姚丙良 陳映德 陳泰彬 張愛瑞

(1.中鐵十四局集團(tuán)青島工程有限公司，青島 266114； 2.北京華筑建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100028)

引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展水平不斷提高，信息化特性越發(fā)明顯，BIM技術(shù)高度信息化的特點(diǎn)對(duì)建筑業(yè)生產(chǎn)模式產(chǎn)生了革命性的改變。其中，在BIM技術(shù)融入項(xiàng)目管理中，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本的精細(xì)化控制[1]，對(duì)目標(biāo)成本有指導(dǎo)作用[2]。

在大城市隨處可見辦公樓是我國城市第三工業(yè)發(fā)展的重要載體，由于長期的過度競爭和建筑企業(yè)的科技進(jìn)步投入不足，傳統(tǒng)的建筑行業(yè)已成為一個(gè)高消耗，高排放的粗放型產(chǎn)業(yè)[3]。當(dāng)前，運(yùn)用信息技術(shù)改造和提升建筑業(yè)的管理水平，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，是整個(gè)行業(yè)思考研究的焦點(diǎn)和探索發(fā)展的目標(biāo)[4]。

將BIM技術(shù)引入辦公樓應(yīng)用，能夠改進(jìn)機(jī)電管線安裝工藝流程，提高機(jī)電管線安裝一次合格率，節(jié)省工期，減少不必要的拆改，從而取得很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[5]， 并已在新疆卷煙廠綜合辦公樓項(xiàng)目消防工程[6]、江蘇鹽城某辦公樓項(xiàng)目中[7]，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益[8]。

1 工程概況

1.1 總體概況

中國鐵建海語城(紅島)F地塊項(xiàng)目位于山東省青島市城陽區(qū)紅島街道田海路二支路以東、聚賢橋路六支路以南、田海路三支路以西、田海路以北。(如圖1所示)建筑面積38 979.82m2，其中，F(xiàn)1#地塊建筑使用性質(zhì)為商業(yè)辦公，地上16層，地上建筑面積18 201.98m2，建筑高度73.00m，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻。F2#地塊建筑使用性質(zhì)為辦公，地上11層，地上建筑面積9 023.22m2，建筑高度47.5m，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下兩層為車庫與設(shè)備房，地下建筑面積11 754.62m2。

圖1 中國鐵建海語城(紅島)F地塊

1.2 工程重難點(diǎn)

本工程基坑深度大，周邊環(huán)境復(fù)雜，多種施工工序穿插施工，基坑周長約470m，基坑開挖深度8.50～11.70m，基坑支護(hù)形式為放坡加噴錨、復(fù)合土釘墻。

建設(shè)單位要求工期緊張，需與各相關(guān)施工方積極對(duì)接、溝通，及時(shí)解決現(xiàn)場問題，精心組織現(xiàn)場施工。有效工期較短，場地較為狹窄，周邊基本沒有可利用的材料堆置及加工場地，需合理規(guī)劃。

基坑支護(hù)工程，地下車庫管線系統(tǒng)達(dá)30余種，地下車位凈高問題難以保證，容易返工。且施工進(jìn)度管控難度大，進(jìn)度計(jì)劃涉及的分部分項(xiàng)工程繁多。

2 BIM應(yīng)用策劃

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)制定施工全過程BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

(1)圖紙復(fù)核

利用BIM技術(shù)輔助施工圖校核，檢查是否有施工過程中無法完成或圖紙錯(cuò)誤問題，較少反復(fù)變更，避免二次拆改誤時(shí)費(fèi)工。

(2)凈高分析

借助BIM技術(shù)進(jìn)行各地塊各功能區(qū)凈高分析，形成海語城(紅島)F地塊房間凈高可視化，多方協(xié)調(diào)，提高房間舒適度。

(3)深化設(shè)計(jì)

借助BIM技術(shù)進(jìn)行本項(xiàng)目各專業(yè)深化設(shè)計(jì)及機(jī)電管線綜合，形成全專業(yè)的深化設(shè)計(jì)BIM模型，并進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，提高深化設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率[9]。

(4)可視化交底

現(xiàn)場施工之前，通過BIM模擬，優(yōu)化施工工序，確定各專業(yè)的施工流水段劃分。對(duì)于施工的重難點(diǎn)部位，使用可視化軟件對(duì)BIM模型進(jìn)行施工工序模擬、施工進(jìn)度模擬、施工工藝模擬及施工組織模擬[10]，便于施工人員理解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位，有效提高施工效率正確性。

(5)物料管理

實(shí)現(xiàn)基于BIM的進(jìn)度、質(zhì)量、成本和竣工交付管理，將BIM模型與施工現(xiàn)場管理緊密結(jié)合，提高對(duì)各專業(yè)分包商的管理水平和現(xiàn)場協(xié)調(diào)能力[11]。

