徐 燕

(綠地集團(tuán)，上海 200023)

0 引言

BIM(建筑信息模型)技術(shù)目前在建筑行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍。作為項(xiàng)目虛擬建造的信息產(chǎn)物，BIM技術(shù)除了本身幾何模型與信息存儲(chǔ)的價(jià)值以外，還可以通過(guò)管理賦能，使其能為項(xiàng)目提供更高效的管理服務(wù)，在設(shè)計(jì)、成本、施工乃至運(yùn)維等方面創(chuàng)造更大價(jià)值。而超高層項(xiàng)目建筑體量較大、施工周期長(zhǎng)，安全施工要求高，具有更大的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，超高層項(xiàng)目的機(jī)電工程更需要全生命周期的管控。這也是本文想探討的核心問(wèn)題，希望通過(guò)筆者參與的成都綠地中心-蜀峰468超高層項(xiàng)目案例的分享，為讀者提供一些啟發(fā)。

1 項(xiàng)目概況

成都綠地中心-蜀峰468超高層項(xiàng)目，位于成都東部新城文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)綜合功能核心區(qū)域，項(xiàng)目總建筑面積454 428m2，主體結(jié)構(gòu)采用“核心筒+外伸臂+巨型斜撐框架”的結(jié)構(gòu)體系，地下5層，地上101層，建筑高度468m，為西南地區(qū)地標(biāo)建筑。

由于建筑體量大、高空垂直運(yùn)輸壓力大，安全施工要求高，筆者所在單位引入BIM應(yīng)用技術(shù)，成立項(xiàng)目BIM技術(shù)中心。以BIM平臺(tái)為核心，統(tǒng)籌建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、顧問(wèn)方共同協(xié)作，構(gòu)建全專業(yè)綜合模型，推動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、成本管理到后續(xù)運(yùn)維階段的信息化管理有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 基于BIM 的設(shè)計(jì)管理

設(shè)計(jì)管理工作是項(xiàng)目前期最重要的工作，決定了項(xiàng)目的投資和收益，是整個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)向標(biāo)，如何規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、提升項(xiàng)目建設(shè)品質(zhì)，是設(shè)計(jì)前端的核心工作。通過(guò)將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)管理職能中，可優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程，從源頭把控工程品質(zhì)，提前發(fā)現(xiàn)、排查圖紙中的問(wèn)題,減少因設(shè)計(jì)問(wèn)題造成的返工和對(duì)工期的延誤，為項(xiàng)目全生命周期信息化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1.1 設(shè)計(jì)圖紙審查

項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審采用三維可視化技術(shù)進(jìn)行，通過(guò)模型分析可將圖紙問(wèn)題直觀反映出來(lái)，更利于各方人員準(zhǔn)確地理解問(wèn)題的癥結(jié)所在，協(xié)助設(shè)計(jì)院進(jìn)行最合理的優(yōu)化。截止目前，本項(xiàng)目累計(jì)規(guī)避復(fù)雜的設(shè)計(jì)協(xié)同問(wèn)題1 000多處，經(jīng)測(cè)算，約減少70%的設(shè)計(jì)變更，有力地縮短了項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期，減少了投資浪費(fèi)。

以機(jī)電專業(yè)圖紙BIM會(huì)審為例，在現(xiàn)場(chǎng)施工前，通過(guò)BIM模型發(fā)現(xiàn)解決如下等重大問(wèn)題。

(1)在機(jī)電綜合管線模型中，多處機(jī)電立管與結(jié)構(gòu)沖突(如圖1所示)，經(jīng)過(guò)BIM技術(shù)優(yōu)化后，規(guī)避許多返工及成本浪費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)。

(2)部分報(bào)警閥間及水泵房未設(shè)置地漏，排水溝廢水無(wú)法排出，系統(tǒng)存在缺陷；及時(shí)反饋設(shè)計(jì)院建議增加地漏及排水管，排水系統(tǒng)得以完善。

(3)辦公區(qū)部分房間區(qū)域噴淋支管未與主管連接，導(dǎo)致噴淋系統(tǒng)不聯(lián)通，存在消防隱患，問(wèn)題反饋后設(shè)計(jì)方完善了噴淋管路及系統(tǒng)。

(4)部分電梯基坑未預(yù)埋鋼管排水，反饋問(wèn)題后設(shè)計(jì)圖紙隨即增加預(yù)埋管，避免返工風(fēng)險(xiǎn)及項(xiàng)目缺陷。

圖1 多專業(yè)碰撞檢查

以上羅列問(wèn)題只是冰山一角，如果諸如上述缺陷及風(fēng)險(xiǎn)，到主體施工完成或機(jī)電施工完成后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)造成設(shè)計(jì)變更、增加成本、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)鑿洞口、延誤工程進(jìn)度等問(wèn)題，而且容易對(duì)結(jié)構(gòu)主體造成影響及損害，日后交付使用存在嚴(yán)重安全隱患。

