李夢(mèng)辰，廖燦燦，馬 驍

（中煤科工重慶設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，重慶 400042）

0 引言

設(shè)計(jì)施工一體化是當(dāng)前國(guó)際上通用的建造方式，我國(guó)自 20 世紀(jì) 50 年代引入蘇聯(lián)建造模式后，受當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)條件制約和體制上的原因，形成了設(shè)計(jì)與施工分離的建造模式并沿用至今，帶來(lái)了建造組織方式落后、建設(shè)主體彼此分割、建造方式粗放、建筑質(zhì)量和品質(zhì)不高、行業(yè)效益低下等一系列問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，需要再次打破隔閡，連接設(shè)計(jì)、施工之間的信息傳遞渠道，解決設(shè)計(jì)施工脫節(jié)問(wèn)題，促使設(shè)計(jì)施工達(dá)到一體化的效果［1］。

如今，BIM 技術(shù)憑借自身強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)和傳遞的功能在設(shè)計(jì)和施工中得到了廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)方面，利用 BIM 技術(shù)可以打通設(shè)計(jì)上下游的信息傳遞阻礙［2］；通過(guò)施工方在項(xiàng)目開(kāi)展前期提前介入項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)樣板的制定等以解決施工階段可能發(fā)生的沖突問(wèn)題；滿足各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)以便整個(gè)設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)的同步更新等。在施工方面，利用 BIM 技術(shù)的可視化性能完成虛擬施工，分析、優(yōu)化與模擬項(xiàng)目施工方案，盡可能減少安全問(wèn)題、材料浪費(fèi)問(wèn)題、返工問(wèn)題以及工期過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題；利用 BIM 模型數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)條件從而使資金效益得到最大限度的發(fā)揮等。BIM 技術(shù)促進(jìn)了項(xiàng)目信息處理過(guò)程的整合以及基于 BIM 的設(shè)計(jì)和施工的集成，極大程度地推動(dòng)了設(shè)計(jì)施工的一體化進(jìn)程。

因此，為了加快設(shè)計(jì)施工一體化的實(shí)施進(jìn)度，國(guó)家及地方主管部門(mén)出臺(tái)了多項(xiàng)政策文件，如《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》、《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕19 號(hào)）、《2020 年綠色建筑與建筑節(jié)能的工作要點(diǎn)》（渝綠建〔2020〕2 號(hào)）等，均指出要大力推動(dòng)綠色建造發(fā)展，推動(dòng) BIM 技術(shù)在工程建設(shè)全過(guò)程的集成應(yīng)用，為建筑行業(yè)的發(fā)展指明了方向，也為加快推進(jìn)設(shè)計(jì)施工一體化提供了有力的時(shí)機(jī)。

1 設(shè)計(jì)施工一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，項(xiàng)目各參與方各自為政，導(dǎo)致設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與施工環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重，項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量和資金都受到嚴(yán)重影響［3］。剖析其原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）設(shè)計(jì)與施工無(wú)法做到持續(xù)溝通。設(shè)計(jì)、施工獨(dú)立招標(biāo)，設(shè)計(jì)單位以方案創(chuàng)作為工作中心、圖紙文件為工作成果，與施工單位的溝通不及時(shí)甚至缺失，故而二維出圖常常不滿足施工單位的具體要求，特別是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的項(xiàng)目，如消防工程、幕墻工程等。

2）設(shè)計(jì)與施工的評(píng)價(jià)體系和規(guī)范要求不同。設(shè)計(jì)與施工都有各自的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得項(xiàng)目信息的傳遞無(wú)法上下游暢通，導(dǎo)致兩者的工作徹底割裂開(kāi)來(lái)，在工程項(xiàng)目中出現(xiàn)頻繁變更，重復(fù)工作并錯(cuò)漏不斷。

3）設(shè)計(jì)施工協(xié)同流程未保持一致。要做到設(shè)計(jì)施工一體化就應(yīng)該進(jìn)行項(xiàng)目整體的全過(guò)程流轉(zhuǎn)，這個(gè)流程中，需要將項(xiàng)目前期、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以及后續(xù)的施工、移交等各環(huán)節(jié)納入到統(tǒng)一的計(jì)劃控制中［4］。

