李永雙

2018年10月30日，國際項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)（IPMA）2018年度頒獎(jiǎng)盛典在芬蘭赫爾辛基隆重舉行。重慶聯(lián)盛建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司（下稱“重慶聯(lián)盛”）負(fù)責(zé)管理的內(nèi)蒙古少數(shù)民族體育文化運(yùn)動(dòng)中心項(xiàng)目（下稱“賽馬場項(xiàng)目”），榮獲大型項(xiàng)目全球卓越項(xiàng)目管理（Global Project Excellence Award）金獎(jiǎng)。

一號(hào)重點(diǎn)工程

賽馬場項(xiàng)目位于呼和浩特市新城區(qū)保合少鎮(zhèn)（呼和浩特市東北角），項(xiàng)目占地1 800畝，總建筑面積約8.2萬平方米，總投資約8.39億元。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)賽道、主體建筑群、馬廄、停車場等，其中標(biāo)準(zhǔn)賽道單圈長度達(dá)3.2千米，主體建筑群自東向西由看臺(tái)樓、亮馬圈、多功能主樓三部分組成。

賽馬場項(xiàng)目是內(nèi)蒙古自治區(qū)2016—2017年一號(hào)重點(diǎn)工程，該項(xiàng)目于2016年3月開工，按計(jì)劃于2017年6月全面完工。2017年8月8日，內(nèi)蒙古自治區(qū)成立70周年盛大慶典在此成功召開。項(xiàng)目主建筑群設(shè)計(jì)氣勢宏偉，極具民族特色。項(xiàng)目建設(shè)單位為呼和浩特市城發(fā)投資經(jīng)營有限責(zé)任公司，建設(shè)單位通過公開招標(biāo)方式委托重慶聯(lián)盛作為項(xiàng)目管理單位，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施全過程管理。

截至目前，除前文所述IPMA國際項(xiàng)目管理大獎(jiǎng)外，賽馬場項(xiàng)目也榮獲了眾多國內(nèi)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括2016年第十二屆中國鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)工程、中國金屬圍護(hù)系統(tǒng)工程金禹獎(jiǎng)、本特利（Bentley）2016年全球BIM技術(shù)創(chuàng)新杯入圍獎(jiǎng)（全國僅兩席）、呼和浩特市青城杯、內(nèi)蒙古草原杯等。

賽馬場項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

（1）管理模式創(chuàng)新?；谫愸R場項(xiàng)目施工進(jìn)度與質(zhì)量的雙重要求，重慶聯(lián)盛提出一體化項(xiàng)目管理模式。基于該模式，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了包括項(xiàng)目管理、工程監(jiān)理、招投標(biāo)代理及造價(jià)咨詢管理等的全過程一體化管理，最大限度地提高了生產(chǎn)效率。

（2）技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新。BIM技術(shù)是目前建筑行業(yè)的技術(shù)革命方向，但在國內(nèi)工程領(lǐng)域仍處于分塊應(yīng)用階段，這主要是由于參加單位的角色分工不同。賽馬場項(xiàng)目采用一體化項(xiàng)目管理模式，重慶聯(lián)盛具備全過程實(shí)施BIM技術(shù)的條件。同時(shí)，針對(duì)項(xiàng)目造型復(fù)雜、成本控制及工期要求，BIM技術(shù)也是必須引入的。因此，重慶聯(lián)盛不僅力主將BIM技術(shù)引入本項(xiàng)目，而且主導(dǎo)了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、審計(jì)等全過程的應(yīng)用?；贐IM技術(shù)作為項(xiàng)目技術(shù)主線，真正實(shí)現(xiàn)了各主要相關(guān)方之間及各個(gè)施工環(huán)節(jié)之間的無縫銜接、深度融合和集成管理。

BIM技術(shù)應(yīng)用概述

重慶聯(lián)盛在賽馬場項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過BIM技術(shù)將管理信息和數(shù)據(jù)模型整合，將各參建方整合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度和成本的綜合管理。賽馬場項(xiàng)目基于項(xiàng)目管理目標(biāo)的要求，制定了如下BIM技術(shù)實(shí)施方案。

（1）設(shè)計(jì)成果的審核與優(yōu)化。重慶聯(lián)盛應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)各階段設(shè)計(jì)成果進(jìn)行內(nèi)部審核及優(yōu)化，目的是解決設(shè)計(jì)矛盾與錯(cuò)誤，從根源上對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行控制，全面提升項(xiàng)目的實(shí)施品質(zhì)。