2.1.2 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化時(shí)，充分考慮了設(shè)計(jì)規(guī)范、凈高提升、驗(yàn)收規(guī)范、檢修空間、施工工藝等諸多要素，能夠提前規(guī)避大量各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題。

(1)碰撞檢查：提前對(duì)機(jī)電綜合管道進(jìn)行碰撞分析，對(duì)水、電、風(fēng)、結(jié)構(gòu)、鋼構(gòu)、幕墻等進(jìn)行全專業(yè)綜合檢查，發(fā)現(xiàn)管道之間或管道與其余專業(yè)的碰撞問(wèn)題。

(2)管線綜合：本項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)復(fù)雜，各專業(yè)管道交叉碰撞，最復(fù)雜位置管道多達(dá)43根，安裝空間嚴(yán)重不足。通過(guò)BIM模型的建立，綜合考慮到各個(gè)管道的走向，提前解決碰撞沖突，控制凈高，滿足施工。

(3)凈高控制：如何保證凈高是本工程重難點(diǎn)，如T1主塔樓23～25層為設(shè)備層及伸臂桁架層，因設(shè)備機(jī)房集中，機(jī)電綜合管道繁多且管徑較大，占用空間大，而伸臂桁架斜穿房間及走道，對(duì)走道的凈高及機(jī)電的安裝空間造成了嚴(yán)重的影響。在主塔辦公樓層一處走道，通過(guò)BIM技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)碰撞沖突嚴(yán)重，空間凈高僅為480mm，經(jīng)過(guò)綜合分析各方協(xié)調(diào)解決，最后凈高提升至2 480mm。

2.1.3 預(yù)留預(yù)埋深化

綜合考慮機(jī)電綜合管網(wǎng)的平衡，對(duì)砼墻、梁、鋼板等預(yù)留開(kāi)孔位置及尺寸進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)機(jī)房等特殊部位重點(diǎn)模擬，確?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋的準(zhǔn)確性和有效性。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，平均每層預(yù)留洞優(yōu)化率為40%。

例如，在B1層南側(cè)排水管出外墻時(shí)，根據(jù)水井管道排布至此處，發(fā)現(xiàn)管道位置與圖中預(yù)留洞位置不符，如果要與留洞位置保持一致，則需管道交叉翻彎交換位置。為避免不必要的翻彎，根據(jù)BIM管綜模型對(duì)預(yù)留洞尺寸及位置進(jìn)行合理優(yōu)化，減少了施工難度。

2.1.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)校核

根據(jù)BIM模型的計(jì)量屬性功能，BIM中心對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，提前將信息反饋至技術(shù)部及設(shè)計(jì)院對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，為設(shè)計(jì)階段參數(shù)指標(biāo)選擇、成本控制分析提供了數(shù)據(jù)支撐。例如，針對(duì)各專業(yè)進(jìn)行設(shè)備清單統(tǒng)計(jì)，分析設(shè)備參數(shù)與工程的吻合度，根據(jù)各項(xiàng)材料的指標(biāo)(管材線纜等統(tǒng)計(jì))指導(dǎo)項(xiàng)目的成本控制。

2.1.5 消防審批保障

本項(xiàng)目主塔101層，兩棟副塔42層，消防系統(tǒng)龐大，僅地下室消防儲(chǔ)水量達(dá)700m3，裙房及塔樓設(shè)多處水箱，消防的報(bào)審工作進(jìn)展緩慢。引入BIM技術(shù)后，利用其可視化特性(如圖2所示)，平臺(tái)消防原理及路徑清晰可見(jiàn)，極大地加快了消防報(bào)審進(jìn)度。

圖2 消防系統(tǒng)漫游

2.1.6 精裝凈高分析

按照傳統(tǒng)工作流程，精裝設(shè)計(jì)與機(jī)電安裝基本處于分離狀態(tài)，很多時(shí)候精裝進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)，才發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電安裝無(wú)法滿足精裝的凈高要求或與精裝造型沖突。通過(guò)BIM技術(shù)中心對(duì)全專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)籌，將機(jī)電和精裝有效結(jié)合在一起，對(duì)各樓層、各區(qū)域的管綜進(jìn)行系統(tǒng)的凈高分析，繪制各區(qū)域的機(jī)電完成面凈高分布情況，可以有效幫助精裝設(shè)計(jì)完成最匹配的方案，同時(shí)對(duì)于一些特殊的精裝節(jié)點(diǎn)，BIM可綜合各專業(yè)進(jìn)行模擬，確保設(shè)計(jì)方案的可行性，避免后期修改方案造成工期延誤及裝修效果下降。