綜合上述原因，當(dāng)前設(shè)計(jì)施工一體化發(fā)展主要是信息協(xié)同管理和技術(shù)兩方面的問(wèn)題，造成了設(shè)計(jì)階段與施工階段的脫節(jié)，其具體情況如圖 1 所示。

圖1 設(shè)計(jì)施工脫節(jié)情況示意圖

2 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化的核心要素

根據(jù)上文設(shè)計(jì)施工一體化發(fā)展現(xiàn)狀可知，要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化，必須管理和技術(shù)雙管齊下。BIM 技術(shù)能夠打通設(shè)計(jì)上下游的信息傳遞阻礙，促進(jìn)設(shè)計(jì)施工信息的傳遞和流轉(zhuǎn)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化的關(guān)鍵技術(shù)。在管理層面，需要考慮標(biāo)準(zhǔn)制定、管理機(jī)制建立、獎(jiǎng)懲策略三方面內(nèi)容，從而為 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供一個(gè)良好的應(yīng)用環(huán)境；在技術(shù)層面上，則要借助 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)改變傳統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)流程，優(yōu)化協(xié)同工作中信息的傳遞和共享［5］。

2.1 管理層面

為了規(guī)范 BIM 項(xiàng)目的實(shí)施，BIM 設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)可向下游傳遞，促使 BIM 信息集成與共享達(dá)到良好的效果，建立標(biāo)準(zhǔn)體系是 BIM 項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工一體化實(shí)施的首要條件。考慮到 BIM 模型的創(chuàng)建過(guò)程所涉及的協(xié)同要點(diǎn)、項(xiàng)目過(guò)程文檔管理以及建模深度等要求，標(biāo)準(zhǔn)體系至少應(yīng)包含 BIM 模型工作標(biāo)準(zhǔn)、BIM 成果交付標(biāo)準(zhǔn)、BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)三方面內(nèi)容。

其中，BIM 模型工作標(biāo)準(zhǔn)主要為統(tǒng)一實(shí)施管理，方便各參與相關(guān)方進(jìn)行模型的共享和信息傳遞；BIM 成果交付標(biāo)準(zhǔn)是基于國(guó)家及地方標(biāo)準(zhǔn)制定設(shè)計(jì)、施工各階段的成果交付內(nèi)容及交付格式，保證 BIM 成果交付內(nèi)容、交付格式的一致性和信息的有效傳遞，保障 BIM 實(shí)施成果質(zhì)量；建立 BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)是為了 BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)用于收集、存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目樣板、BIM 構(gòu)件資源等組織過(guò)程資產(chǎn)，方便技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行索取與提交，保證數(shù)據(jù)角度的及時(shí)性與一致性，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的定期備份以及數(shù)據(jù)使用權(quán)限進(jìn)行控制，保障數(shù)據(jù)的安全。

從管理機(jī)制上來(lái)看，首先要將設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行綜合管理，包括進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量要求、方案設(shè)計(jì)等。項(xiàng)目部門(mén)應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的交付進(jìn)度和交付成果有管控的責(zé)任，同時(shí)也應(yīng)該督促施工方更早更好地介入前期設(shè)計(jì)中，提出施工方需求和注意事項(xiàng)，從而在源頭避免返工和資源浪費(fèi)情況，以便更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工在管理上的融合?，F(xiàn)實(shí)中想要做到理想化的資源協(xié)調(diào)，就需要通過(guò)業(yè)主方的協(xié)調(diào)作用和制定合同來(lái)完成。業(yè)主方在基于 BIM 的工程項(xiàng)目中需要發(fā)揮核心領(lǐng)導(dǎo)作用，通過(guò)采取相應(yīng)的措施和管理辦法，推動(dòng)項(xiàng)目各參與方進(jìn)行信息交流和傳遞，保證項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在 BIM 合同條款中，需要對(duì) BIM 協(xié)同工作要求、各參與方在項(xiàng)目中的任務(wù)分配、BIM 模型包含內(nèi)容以及模型質(zhì)量等提出詳細(xì)的規(guī)定，將有助于工程項(xiàng)目各參與方在 BIM 協(xié)同中對(duì)任務(wù)的內(nèi)容理解，從而提高資源的調(diào)集效率。