2.2 BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況制定F地塊建模手冊及標(biāo)準(zhǔn)，第一部分主要包括BIM規(guī)范總則、BIM建模行為標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示為建模行為標(biāo)準(zhǔn)；第二部分為工作模式和文件整理以及建模要求進(jìn)行了系列規(guī)范操作。本項(xiàng)目BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)可為企業(yè)后續(xù)培養(yǎng)BIM人才提供BIM建模體系。

圖2 建模行為標(biāo)準(zhǔn)

在施工階段完成深化模型，基于施工深化總體模型結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際需求完成施工階段應(yīng)用以及協(xié)調(diào)配合工作，精確輸出采購信息，進(jìn)行采購分配與材料控制，供應(yīng)商基于此信息進(jìn)行供貨。最后通過模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工，完成最終竣工模型，作為設(shè)備停車系統(tǒng)管理等運(yùn)維管理應(yīng)用的基礎(chǔ)，如圖3所示為項(xiàng)目BIM應(yīng)用流程體系。

3 BIM創(chuàng)新綜合應(yīng)用

3.1 BIM可視化編程應(yīng)用

本項(xiàng)目不同結(jié)構(gòu)層混凝土型號(hào)不一樣，傳統(tǒng)手工計(jì)算混凝土用量速度緩慢且不精準(zhǔn)，通過Dynamo可視化編程插件，編制相應(yīng)電池組，讀取BIM模型數(shù)據(jù)，并批量導(dǎo)入混凝土型號(hào)表，可快速導(dǎo)出對(duì)應(yīng)樓層混凝土用量表，節(jié)省大量反復(fù)計(jì)算與校核的時(shí)間，幫助相關(guān)施工技術(shù)人員精準(zhǔn)采購。同時(shí)定制基于CAD圖紙自動(dòng)生成墻、樓板、結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)梁、機(jī)電管線模型與墻體定位自動(dòng)標(biāo)注等可視化編程組，減少大量手動(dòng)輸入，提升翻模效率。以下以樓板為例簡要介紹快速出混凝土量(如圖4所示)。

圖3 應(yīng)用流程

圖4 Dynamo節(jié)點(diǎn)圖

批量創(chuàng)建樓板混凝土量表：

(1)創(chuàng)建空值明細(xì)表

通過Code Block直接輸入Designscript代碼“樓板”與“樓板明細(xì)表”；通過Category.ByName節(jié)點(diǎn)按內(nèi)置類別名稱獲取Revit類別； 通過Schedule Type讀取明細(xì)表類型。

(2)賦值字段

通過Views節(jié)點(diǎn)讀取不同視圖屬性，并與ScheduleView.SchedulableFields節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，選擇明細(xì)表字段； 通過Code Block直接輸入內(nèi)置明細(xì)表類型編號(hào)，組成新的列表代碼； 通過List.GetItemAtIndex節(jié)點(diǎn)組成自定義明細(xì)表項(xiàng)； 通過ScheduleView.AddFields節(jié)點(diǎn)，將空值明細(xì)表與賦值字段交互關(guān)聯(lián)，可批量生成所需類別或樓層混凝土量。

3.2 BIM與二維碼結(jié)合應(yīng)用

圖5 二維碼構(gòu)件屬性

傳統(tǒng)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)交底為二維，現(xiàn)場施工人員容易因理解不到位導(dǎo)致返工，本項(xiàng)目對(duì)于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位，利用Revit制作精細(xì)模型，并用3dmax制作安裝工序動(dòng)畫，將模型屬性與工序動(dòng)畫關(guān)聯(lián)制作轉(zhuǎn)換為二維碼，并貼在現(xiàn)場相關(guān)位置，施工人員可通過手機(jī)掃碼，直觀了解施工工序步驟。同時(shí)，為所創(chuàng)建的模型賦予獨(dú)立的構(gòu)件編碼，利用二維碼平臺(tái)對(duì)不同結(jié)構(gòu)樓層與設(shè)備進(jìn)行二維碼轉(zhuǎn)換(如圖5所示)，可以實(shí)現(xiàn)查閱不同樓層設(shè)備的主要構(gòu)件信息，主要包括構(gòu)件的尺寸與位置等。構(gòu)件二維碼可以與工作人員信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，使構(gòu)件施工具有可追溯性，大幅度提高現(xiàn)場施工效率與質(zhì)量安全。

3.3 BIM可視化批量統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目因不同樓層型號(hào)不一致，傳統(tǒng)手工計(jì)算較為繁瑣，通過BIM模型以及Dynamo定制的混凝土型號(hào)批量錄入結(jié)合，可快速統(tǒng)計(jì)F地塊不同樓層的混凝土量(如圖6所示)。同時(shí)，基于已完成的管線深化模型，批量統(tǒng)計(jì)機(jī)電管線與管線對(duì)應(yīng)的尺寸、數(shù)量等信息，可為計(jì)價(jià)與采購等工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖6 輔助出量