（2）機(jī)電及鋼構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)。賽馬場項(xiàng)目造型復(fù)雜，機(jī)電系統(tǒng)、鋁板及幕墻系統(tǒng)均非常復(fù)雜，現(xiàn)有BIM技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其在項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)為項(xiàng)目施工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（3）鋼結(jié)構(gòu)及分部工程的施工控制。賽馬場項(xiàng)目的施工進(jìn)度要求非常嚴(yán)苛，另外，鋼結(jié)構(gòu)及分部工程均非常復(fù)雜。因此，在項(xiàng)目實(shí)施過程引入BIM技術(shù)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工、物流、安裝等全過程進(jìn)行管理，有效保證了項(xiàng)目的整體實(shí)施進(jìn)度。

另外，賽馬場項(xiàng)目參與建設(shè)方較多，為了嚴(yán)格管控各個(gè)分項(xiàng)工程的進(jìn)度及質(zhì)量，重慶聯(lián)盛建立了基于BIM技術(shù)的統(tǒng)一模型及信息交互平臺(tái)、模型深度標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，借此對(duì)各分部工程成果進(jìn)行整合與管理。

數(shù)字化模型構(gòu)建與優(yōu)化

建筑方案模型解析

賽馬場項(xiàng)目建筑外立面方案為某蒙古族藝術(shù)家根據(jù)民族元素特色手工繪制，再由建筑方案單位使用3Dmax建立初步幾何模型描述，因此BIM建模工作需要對(duì)建筑方案模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和解析工作。例如，主樓馬鞍處（見圖1）的曲面非常復(fù)雜，其模型是通過對(duì)原模型的結(jié)構(gòu)線提取，重新放樣制作。中部為單曲面，邊緣及落地處為雙曲面，過渡區(qū)域復(fù)雜。

賽馬場項(xiàng)目建筑模型解析主要路徑為：基于原有建筑方案3Dmax的模型，對(duì)幾何曲面進(jìn)行剖切解析，力求形成解析方程；建立了犀牛（Rhino）表皮模型，將表皮數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換至Revit軟件，進(jìn)行建筑及結(jié)構(gòu)BIM基本模型建模工作；將結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換至其他鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件進(jìn)入詳圖及加工模型的完善。

參數(shù)化分析與優(yōu)化

賽馬場項(xiàng)目幕墻及鋁板屋面造型十分復(fù)雜，幕墻及屋面的分格設(shè)計(jì)既影響建筑的美觀，也影響構(gòu)件加工和安裝難度。因此，通過合理分格設(shè)計(jì)，用最標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)對(duì)幕墻和鋁屋面模型進(jìn)行分格劃分，從而節(jié)約了大量的成本?；赗hino模型，使用Grasshopper進(jìn)行參數(shù)化分析與優(yōu)化。以下以亮馬圈（見圖2）為例說明基于參數(shù)化分析方法對(duì)幕墻和鋁屋面分格優(yōu)化的效果。

圖2左側(cè)為優(yōu)化前幕墻分格，原設(shè)計(jì)玻璃材質(zhì)中間部分為方形劃分，而兩側(cè)球形為三角形劃分；所有單元分格均未標(biāo)準(zhǔn)化，且頂部交接區(qū)域分格過細(xì)，單元過小，建筑效果不理想，也加大了加工生產(chǎn)和安裝難度。圖2右側(cè)是基于BIM技術(shù)的分格解析及優(yōu)化結(jié)果。設(shè)計(jì)優(yōu)化后玻璃球形部分和頂部平板部分都由三角嵌板劃分而成，因而整個(gè)玻璃部分完整順暢統(tǒng)一；玻璃球形部分按照“菱形—三角形”邏輯劃分，邏輯更順暢；鋁板部分沿緯線等距離劃分，將兩側(cè)球狀面和中間柱狀面連接的誤差消化在每塊嵌板中。

設(shè)計(jì)管理的BIM技術(shù)應(yīng)用

土石方工程量優(yōu)化

賽馬場項(xiàng)目在設(shè)計(jì)管理初期，通過對(duì)設(shè)計(jì)成果的審核發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)標(biāo)高確定未考慮原始地貌高差，導(dǎo)致三棟主體建筑采用統(tǒng)一的基底設(shè)計(jì)標(biāo)高，由此帶來近40萬立方米工程量，并且凈缺土方量達(dá)到38萬立方米?？紤]項(xiàng)目實(shí)施周期不具備大范圍周轉(zhuǎn)土方條件，且周圍是萬畝草場，不具備土方資源，必須對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行優(yōu)化，從而控制土方工程量。

基于BIM技術(shù)建立原始地貌模型，并將設(shè)計(jì)BIM模型與地貌模型進(jìn)行疊合，精確計(jì)算項(xiàng)目實(shí)際土方工程量。通過建筑標(biāo)高調(diào)整進(jìn)行土方量分析，實(shí)現(xiàn)土方量的減少并實(shí)現(xiàn)挖填方的平衡。賽馬場項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)了土方的完全自平衡，為項(xiàng)目爭取了寶貴的工期及大量的成本投入。