另外，獎(jiǎng)懲策略是幫助各參與方良好合作的手段，分為獎(jiǎng)勵(lì)制度和懲罰制度兩個(gè)方面，其中獎(jiǎng)勵(lì)制度包括共享機(jī)制和過(guò)程考核，懲罰制度分為履約懲罰和抽查制度。獎(jiǎng)勵(lì)制度中的共享機(jī)制是為了激勵(lì)施工方通過(guò)使用 BIM 設(shè)計(jì)模型節(jié)約成本或者工期，并予以發(fā)放獎(jiǎng)勵(lì)；過(guò)程考核是對(duì)設(shè)計(jì)單位在 BIM 應(yīng)用點(diǎn)使用深度、模型深度、效益等方面的評(píng)比，并檢查過(guò)程資料是否齊全，以實(shí)現(xiàn) BIM 設(shè)計(jì)模型更好地向施工階段傳遞。懲罰制度中的履約懲罰是簽訂合同方不按合同規(guī)定使用 BIM 技術(shù)的，有權(quán)對(duì)其進(jìn)行履約懲罰?；蛘呷粢?BIM 管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，涉及相關(guān)的資料上傳（包括質(zhì)量、安全、前期數(shù)據(jù)等），以及施工現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題回復(fù)整改等未按要求上傳資料都將受到相應(yīng)懲罰；抽查制度是檢查設(shè)計(jì)、施工方是否使用 BIM 技術(shù)以及 BIM 技術(shù)應(yīng)用深度、是否按照前期制定的 BIM 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，如發(fā)現(xiàn)未按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以及未達(dá)到項(xiàng)目 BIM 使用深度進(jìn)行相應(yīng)的懲罰。

2.2 技術(shù)層面

BIM 設(shè)計(jì)施工一體化協(xié)同設(shè)計(jì)流程應(yīng)該按照項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)程，從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建開(kāi)始、設(shè)計(jì)工作的實(shí)施到后期施工配合。在此過(guò)程中，應(yīng)著重關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定、項(xiàng)目樣板、模型搭建、性能化分析、各專(zhuān)業(yè)深化設(shè)計(jì)、施工模擬、施工配合、竣工模型這幾個(gè)環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同工作流程都需要考慮項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中影響協(xié)同設(shè)計(jì)的因素以及各階段聯(lián)系上下游（上游包括圖紙?zhí)豳Y，下游包括安裝、檢修、專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)等）的影響因素。

項(xiàng)目實(shí)施前期需要搭建實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)平臺(tái)，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方便設(shè)計(jì)人員共享服務(wù)器上的設(shè)計(jì)資源。進(jìn)入項(xiàng)目執(zhí)行準(zhǔn)備階段后，主要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、業(yè)主需求、施工方需求，定制指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施全過(guò)程的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目樣板，此過(guò)程首先需對(duì)項(xiàng)目重難點(diǎn)及解決方案進(jìn)行分析制定，便于項(xiàng)目實(shí)施團(tuán)隊(duì)成員順利開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)施工作；其次基于項(xiàng)目分析結(jié)果，制定適用于該項(xiàng)目的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目樣板，項(xiàng)目樣板作為項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)的載體，為整個(gè)項(xiàng)目 BIM 技術(shù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的平臺(tái)，便于專(zhuān)業(yè)內(nèi)、專(zhuān)業(yè)間模型傳遞與共享。