3.4 標(biāo)準(zhǔn)化BIM管理體系

本項(xiàng)目總結(jié)積累了一套符合工程自身特色的BIM標(biāo)準(zhǔn)化管理體系(如圖7所示)。系列BIM軟件協(xié)作流程生成各專業(yè)模型，工程的各個(gè)階段基于Navisworks協(xié)同管理軟件，反映工程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作、模型可視化展示、碰撞檢查以及4D進(jìn)度，最終形成圖紙審核與模型審核兩大管理體系。為施工全過程中應(yīng)用BIM技術(shù)保駕護(hù)航，減少大量反復(fù)修改模型與圖紙變更時(shí)間。

圖7 BIM標(biāo)準(zhǔn)化管理體系圖

表1 經(jīng)濟(jì)效益分析

表2 進(jìn)度效益分析

4 結(jié)語

4.1 BIM技術(shù)應(yīng)用效果

目前應(yīng)用BIM技術(shù)，在方案優(yōu)化、深化設(shè)計(jì)等方面，取得了約76.9萬元的經(jīng)濟(jì)效益，如表1所示。

通過以往進(jìn)度的對(duì)比，如表2所示。本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)解決了質(zhì)量安全資料錯(cuò)綜復(fù)雜不容分類整理、紙質(zhì)檢查記錄易丟失和不能及時(shí)上報(bào)、會(huì)議討論不直觀、問題整改跟蹤落實(shí)緩慢等問題。從而提高了現(xiàn)場管理水平，讓現(xiàn)場管理更加優(yōu)質(zhì)化。

可見，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅為項(xiàng)目帶來了不小的經(jīng)濟(jì)效益，也促進(jìn)了施工進(jìn)度的進(jìn)展。同時(shí)，基于BIM模型，項(xiàng)目整體和局部質(zhì)量信息都實(shí)現(xiàn)了可讀狀態(tài)，有利于工程質(zhì)量的有效管理。

4.2 展望與思考

本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)，對(duì)工程的重難點(diǎn)進(jìn)行分析，建立適用該項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用方案和BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。建立BIM模型后進(jìn)行BIM應(yīng)用，具體包含圖模復(fù)核、凈高分析、深化設(shè)計(jì)及碰撞檢查等。從BIM技術(shù)應(yīng)用效果看，項(xiàng)目取得了不小的經(jīng)濟(jì)效益，也推動(dòng)了施工進(jìn)度。但目前BIM的應(yīng)用主要集中于施工階段，雖然有運(yùn)維階段BIM應(yīng)用計(jì)劃，比如設(shè)備空間定位、VR巡航等，但并未實(shí)施，不能對(duì)其效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

擴(kuò)大BIM軟件應(yīng)用領(lǐng)域，打造BIM全專業(yè)人才隊(duì)伍，滿足公司各個(gè)項(xiàng)目深度應(yīng)用BIM技術(shù)的需求。BIM前期策劃與施工全過程應(yīng)用的目標(biāo)時(shí)間節(jié)點(diǎn)應(yīng)前置，于現(xiàn)場施工前應(yīng)用BIM技術(shù)，各項(xiàng)目各部門相關(guān)人員要根據(jù)其自身的特點(diǎn)相互配合。同時(shí)，各個(gè)項(xiàng)目組織成立以BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)為主要負(fù)責(zé)人牽頭的課題研究小組，對(duì)各個(gè)相關(guān)部門的BIM實(shí)際情況以及BIM技術(shù)中存在的問題進(jìn)行落實(shí)，如對(duì)技術(shù)缺陷、時(shí)間安排等問題做出集中反饋和解決，推動(dòng)各個(gè)項(xiàng)目BIM技術(shù)工作的開展，使得BIM技術(shù)的應(yīng)用落到實(shí)處。

BIM技術(shù)不能直接越過現(xiàn)場的實(shí)際施工，從而直接為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，只有進(jìn)一步提升現(xiàn)場施工管理人員的執(zhí)行效率和能力，才能更好地促進(jìn)BIM技術(shù)的落地和應(yīng)用。最后，本項(xiàng)目施工過程全面應(yīng)用BIM技術(shù)，可為類似的綜合辦公樓項(xiàng)目建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。要深入系統(tǒng)地梳理出符合項(xiàng)目特色的的項(xiàng)目及BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程、分析整理匯總企業(yè)級(jí)的大數(shù)據(jù)、探索智慧工地與互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用，更應(yīng)探索BIM技術(shù)在高預(yù)制率裝配式建筑、綠色建筑等新技術(shù)的應(yīng)用[12]。