2.2 基于BIM 的施工管理

2.2.1 施工模擬及預(yù)警

T1塔樓核心筒外墻從L50層開(kāi)始向內(nèi)傾斜至61層，傾斜寬度約240mm，傾斜高度48.4m，傾斜角度約為3°，將面臨斜墻轉(zhuǎn)角部位模板轉(zhuǎn)角下大上小的情況，且結(jié)構(gòu)異形需局部拆改部分區(qū)域還存在較大門洞，利用BIM技術(shù)對(duì)模板拆改方案進(jìn)行模擬優(yōu)化，確保了方案可行性。

2.2.2 樣板間模擬

通過(guò)AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù))對(duì)本工程重難點(diǎn)工藝及做法進(jìn)行虛擬仿真交底，如腳手架搭設(shè)、梁柱節(jié)點(diǎn)施工、鋼板剪力墻工藝、防水工藝等，令現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員可以快速有效組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，既實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)交底指導(dǎo)的作用，同時(shí)也省去了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體樣板制作，避免了材料的浪費(fèi)。

2.2.3 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控

機(jī)電安裝涉及專業(yè)多，管道復(fù)雜，平面圖只能體現(xiàn)具體管道的安裝位置，無(wú)法表達(dá)各專業(yè)之間的避讓關(guān)系。通過(guò)將手機(jī)客戶端融入現(xiàn)場(chǎng)管理，打破了BIM與施工、辦公室與現(xiàn)場(chǎng)的壁壘，現(xiàn)場(chǎng)管理人員甚至工人均可隨時(shí)打開(kāi)手機(jī)查看模型，對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)施工情況，確?，F(xiàn)場(chǎng)與機(jī)電管綜的一致性。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，監(jiān)理單位通過(guò)BIM移動(dòng)端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全進(jìn)行管控，創(chuàng)建質(zhì)量安全問(wèn)題整改共計(jì)320項(xiàng)。

2.2.4 分包BIM管理

本項(xiàng)目通過(guò)建立完善的BIM管理機(jī)制(架構(gòu)圖參見(jiàn)圖3)，確定BIM管理流程，實(shí)現(xiàn)各參建單位、各部門條線的統(tǒng)籌。

圖3 BIM組織架構(gòu)

2.3 基于BIM 的項(xiàng)目投資控制

2.3.1 招標(biāo)成本分析

在項(xiàng)目投資決策階段，根據(jù)BIM模型數(shù)據(jù)，可以調(diào)用與擬建項(xiàng)目相似工程的造價(jià)數(shù)據(jù)，如該地區(qū)的人、材、機(jī)價(jià)格等，也可以輸出已完工每平方米造價(jià)，高效準(zhǔn)確地估算出規(guī)劃項(xiàng)目的總投資額，為投資決策提供準(zhǔn)確依據(jù)。

2.3.2 甲供設(shè)備材料招標(biāo)管理

本項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)輸入了時(shí)間和成本元素，能夠根據(jù)施工動(dòng)態(tài)提供造價(jià)管理需要的數(shù)據(jù)，例如可通過(guò)模型獲取任何時(shí)間段內(nèi)的工程量及該段時(shí)間內(nèi)的造價(jià)，將造價(jià)成本控制定量化，為甲供設(shè)備材料的招標(biāo)管理提供了有效的數(shù)據(jù)支撐，降低設(shè)備材料采購(gòu)無(wú)謂的浪費(fèi)情況。

2.3.3 分包支付管理

基于BIM的進(jìn)度管理中，利用BIM核算的工程量清單進(jìn)行成本控制，根據(jù)實(shí)時(shí)工程進(jìn)度與量?jī)r(jià)結(jié)合，便于項(xiàng)目施工過(guò)程中成本審核與工程款項(xiàng)的準(zhǔn)確支付。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度，對(duì)模型進(jìn)行分區(qū)、分樓層出量，對(duì)比施工單位上報(bào)工程量，嚴(yán)格控制分包支付價(jià)款，保證各單位款項(xiàng)的合理支付。

2.4 基于BIM 的運(yùn)維管理

項(xiàng)目竣工后運(yùn)維階段在整個(gè)建筑生命周期所占的時(shí)間比例大，耗費(fèi)的資源最多，如何將BIM價(jià)值從施工階段延展至運(yùn)維階段，是工程竣工后的重點(diǎn)工作?？⒐そ桓俄?xiàng)目的數(shù)字模型中包含項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)、施工階段的全過(guò)程數(shù)據(jù)，積累了大量的項(xiàng)目資料。筆者所在公司積極探索運(yùn)維階段的BIM應(yīng)用落地，在交付的數(shù)字模型基礎(chǔ)上，引入GIS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息化管理，通過(guò)運(yùn)用BIM數(shù)據(jù)模型提升物業(yè)信息化管理效率。