待項(xiàng)目執(zhí)行前期工作完成，即可進(jìn)行后續(xù)項(xiàng)目執(zhí)行工作。首先，各專(zhuān)業(yè)模型搭建依據(jù)各專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目樣板和業(yè)主方提資圖紙，嚴(yán)格按照定制化的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免因施工現(xiàn)場(chǎng)工藝、標(biāo)準(zhǔn)的不一致造成的返工；然后，在模型搭建過(guò)程中進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，利用 BIM 可視化技術(shù)在模型搭建過(guò)程中及時(shí)向設(shè)計(jì)單位反饋各專(zhuān)業(yè)集成的錯(cuò)漏碰缺、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的完整性及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)隱蔽工程與管線密集區(qū)域信息不全面等缺陷問(wèn)題，在設(shè)計(jì)單位修改后同步更新調(diào)整，及時(shí)準(zhǔn)確地溝通使設(shè)計(jì)更高效，模型優(yōu)化更合理；最后，在施工前提前發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，保證施工方在建造時(shí)減少返工、節(jié)約材料、提升效率［6］。

進(jìn)入各階段深化設(shè)計(jì)階段，通常會(huì)根據(jù)前述工作中出現(xiàn)的難度大、復(fù)雜的問(wèn)題，征求業(yè)主方意見(jiàn)，各相關(guān)方基于會(huì)議決策修改相應(yīng)圖紙，BIM 顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)將各專(zhuān)業(yè)修改內(nèi)容體現(xiàn)在三維模型中，復(fù)核合理性和可實(shí)施性，直至滿足相關(guān)方要求和業(yè)主的交付條件，這樣將施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題前置，會(huì)優(yōu)化整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施效果。

在項(xiàng)目執(zhí)行后期主要是對(duì)項(xiàng)目交付成果進(jìn)行制作，以滿足項(xiàng)目成果交付要求。BIM 顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)需對(duì)項(xiàng)目成果與施工人員進(jìn)行施工交底，使其明白 BIM 設(shè)計(jì)意圖，明確各專(zhuān)業(yè)施工工序，有利于更好開(kāi)展項(xiàng)目施工作業(yè)。有時(shí)對(duì)于大型復(fù)雜項(xiàng)目，業(yè)主方也會(huì)要求 BIM 顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)配合項(xiàng)目施工作業(yè)，直至 BIM 服務(wù)范圍內(nèi)的施工工序全部完成。

3 項(xiàng)目應(yīng)用

本章節(jié)擬用實(shí)際項(xiàng)目案例，以 BIM 顧問(wèn)方角度來(lái)闡述利用 BIM 技術(shù)解決設(shè)計(jì)階段信息無(wú)法有效向施工階段傳遞的問(wèn)題。由于管理層面的要素和注意事項(xiàng)在上一章已經(jīng)講述明確。本章僅講述 BIM 顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目中對(duì)設(shè)計(jì)施工一體化問(wèn)題的解決所采用的方法和技術(shù)。

3.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為大型商業(yè)綜合體項(xiàng)目，項(xiàng)目的整體規(guī)劃如圖 2 所示。BIM 深化設(shè)計(jì)范圍為 3# 樓 W 地塊地下車(chē)庫(kù)、超市、地上商業(yè)部分。項(xiàng)目總用地面積 24 337 m2，總建筑面積 129 884 m2，其中地上 92 866.33 m2，地下 37 016.43 m2。本項(xiàng)目在業(yè)主主導(dǎo)下，設(shè)計(jì)、BIM 顧問(wèn)、施工、裝飾設(shè)計(jì)共同參與 BIM 實(shí)施工作。

圖2 項(xiàng)目整體規(guī)劃圖

3.2 項(xiàng)目實(shí)際問(wèn)題解決

商業(yè)綜合體項(xiàng)目結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜、信息量繁雜，施工難以精確定位，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)圖紙進(jìn)行校核，如錯(cuò)漏碰缺、各專(zhuān)業(yè)圖紙不符、平面圖系統(tǒng)不符等設(shè)計(jì)問(wèn)題很容易過(guò)渡到施工階段，造成不必要的返工。而加入 BIM 技術(shù)后，各專(zhuān)業(yè)間上下游信息傳遞通暢，并在設(shè)計(jì)中提前考慮了施工現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝流程，保證設(shè)計(jì) BIM 模型高效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，避免不必要的浪費(fèi)，降低成本。提取該項(xiàng)目中的協(xié)同設(shè)計(jì)中的問(wèn)題——暖通專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題（案例問(wèn)題一）和結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)（案例問(wèn)題二）的功能使用問(wèn)題，闡述 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用。

