俞亮鑫

［旭瑞（上海）物業(yè)管理有限公司，上海 200051］

0 引言

建筑行業(yè)在我國GDP 中占有非常大的比重，因此受到國家政府越來越多的重視。但目前，我國的建筑業(yè)仍處于粗放式的管理階段，所以造成了環(huán)境污染嚴(yán)重，物資材料浪費(fèi)，勞動(dòng)力密集，質(zhì)量通病多，施工效率低下等缺點(diǎn)。為了改進(jìn)并解決以上問題，BIM 技術(shù)、綠色裝配式建筑、施工機(jī)器人等一系列先進(jìn)的建造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中住建部十三五發(fā)展剛要中明確指出，BIM技術(shù)作為未來建筑建造的必要手段，必須加大體制機(jī)制的建設(shè)，強(qiáng)化BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)、招采、施工、運(yùn)維全過程生命周期中的應(yīng)用。本項(xiàng)目亦響應(yīng)政府號召，從設(shè)計(jì)、招采、施工過程、交付運(yùn)維管理各個(gè)階段應(yīng)用BIM技術(shù)。

1 工程介紹

本項(xiàng)目位于長寧區(qū)核心區(qū)域，項(xiàng)目由一棟88m 高的塔樓，一個(gè)6000m2的文化設(shè)施組成。不同的功能由一個(gè)大屋頂連接，形成一個(gè)熱鬧的低層氛圍。裙房設(shè)計(jì)的主要亮點(diǎn)為：一個(gè)有活力且新穎的屋頂花園；一個(gè)附帶多功能大臺階的中心下沉廣場。

辦公塔樓是一棟高20 層的甲級辦公樓。塔樓標(biāo)準(zhǔn)層為2600 多m2，層高4.25m，塔樓提供了靈活的布局形式，可供一層多戶，一層一戶，多層一戶或多層主力租戶的不同使用形式。頂層的豪華單元的退進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了住戶獨(dú)享的天際線屋頂花園。垂直交通分低區(qū)與高區(qū)，低區(qū)布置4 臺客梯，高區(qū)布置6 臺客梯，另配置兩臺貨梯。額外的兩臺換成升降梯連接了辦公大廳及四層地下空間。所有的設(shè)計(jì)元素及6000m2的文化公園設(shè)計(jì)提供了一系列公共設(shè)施以及有趣的用戶體驗(yàn)，如圖1 所示。

圖1 辦公塔樓

2 項(xiàng)目各階段中的BIM 技術(shù)應(yīng)用

2.1 前期策劃

在項(xiàng)目前期籌劃階段，需經(jīng)項(xiàng)目部內(nèi)部討論制定針對于本項(xiàng)目可行的BIM 實(shí)施方案，內(nèi)容需包括明確各階段的各參與方的BIM 人員配備、項(xiàng)目各參與方責(zé)任和分工、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)精度、實(shí)施計(jì)劃、施工過程中管理、竣工運(yùn)維模型的驗(yàn)收交付等[1]。把這些內(nèi)容告知到每一個(gè)參與者，是BIM 價(jià)值落到實(shí)處的必要條件。

2.2 設(shè)計(jì)階段

2.2.1 各專業(yè)建模

使用AutodeskRevit 軟件建立模型，按照設(shè)計(jì)院圖紙及前期要求的實(shí)施方案進(jìn)度進(jìn)行，BIM 模型需整合匯總設(shè)計(jì)階段各專業(yè)模型，包括但不限于建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、室外管網(wǎng)、樁基、基坑圍護(hù)等。

2.2.2 建筑性能分析

根據(jù)設(shè)計(jì)階段的需求，可利用已建立的BIM 建筑模型，進(jìn)行性能化模擬。對前期設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。包括但不限于以下6 方面：①舒適度分析。②日照分析。③疏散分析。④噪聲分析。⑤設(shè)備運(yùn)輸路線分析。⑥車道模擬分析。