設(shè)計(jì)成果審核及優(yōu)化

賽馬場項(xiàng)目為異形建筑，二維平面的專業(yè)配合及圖紙表達(dá)存在的局限是毋庸置疑的，因此需要基于BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果進(jìn)行審核及優(yōu)化。將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)平臺(tái)將承擔(dān)起各專業(yè)設(shè)計(jì)間“協(xié)調(diào)綜合”工作，設(shè)計(jì)工作中的錯(cuò)漏碰缺得到有效控制。以多功能主樓（見圖3）為例，建筑不同標(biāo)高的平面回收變化，導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)管線等沖出墻面。

賽馬場項(xiàng)目為大型公共建筑，因此項(xiàng)目凈高控制是項(xiàng)目最終品質(zhì)提升的關(guān)鍵因素之一。BIM技術(shù)模型將能有效協(xié)調(diào)各類專業(yè)設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和施工，協(xié)調(diào)設(shè)備安裝和土建的工作。在三維環(huán)境下可以更好地優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案，特別在設(shè)計(jì)復(fù)雜區(qū)域和管線密集區(qū)域。同時(shí)，應(yīng)用專業(yè)檢查工具，可以有效控制凈高，提高工作效率，保證項(xiàng)目的最終品質(zhì)。

專項(xiàng)深化設(shè)計(jì)管理

（1）管線綜合設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)過程中，項(xiàng)目參建各方有時(shí)需要花費(fèi)巨資來彌補(bǔ)由設(shè)備管線碰撞而引起的拆裝、返工及浪費(fèi)，BIM技術(shù)應(yīng)用能完全避免這種浪費(fèi)。在管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，可利用BIM技術(shù)的可視化功能進(jìn)行管線碰撞檢測，將碰撞信息反饋給設(shè)計(jì)人員及時(shí)做出調(diào)整，以減少施工現(xiàn)場的管線碰撞及返工，降低工程成本。

（2）鋼結(jié)構(gòu)及分部工程深化設(shè)計(jì)。賽馬場項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)及分部工程是項(xiàng)目的難點(diǎn)，也是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素。對(duì)于項(xiàng)目大范圍的異型雙曲屋面，鋼結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件、屋面檁條、屋面板及玻璃幕墻的相對(duì)關(guān)系很難使用二維平面圖紙進(jìn)行表達(dá)，其構(gòu)造內(nèi)容也十分復(fù)雜，因此項(xiàng)目實(shí)施必須借助BIM技術(shù)完成相關(guān)系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)工作（見圖4）。

施工管理的BIM技術(shù)應(yīng)用

構(gòu)件數(shù)字化加工管理

由于賽馬場項(xiàng)目建筑立面不規(guī)則，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)絕大部分受力構(gòu)件存在彎弧、彎扭情況，鋁板屋面絕大部分為雙曲面造型，這些構(gòu)件及面板的加工制作及質(zhì)量控制均存難點(diǎn)。項(xiàng)目根據(jù)準(zhǔn)確的BIM數(shù)字模型成果進(jìn)行工廠數(shù)字化加工，從而提高了工作效率，提升了建筑質(zhì)量。

在鋼結(jié)構(gòu)工程數(shù)字加工實(shí)施過程中，要求：① 鋼結(jié)構(gòu)及分部工程數(shù)字加工需要基于加工模型完成，加工模型在深化設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上得到，并補(bǔ)充關(guān)聯(lián)材料信息、生產(chǎn)批次信息、工期成本信息、生產(chǎn)責(zé)任主體等信息；②產(chǎn)品加工過程相關(guān)信息需要附加或關(guān)聯(lián)到鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工模型，實(shí)現(xiàn)加工過程的追溯管理。對(duì)于特殊構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)需要制定專項(xiàng)加工方案。

構(gòu)件物流及存儲(chǔ)管理

賽馬場項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)及分部工程涉及工廠加工的主要構(gòu)件及面板超過3.5萬個(gè)，這些構(gòu)件絕大部分是各不相同的，如何在構(gòu)件物流及存儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)提高效率和準(zhǔn)確率，是項(xiàng)目按期完工的關(guān)鍵因素之一。通過BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件實(shí)時(shí)監(jiān)控：每個(gè)構(gòu)件上粘貼包含各種信息的二維碼“身份證”，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件在成品入庫、成品出廠、進(jìn)場驗(yàn)收、安裝完成各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)控。

此外，構(gòu)件狀態(tài)實(shí)時(shí)反應(yīng)到BIM模型，在BIM模型中通過不同顏色的形式展現(xiàn)實(shí)際工程進(jìn)度狀態(tài)（見圖5），確保項(xiàng)目相關(guān)方實(shí)時(shí)掌握工程進(jìn)度，并可以根據(jù)需要生成項(xiàng)目進(jìn)度實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。

