于軒偉，湯 磊，吳華洲，陳 港

（1、中建科工集團(tuán)有限公司 深圳 518000；2、深圳市極智數(shù)字科技有限公司 深圳 518000）

0 引言

在信息時(shí)代的今天，BIM 作為服務(wù)于建筑全生命周期建設(shè)和管理的信息化技術(shù)，正在給建筑行業(yè)帶來深刻變革［2］。近幾年，國內(nèi)BIM 相關(guān)政策密集出臺(tái)，住建部和地方政府都相繼制定了BIM 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。為加快BIM 應(yīng)用的普及和推廣，規(guī)范BIM 應(yīng)用行為和方向，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)新型智慧城市建設(shè)目標(biāo)，深圳市多次出臺(tái)了相關(guān)政策文件。本項(xiàng)目依據(jù)相關(guān)政策文件及標(biāo)準(zhǔn)體系，探索EPC 模式下的BIM技術(shù)應(yīng)用方式，為新型智慧化施工探索方向。

為了規(guī)范及流程化深圳市某中學(xué)新建工程的BIM 應(yīng)用，為各參與方提供一個(gè)BIM 項(xiàng)目實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)框架與流程，并為BIM 項(xiàng)目實(shí)施過程提供指導(dǎo)依據(jù)，建立一套健全統(tǒng)一的貫穿設(shè)計(jì)與施工的BIM 項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)一BIM 項(xiàng)目各階段的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)及服務(wù)成果交付細(xì)則［3］。并推動(dòng)深圳地區(qū)BIM 的應(yīng)用與發(fā)展，為打造深圳數(shù)字化城市奠定基礎(chǔ)。本項(xiàng)目嚴(yán)格執(zhí)行了《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51235—2017》、《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51269—2017》、《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51212—2016》、《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)：JGJ/T 448—2018》、《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51301—2018》、《廣東省建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-142—2018》等國家以及廣東省和深圳市的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

本新建工程項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容為4 棟教學(xué)樓、3 棟宿舍樓及1 棟圖書館，規(guī)劃用地面積67 000 m2，擬建總建筑面積110 000 m2。其中，必配校舍建筑面積75 104 m2，包括教學(xué)及輔助用房32 872 m2、辦公用房3 572 m2、生活服務(wù)用房38 660 m2。選配校舍建筑面積23 231 m2，包括架空層6 359 m2、地下室16 872 m2。特色教學(xué)用房1 200 m2，增配必配公共教學(xué)用房2 975 m2，增配教師宿舍7 490 m2；室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地建設(shè)400 m環(huán)形跑道操場(chǎng)1個(gè)，籃球場(chǎng)4個(gè)，排球場(chǎng)（兼羽毛球場(chǎng)）3個(gè)，網(wǎng)球場(chǎng)1個(gè)，設(shè)置器械場(chǎng)地、主席臺(tái)及看臺(tái)的足球場(chǎng)1個(gè)。

1.2 BIM應(yīng)用目標(biāo)

1.2.1 整體目標(biāo)

⑴打造學(xué)校類示范工程，形成學(xué)校類BIM 標(biāo)準(zhǔn)化體系；

⑵提升各參與方的BIM 應(yīng)用水平，輸出學(xué)校類BIM實(shí)施手冊(cè)，指導(dǎo)學(xué)校類建設(shè)項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用。

1.2.2 設(shè)計(jì)階段目標(biāo)

⑴利用BIM 技術(shù)進(jìn)行全專業(yè)信息可視化，查找和修改設(shè)計(jì)中的碰撞錯(cuò)誤，推動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)程；

⑵對(duì)設(shè)計(jì)階段模型進(jìn)行可行性分析，包括各區(qū)域和功能房間的空間和凈高分析、室內(nèi)外漫游模擬、綜合管線優(yōu)化等，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量；

⑶利用BIM 模型進(jìn)行疏散動(dòng)畫模擬，為后續(xù)運(yùn)維發(fā)揮指導(dǎo)作用；

⑷利用BIM 數(shù)據(jù)信息，整理輸出工程量清單，為工程預(yù)算提供參考對(duì)比。

1.2.3 施工階段目標(biāo)

⑴輔助圖紙會(huì)審工作，提高會(huì)審效率，減少設(shè)計(jì)圖紙問題，避免后期返工；

⑵深化各專業(yè)施工模型，確保LOD400模型深度的準(zhǔn)確性；

⑶利用各專業(yè)深化模型進(jìn)行綜合碰撞檢查及施工管線排布，指導(dǎo)施工管線排布及孔洞預(yù)留，縮短施工周期，提升施工質(zhì)量，減少施工變更；