2.2.3 管線綜合分析

本項(xiàng)目因?yàn)楦邫n辦公項(xiàng)目，對于凈高要求較高（如標(biāo)準(zhǔn)層4.25m 的層高，交付凈高需達(dá)到3m），所以需對土建梁及綜合機(jī)電管線進(jìn)行嚴(yán)格把控，此階段應(yīng)用的主要工具為Navisworks。當(dāng)模型建立完畢，導(dǎo)入到Navisworks 軟件中對管線碰撞位置進(jìn)行檢索，并生成碰撞列表；通過人工審閱的方式仔細(xì)檢查碰撞列表后，對有報(bào)錯(cuò)的碰撞問題進(jìn)行刪減[2]。各設(shè)計(jì)專業(yè)根據(jù)最終的碰撞列表，依據(jù)施工安裝工序規(guī)范等原則進(jìn)行相應(yīng)的模型管線調(diào)整，綜合管線布置的大致方法如下。

（1）尺寸較小的管道避讓尺寸較大管道，因截面較大、直徑較大的管道，如空調(diào)新風(fēng)排風(fēng)管道、排煙管道、空調(diào)冷熱水管道等占據(jù)的空間較大，為了滿足凈高要求需穿剪力墻或穿梁，所以需在平面圖中優(yōu)先進(jìn)行設(shè)置。

（2）有壓力的管道避讓無壓力管道。這里所說的無壓力管道主要為生活污水、污水、廢水排水管、雨水管、風(fēng)機(jī)盤管冷凝水排水管，這些管道都是靠重力排水，因此，該些管道的水平管段必須擁有一定的坡度，才能保證排水順暢無堵塞，所以盡量保證這些無壓力管道不受阻礙。

（3）金屬材質(zhì)管道避讓非金屬材質(zhì)管道。因?yàn)榉墙饘俟艿蓝酁樗芰铣善饭?，現(xiàn)場無法彎曲調(diào)整。

（4）電氣管道及橋架避讓熱力管道及有水管道。因?yàn)殡娏€纜遇水容易造成短路，造成電氣災(zāi)害。

（5）同管徑的生活用水及消防水用管道避讓空調(diào)冷熱水管道。因?yàn)榭照{(diào)冷熱水管道需包橡塑保溫棉，若主動(dòng)避讓上翻下翻，會產(chǎn)生額外的材料及人工費(fèi)用。

（6）強(qiáng)電電纜及弱電電纜需分開設(shè)置。由于弱電線路如通信，綜合布線，安防和其他建筑智能線路易受強(qiáng)電線路電磁場的干擾，因此強(qiáng)電線路與弱電線路不應(yīng)敷設(shè)在同一個(gè)電纜槽內(nèi)，而且強(qiáng)弱電橋架需留有0.5m的間距。

（7）施工安裝附件少的管道避讓附件多的管道。施工安裝附件較多的管道一旦發(fā)生避讓，有可能會占據(jù)額外更多的空間。這樣不利于施工和后期的檢修，更換管件。

（8）合理劃分各專業(yè)空間層，盡可能使用成品的共用支吊架。此舉不僅能節(jié)省安裝空間，更能為了實(shí)現(xiàn)凈高創(chuàng)造條件。在未吊頂區(qū)域達(dá)到美觀、整齊劃一的效果。

模型調(diào)整完畢后，反饋給設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行平面圖的調(diào)整，完成最終施工圖。

2.3 招采階段

通過所建BIM 模型，可精確，快速的查詢建筑模型中設(shè)備及材料信息。并能利用魯班、廣聯(lián)達(dá)等BIM 算量軟件，計(jì)算各部位材料及工程量統(tǒng)計(jì)表，大大節(jié)約時(shí)間成本。對于重點(diǎn)部位，與人工算量進(jìn)行對比，檢查差距并分析原因，確保了材料用量的準(zhǔn)確，提高了成本管理質(zhì)量。以母線為例，BIM 材料生成量，線槽150m，管件20 個(gè)，實(shí)際使用量，線槽159m，管件22 個(gè)，相差無幾。