2.4.1 能源管理系統(tǒng)

通過(guò)結(jié)合BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、初步分析、定時(shí)定點(diǎn)上傳等，實(shí)時(shí)計(jì)量建筑能耗，并提供科學(xué)使用方案建議。

(1)對(duì)樓宇能源消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能耗超限使用即發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)智能動(dòng)態(tài)優(yōu)化能源管理。

(2)對(duì)各區(qū)域各時(shí)間段用電量、用水量進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，實(shí)時(shí)的分析出用電、用水的占比及趨勢(shì)。

(3)幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象及電量浪費(fèi)問(wèn)題。

(4)幫助決策人員制定能源控制方案，節(jié)約能源。

(5)全程掌握變壓器的負(fù)載均衡，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，降低固定資產(chǎn)的折舊率，合理選擇基本電費(fèi)繳費(fèi)方式，降低用能成本。

2.4.2 設(shè)備信息監(jiān)控

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，開(kāi)發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商在建筑設(shè)施后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面，耗費(fèi)的成本幾乎占建造成本的三分之二，而且工作量巨大且繁瑣，耗費(fèi)大量人力及資金。通過(guò)集成BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)搭建智能樓宇控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部設(shè)備按時(shí)、按需自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，為業(yè)主更有效地進(jìn)行設(shè)備運(yùn)維管理提供良好條件。

(1)設(shè)備信息可視化查看：建筑內(nèi)所有機(jī)電系統(tǒng)的安裝設(shè)備均布置在平臺(tái)BIM模型中對(duì)應(yīng)位置，管理人員可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行物理空間位置查看及管理，設(shè)備屬性定義在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，快速調(diào)用查看。

(2)設(shè)備維護(hù)歷史記錄：設(shè)備維護(hù)信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，記錄歷史信息，根據(jù)問(wèn)題發(fā)生頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

(3)運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)：長(zhǎng)運(yùn)行設(shè)備科進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，管理人員通過(guò)平臺(tái)隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，防患于未然。

(4)管理協(xié)同：有效、及時(shí)地信息共享，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目多目標(biāo)無(wú)縫協(xié)同管理，并可以進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)控制。

(5)設(shè)備報(bào)警：當(dāng)設(shè)備遭遇損壞，出現(xiàn)運(yùn)行故障，或長(zhǎng)運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)脫離監(jiān)控?zé)o法查看的情況，平臺(tái)將啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警機(jī)制，通過(guò)響鈴、應(yīng)急開(kāi)關(guān)及電信通訊的方式告知管理人員及時(shí)處理。

BIM平臺(tái)對(duì)設(shè)備的智能化監(jiān)管，對(duì)于提高管理效率、降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用大有裨益。

2.4.3 安防管控及報(bào)警

超高層建筑和大型公共設(shè)施等場(chǎng)所，作為人流聚集較大區(qū)域，安防系統(tǒng)管控及突發(fā)事件的響應(yīng)能力至關(guān)重要。通過(guò)將BIM與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)跟蹤，軌跡回溯，對(duì)于突發(fā)事件可及時(shí)查詢周圍環(huán)境和相關(guān)設(shè)備情況，為及時(shí)疏散人群和處理災(zāi)情提供重要信息和指令。

(1)遠(yuǎn)程監(jiān)控：結(jié)合三維模型布置監(jiān)控，通過(guò)平臺(tái)可隨時(shí)查看各個(gè)位置的監(jiān)控視頻，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

(2)邊界防護(hù)：硬件探測(cè)、紅外對(duì)射/電子圍欄加上SmartlPC的越線報(bào)警、球機(jī)跟蹤細(xì)節(jié)，形成多重探測(cè)、軟件監(jiān)控、聯(lián)動(dòng)報(bào)警，保障周界安全。如出現(xiàn)未授權(quán)人員越界情況，平臺(tái)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)提醒管理人員。

(3)事故警報(bào)：事故發(fā)生時(shí)監(jiān)控平臺(tái)將自動(dòng)鎖定事發(fā)區(qū)域，針對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)視頻監(jiān)控進(jìn)行自動(dòng)捕捉追蹤，對(duì)有記錄的目標(biāo)自動(dòng)查詢檢索，并通過(guò)警報(bào)及電信通訊通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

BIM與安防、報(bào)警的結(jié)合，重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控，極大地提升了超高層建筑自身的安防能力，使安防更加智能、更加高效。

3 結(jié)束語(yǔ)