)點，結(jié)合BIM的三維模型，列出列表清單，形象、直觀的BIM三維模型，加深了施工單位的理解，提高了設(shè)計交底工作的效率，也為后期BIM的深化工作打下了基礎(chǔ)。

4 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

施工階段是工程項目設(shè)計意圖轉(zhuǎn)化為工程實體的過程，也是整個項目的資源投入和費用支出的高峰時期。工程項目施工過程受自然環(huán)境、社會環(huán)境等多方面影響，BIM技術(shù)的應(yīng)用為克服工程困難、降低工程風險、提升溝通效率等多方面發(fā)揮作用。在該國際機場2號航站樓項目中，進入施工階段，施工總包單位即接收BIM模型，并在項目的施工深化、三維管線綜合、施工方案模擬等應(yīng)用點上發(fā)力，為項目的整體目標實現(xiàn)發(fā)揮功能。

圖3 隔震溝復(fù)雜區(qū)域的設(shè)計交底

4.1 基于BIM的三維施工深化

本項目施工單位根據(jù)BIM咨詢單位制定統(tǒng)一的的BIM實施規(guī)劃和BIM模型切分和施工精度標準，對設(shè)計院提供的設(shè)計圖紙進行進一步的深化?；谕两Ｐ?，引入BIM模型中的時間參數(shù)，為后期的4D進度模擬的打下基礎(chǔ)，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工情況的監(jiān)控和指導(dǎo)。

結(jié)合采購確定的隔震支座的規(guī)格型號、結(jié)構(gòu)形狀完成隔震支座的深化工作，建立中心區(qū)夾層隔震支座模型，確定7種不同類型隔震支座的排布情況，并統(tǒng)計出隔震支座的數(shù)量，從而提高了隔震支座的工程量統(tǒng)計結(jié)果，由此也確定了與隔震支座連接的不同柱的具體長度。

鋼結(jié)構(gòu)的深化是施工深化的一項重要內(nèi)容。特別是對于梁柱交叉節(jié)點位置，由于項目體量龐大，節(jié)點是受力的節(jié)點，直接關(guān)系到整個航站樓的結(jié)構(gòu)安全，交叉處有橫向梁體、縱向梁體的鋼筋與柱體銜接，鋼筋密密麻麻匯總在一起，如何排布、如何銜接都是需要深化的，并要確保滿足結(jié)構(gòu)受力安全要求。該機場施工單位BIM團隊，針對這樣的復(fù)雜節(jié)點，進行三維深化，清晰表達各構(gòu)件之間的相互關(guān)系、連接方式等。這一方面為鋼結(jié)構(gòu)的準確算量提供了可能，另一方面也為現(xiàn)場施工交底提供了便利。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)深化節(jié)點模型

4.2 基于BIM的三維管線綜合

基于BIM的三維管線綜合被認為是現(xiàn)階段實際應(yīng)用價值最明顯的一項BIM應(yīng)用，對于解決復(fù)雜管線空間排布問題具有傳統(tǒng)二維CAD所不具有的優(yōu)勢。在2號航站樓項目中除了一般建筑中的暖通、給排水、電氣等專業(yè)，還有航站樓特有的行李系統(tǒng)、民航弱電系統(tǒng)等專業(yè)，管線交叉更加復(fù)雜，對管線排布要求更高。

針對這樣的具體情況，本項目按照前期的BIM整體策劃，由總包單位牽頭充分整合各專業(yè)管線，在同一的三維Revit平臺中，BIM工程師會同具有豐富項目管綜施工經(jīng)驗的現(xiàn)場工程師，共同完成項目的管線綜合排布，并按照前期建立的管綜出圖規(guī)則，將管綜的成果輸出到二維工程圖，便于帶到現(xiàn)場指導(dǎo)工人施工。

BIM的三維管綜排布完成后，還會與土建工程進一步的進行碰撞檢測，從而將前期多專業(yè)協(xié)調(diào)的工作更進一步。項目通過這樣的一輪碰撞檢查流程，BIM團隊與設(shè)計工程師合作，進一步確認126個剪力墻預(yù)留洞口位置、優(yōu)化了6扇門及180m二次結(jié)構(gòu)墻的位置，從而保證了項目的連續(xù)施工，避免了后期拆改對工程質(zhì)量、進度影響。

4.3 基于BIM的施工方案模擬

應(yīng)用BIM的三維模型，結(jié)合多媒體技術(shù)的應(yīng)用，可以將具體的施工方案進行形象化的視頻展示，從而提高施工交底的效率和效果。該國際機場航站樓隔震支座屬于新技術(shù)的應(yīng)用，其安裝精度要求高，是本項目重要的質(zhì)量控制項，為此，總包單位應(yīng)用BIM模型，專門制作隔震支座的安裝工序模擬視頻，配以質(zhì)量把控重點的說明，對現(xiàn)場施工班組人員進行統(tǒng)一的培訓宣講和交底。這樣的多媒體視頻形式形象直觀，通俗易懂，深受工程現(xiàn)場人員的歡迎，交底效果良好，這對隔震支座的施工質(zhì)量保證起到了積極的作用。

5 結(jié)語

某國際機場2號航站樓項目是典型的業(yè)主驅(qū)動型的BIM技術(shù)應(yīng)用項目，由業(yè)主借助外部BIM咨詢單位的智力和BIM實施經(jīng)驗建立整個項目BIM技術(shù)應(yīng)用標準、規(guī)則和組織架構(gòu)，進行BIM具體實施工作的分派和職責界定，并在合同中對BIM實施單位資源投入和實施成果進行約定，過程中由BIM咨詢單位加強對各實施單位進行過程指導(dǎo)、督促和成果收集，最終實現(xiàn)業(yè)主關(guān)心的項目質(zhì)量、進度、投資的管控的目標。

項目基于項目環(huán)境和BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的實際情況，在BIM設(shè)計校核、碰撞檢測、管線綜合優(yōu)化、設(shè)計和施工交底、工程量統(tǒng)計等工作發(fā)揮了BIM的應(yīng)用價值，對傳統(tǒng)的項目管理形式進行了補充和突破。

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