2.4 施工階段

2.4.1 圖紙深化設(shè)計(jì)

在正式施工前第一步工作就是圖紙的深化，傳統(tǒng)的工作方式是由施工單位在autocad 軟件下，將各專業(yè)平面圖進(jìn)行疊圖，憑借設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)來圈定易碰撞位置及影響凈高的位置，再以平面圖，剖面圖的方式描繪出綜合管線布置示意并加以調(diào)整。這種方式固然無錯(cuò)，但很難全方面解決設(shè)計(jì)過程中碰缺錯(cuò)漏的問題。而利用設(shè)計(jì)階段的BIM 模型可以協(xié)助施工單位完成施工前期的深化設(shè)計(jì)，包括綜合布管圖、綜合布線圖的深化。應(yīng)用Navisworks 軟件功能加上施工單位豐富的施工經(jīng)驗(yàn)可以解決設(shè)計(jì)階段遺留或未發(fā)現(xiàn)的暖通、給排水、電氣等各專業(yè)間管線、設(shè)備的碰撞問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案[3]。

施工單位的BIM 深化團(tuán)隊(duì)在負(fù)責(zé)整合各分包的專業(yè)BIM 模型（如機(jī)電、消防、精裝、弱電），需在考慮所有機(jī)電管線及土建預(yù)留條件的情況下進(jìn)行管線綜合。管線綜合應(yīng)充分考慮現(xiàn)場實(shí)際情況（包括但不限于標(biāo)識、吊頂、其他影響管線布置的構(gòu)件等）以及機(jī)電構(gòu)件安裝、操作、檢修的空間要求，另考慮到本項(xiàng)目辦公區(qū)域以裸頂交付，機(jī)電管線排布需做到布置合理，走向有序、錯(cuò)落有致、美觀大氣。滿足凈高要求的同時(shí)盡量減少空調(diào)及排煙管道上下翻轉(zhuǎn)的頻率，避免風(fēng)阻，并應(yīng)考慮無壓管道的坡度，保證排水通暢。

2.4.2 施工模擬

傳統(tǒng)的施工前施工方案都是紙面化文字化的內(nèi)容，本項(xiàng)目利用BIM 模型對于一些施工過程中的重點(diǎn)施工方案進(jìn)行了三維動(dòng)畫模擬。如土方開挖施工模擬、現(xiàn)場材料堆放模擬、主樓核心筒爬架施工模擬等。在組會討論過程中，充分利用BIM 模型對方案進(jìn)行探討和優(yōu)化分析，提高方案審核的可靠性，實(shí)操性，安全性，真正實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化交圈指導(dǎo)，如圖2 所示。

圖2 主樓核心筒爬架施工模擬

2.4.3 進(jìn)度管理

基于BIM 模型和進(jìn)度計(jì)劃動(dòng)畫展示項(xiàng)目整體進(jìn)度模擬，反應(yīng)施工先后順序。提供基準(zhǔn)施工3D 進(jìn)度模擬。施工單位的BIM 深化團(tuán)隊(duì)在施工階段按月提交最新的與實(shí)體工程一致的已完成工作的BIM 施工模型，并與基準(zhǔn)施工3D 進(jìn)度模擬進(jìn)行比對，形成施工進(jìn)度3D 比對模擬文件。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場施工進(jìn)度的對比分析，及時(shí)對進(jìn)度落后點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警。必要時(shí)組會進(jìn)行進(jìn)度落后點(diǎn)偏差分析，并對現(xiàn)場人、材、機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

2.4.4 預(yù)制加工

本工程鋼結(jié)構(gòu)加工制造需要完成2.3 萬t 加工制造任務(wù)，且有大量需要預(yù)拼裝的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、異型構(gòu)件等，但采用BIM 技術(shù)將使鋼結(jié)構(gòu)加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)變得容易。在BIM 模型中可以提前實(shí)現(xiàn)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、異型構(gòu)件的模型建立，并進(jìn)行模擬預(yù)拼裝，及時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件偏差、接口面間隙、錯(cuò)邊等問題。保證材料出廠準(zhǔn)確度，減少現(xiàn)場二次加工的情況，大大縮短鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝工期。