鋼結(jié)構(gòu)施工過程管理

（1）施工平面布置。賽馬場項(xiàng)目三棟主體建筑距離較近，由于工期要求，三棟建筑必須全面展開作業(yè)面、平行施工才能保證項(xiàng)目按時(shí)完工。因此，需要基于BIM技術(shù)合理布置現(xiàn)場，規(guī)劃好施工組裝場地和進(jìn)出通道，優(yōu)化原材料和半成品的堆放和加工地點(diǎn)，減少運(yùn)輸費(fèi)用和場內(nèi)二次倒運(yùn)，有效利用場地的使用空間，提高勞動(dòng)效率。

（2）施工方案及順序模擬。賽馬場項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程所包含的結(jié)構(gòu)形式較多，其中包括大跨度三角拱桁架、平面單層網(wǎng)殼、環(huán)形網(wǎng)架、主次梁樓面系統(tǒng)等，因此三個(gè)單體、不同結(jié)構(gòu)形式同時(shí)施工的施工方案選擇、施工順序安排就顯得尤為重要。BIM技術(shù)對(duì)施工方案和施工順序進(jìn)行了專項(xiàng)模擬（見圖6）。

賽馬場項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，施工工藝采用了多種方法。鋼結(jié)構(gòu)施工方案模擬分析以施工工藝為基礎(chǔ)，針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)形式、工程進(jìn)度要求，采用不同的施工工藝。對(duì)于局部有特殊要求的部分創(chuàng)建施工工藝模型，將施工工藝信息與模型關(guān)聯(lián)，輸出資源配置計(jì)劃、施工進(jìn)度計(jì)劃等。

（3）鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝管理。BIM技術(shù)的虛擬預(yù)拼裝技術(shù)的本質(zhì)是以三維激光掃描技術(shù)為基礎(chǔ)的逆向成模檢測技術(shù)。賽馬場項(xiàng)目通過三維激光掃描相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)物模型數(shù)字化、數(shù)據(jù)預(yù)處理、三維模型重建，并應(yīng)用于結(jié)構(gòu)數(shù)字化預(yù)拼裝。

賽馬場項(xiàng)目主體鋼結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，彎扭構(gòu)件、鑄鋼件多，可利用激光掃描逆成模技術(shù)，采用精度達(dá)0.085毫米的工業(yè)級(jí)光學(xué)三維掃描儀及攝影測量系統(tǒng)，對(duì)加工完成的構(gòu)件逆向成形，并使用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)拼裝模擬。

項(xiàng)目使用結(jié)構(gòu)虛擬預(yù)拼裝技術(shù)，不僅節(jié)約了現(xiàn)場拼裝的成本投入，而且大大降低了傳統(tǒng)實(shí)體預(yù)拼裝對(duì)現(xiàn)場安裝工期的制約，有效保證了施工進(jìn)度。

施工質(zhì)量及安全管理

在項(xiàng)目現(xiàn)場管理過程中，通過將場地布置、施工順序、機(jī)械調(diào)度等信息形成可視化的施工方案，讓建設(shè)單位更直觀明了地理解并把握項(xiàng)目管理理念和項(xiàng)目實(shí)施質(zhì)量。采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案的模擬與分析，及時(shí)基于BIM技術(shù)進(jìn)行施工可視化交底，確保了項(xiàng)目實(shí)施質(zhì)量。此外，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場的文明施工及施工安全進(jìn)行綜合管理，對(duì)施工現(xiàn)場存在的安全隱患在BIM模型數(shù)據(jù)中及時(shí)標(biāo)示，并通知有關(guān)單位進(jìn)行及時(shí)整改，對(duì)項(xiàng)目作業(yè)面范圍內(nèi)的裸漏土方進(jìn)行及時(shí)覆蓋，避免揚(yáng)塵對(duì)城市的污染影響，提高項(xiàng)目現(xiàn)場管理水平。

結(jié)語

項(xiàng)目管理的本質(zhì)是對(duì)項(xiàng)目全過程的目標(biāo)管理，BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的有效技術(shù)手段。BIM技術(shù)通過項(xiàng)目管理發(fā)揮了更大作用，項(xiàng)目管理利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更高價(jià)值。

賽馬場項(xiàng)目管理過程中對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用取得巨大成功，節(jié)約混凝土用量4 000余立方米、鋼材2 000余噸、土石方量38萬立方米， 減少設(shè)計(jì)變更1 000余處，土建工程投資額節(jié)約了10%（約3 800萬元）。以上成果已經(jīng)得到設(shè)計(jì)單位確認(rèn)和項(xiàng)目業(yè)主認(rèn)可。

可以預(yù)見，隨著基于BIM技術(shù)的一體化項(xiàng)目管理模式在行業(yè)內(nèi)的推廣，BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理過程中必將發(fā)揮更大的作用。