3.2.1 案例問(wèn)題一

在本項(xiàng)目中，出現(xiàn)了走廊排煙風(fēng)管從 300 mm×900 mm 梁下穿行（見(jiàn)圖 3），導(dǎo)致凈高不足 2 800 mm。原因是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)未考慮到梁尺寸過(guò)大，風(fēng)管安裝后吊頂凈高不足的情況。BIM 機(jī)電工程師在深化設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)凈高不足會(huì)嚴(yán)重影響吊頂?shù)氖褂?，?jīng)過(guò)暖通設(shè)計(jì)復(fù)核后決定將該管線調(diào)整至貨物庫(kù)房穿行（見(jiàn)圖 4），并告知設(shè)計(jì)方對(duì)圖紙進(jìn)行修改。通過(guò)深化設(shè)計(jì)提前發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題，以免在現(xiàn)場(chǎng)施工中造成不必要的麻煩，影響施工進(jìn)度（施工現(xiàn)場(chǎng)管線安裝實(shí)景如圖 5 所示）。

圖3 優(yōu)化前圖紙和 BIM 模型圖（單位：mm）

圖4 優(yōu)化后圖紙和 BIM 模型圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景圖和 BIM 模型圖

3.2.2 案例問(wèn)題二

1# 商業(yè)樓負(fù)一層3#配電房，發(fā)現(xiàn) 800 mm×200 mm 強(qiáng)電橋架接配電室電纜溝位置管線密集，電纜與配電房門(mén)體發(fā)生沖突，且該區(qū)域結(jié)構(gòu)降板后安裝凈高較低，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)門(mén)位置不合理（見(jiàn)圖 6）。BIM 機(jī)電工程師提出調(diào)整電纜溝位置或者調(diào)整配電房門(mén)位置的解決方案，經(jīng)過(guò)和建設(shè)方及設(shè)計(jì)方協(xié)商后決定調(diào)整門(mén)體位置，使其向上方樓梯間位置上移 2 000 mm 避開(kāi)電纜溝及管線密集區(qū)（見(jiàn)圖 7），以期避免在后期施工安裝過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，造成不必要的返工。

圖6 優(yōu)化前圖紙和模型圖

圖7 優(yōu)化后圖紙和模型圖

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)與施工一體化是未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展方向，它是完善工程建設(shè)組織模式必不可缺的一環(huán)也是培養(yǎng)整個(gè)過(guò)程工程咨詢的紐帶。BIM 作為先進(jìn)的管理工具，已經(jīng)被企業(yè)廣泛應(yīng)用，利用 BIM 技術(shù)能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目工程設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)技術(shù)沖擊，BIM 技術(shù)與建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，不但可以提高建筑設(shè)計(jì)的效率，還可以對(duì)施工進(jìn)行同步的技術(shù)指導(dǎo)，這促使設(shè)計(jì)和施工實(shí)現(xiàn)一體化的效果。

本文通過(guò)剖析設(shè)計(jì)施工脫節(jié)的原因，認(rèn)為若要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化則需要利用 BIM 技術(shù)，從管理和技術(shù)兩方面進(jìn)行改善。在管理中不僅要考慮項(xiàng)目協(xié)同工作環(huán)境的建立（標(biāo)準(zhǔn)制定和管理機(jī)制的建立），還要考慮激勵(lì)策略的制定和應(yīng)用。在技術(shù)上思考設(shè)計(jì)與施工之間的關(guān)聯(lián)性，最后在案例應(yīng)用中，以 BIM 顧問(wèn)的角度來(lái)闡述如何在 BIM 設(shè)計(jì)階段融入施工方的需求，在施工過(guò)程考慮 BIM 設(shè)計(jì)的建議，充分發(fā)揮 BIM 技術(shù)在信息傳遞上的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，為解決 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)施工一體化中的應(yīng)用提供一些思考。Q