本項(xiàng)目因場地狹小，堆放材料點(diǎn)不足，擬選取冷水機(jī)房、鍋爐機(jī)房采用工廠預(yù)制化的施工安裝方案，利用BIM 模型，將機(jī)房內(nèi)管道與支架進(jìn)行模擬分區(qū)模塊化，并安排這些提前在工廠內(nèi)進(jìn)行加工拼裝，施工現(xiàn)場僅需對各模塊要組裝，需要預(yù)留的支架預(yù)埋件會在一結(jié)構(gòu)中提前完成，機(jī)電管線及閥門閥件等在工廠內(nèi)完成焊接、組裝，減少機(jī)房內(nèi)的零明火作業(yè)，加快施工效率。

2.4.5 竣工模型移交

本項(xiàng)目竣工BIM 模型要求達(dá)到LOD400 以上深度，與竣工圖紙資料一樣，施工單位BIM 深化團(tuán)隊(duì)在模型信息交付前需進(jìn)行嚴(yán)格的校對審核，確保業(yè)主方獲得一個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、信息完整的BIM 模型。

業(yè)主方也需組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、運(yùn)營物業(yè)等相關(guān)單位對竣工驗(yàn)收BIM 模型各部件的信息正確性、與現(xiàn)場實(shí)際竣工情況的一致性進(jìn)行復(fù)核。

2.5 運(yùn)維階段

2.5.1 數(shù)據(jù)集成與共享

相較于傳統(tǒng)的竣工資料，如竣工圖紙、材料表、驗(yàn)收資料等，本項(xiàng)目竣工BIM 模型可集中體現(xiàn)設(shè)計(jì)、招采、施工各階段的全過程的信息，包括規(guī)劃設(shè)計(jì)信息、各構(gòu)件設(shè)備參數(shù)信息、招標(biāo)采購來源信息、備品備件情況等。運(yùn)營物業(yè)團(tuán)隊(duì)能夠通過此BIM 模型更直觀地了解本項(xiàng)目信息，不再存在信息壁壘，為今后的運(yùn)營維護(hù)工作打上良好的基礎(chǔ)。

2.5.2 可視化運(yùn)維管理

在項(xiàng)目正式投入使用后，運(yùn)維管理人員在調(diào)試、保養(yǎng)和故障檢修設(shè)備時(shí)，通常需要定位該設(shè)備所處建筑中的位置，并同時(shí)查詢其檢修所需要的相關(guān)信息。按傳統(tǒng)工作流程來說，首先需要查閱竣工圖紙確定位置，再通過設(shè)備資料查看相關(guān)信息，這不僅耗費(fèi)工作人員的時(shí)間和勞動(dòng)力，而且大大降低了工作效率。本項(xiàng)目擬將BIM 模型與EMS、BAS 等常用運(yùn)維管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對接。通過整合后的BIM 模型運(yùn)維平臺就可以直接查詢各機(jī)電專業(yè)重要設(shè)施設(shè)備在建筑物中的具體位置，并能夠同步顯示該設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行情況、維護(hù)保養(yǎng)信息等，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目運(yùn)行階段的可視化運(yùn)維管理。

3 結(jié)語

從本文介紹中可以看出，BIM 技術(shù)對于建筑行業(yè)來說已經(jīng)不是簡單的建立模型。BIM 技術(shù)已經(jīng)可以融入到建筑全過程開發(fā)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維。通過BIM 技術(shù)可以顯著降低施工過程中的變更率，避免勞動(dòng)力人工成本和材料浪費(fèi)。筆者相信，隨著BIM 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)會在建筑行業(yè)中呈現(xiàn)更高的利用價(jià)值，提高建筑工程的效率及質(zhì)量，提升運(yùn)營維護(hù)的可靠性。