⑷ 根據(jù)施工部位重難點(diǎn)施工方案，模擬施工工序，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供指揮作用，保證信息傳遞的有效性；

⑸基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，創(chuàng)建施工場(chǎng)地平面布置模型，利用三維可視化，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)布置方案，保證施工流暢性及安全性，加快施工進(jìn)程。

1.3 BIM組織策劃

BIM 技術(shù)應(yīng)用前期，項(xiàng)目部即根據(jù)深圳工務(wù)署B(yǎng)IM 技術(shù)應(yīng)用流程，參照國家級(jí)BIM 標(biāo)準(zhǔn)文件、集團(tuán)BIM 技術(shù)實(shí)施指導(dǎo)手冊(cè)以及深圳市學(xué)校相關(guān)BIM 技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)項(xiàng)目部開展BIM組織策劃。

除此之外，項(xiàng)目部BIM 團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一了軟件版本，規(guī)劃各個(gè)軟件使用階段，從而保證數(shù)據(jù)的有效交換，如圖1所示。

圖1 軟件策劃Fig.1 Software Planning

2 BIM技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目體量大，各樓棟相互聯(lián)系但又相對(duì)獨(dú)立，故將每個(gè)樓棟作為獨(dú)立子項(xiàng)進(jìn)行搭建全專業(yè)BIM 模型，并統(tǒng)一按照總圖協(xié)調(diào)平面相對(duì)位置，按照高差表協(xié)調(diào)豎向正負(fù)零定位。通過BIM模型的搭建，使得二維平面施工圖三維可視化，提高各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)的效率，應(yīng)用模型進(jìn)行圖紙會(huì)審使各參建方也可以更直觀地理解設(shè)計(jì)理念［4］。

2.1 模型族庫的積累

模型創(chuàng)建過程中族庫的積累，通過標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)設(shè)置，使建筑功能房、設(shè)備房之間相互協(xié)調(diào)，如圖2所示。

圖2 模型族庫的應(yīng)用Fig.2 Application of Model Family Library

2.2 管線方案比選

利用BIM 可視化的特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工安裝情況對(duì)管線整體排布進(jìn)行方案比選，優(yōu)化管線排布，達(dá)到虛擬建造的目的，如圖3所示。

圖3 管線方案必選Fig.3 Pipeline Scheme Must be Selected

2.3 管線的碰撞分析

依據(jù)項(xiàng)目的排布原則對(duì)管線進(jìn)行深化調(diào)整，及時(shí)發(fā)現(xiàn)綜合圖中各專業(yè)之間的碰撞、錯(cuò)、漏、碰、缺等問題，并根據(jù)BIM 模型提供碰撞檢測(cè)報(bào)告，及時(shí)進(jìn)行解決，以實(shí)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)零沖突、零碰撞，避免施工過程中的返工、停工等現(xiàn)象發(fā)生，大大減少設(shè)計(jì)變更，確保施工進(jìn)度。

2.4 坡道機(jī)電深化

針對(duì)風(fēng)管占用空間大的問題，建議調(diào)整防火分區(qū)，并將風(fēng)管進(jìn)行取消，使得坡道入口上方的風(fēng)管由原來的4 根合并為2 根，將凈高提升了200 mm，原先壓抑的空間得到釋放。

2.5 凈高分析

根據(jù)凈高要求，將土建模型與機(jī)電模型進(jìn)行整合，并進(jìn)行初步管線綜合，檢查凈高是否滿足規(guī)范，安裝是否存在問題。通過BIM 模擬建造形象、直觀、準(zhǔn)確的體現(xiàn)出每個(gè)區(qū)域的凈高。根據(jù)各區(qū)域凈高要求及管線排布方案進(jìn)行分析、優(yōu)化，減少設(shè)計(jì)變更，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而縮短工期，節(jié)約成本。凈高分析圖可以作為現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收的依據(jù)性材料，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管控。

2.6 機(jī)房布置深化設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)房、高壓配電房、水泵房、空調(diào)機(jī)房等是機(jī)電安裝的核心，利用BIM 技術(shù)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了設(shè)備定位、管線綜合平衡，并管線的走向提前模擬，如圖4所示。

圖4 機(jī)電布置深化設(shè)計(jì)Fig.4 Detailed Design of Electromechanical Layout

2.7 預(yù)留洞口

根據(jù)管線綜合確定預(yù)埋套管位置及尺寸，提前輸出預(yù)留洞口圖紙，避免二次開鑿。

2.8 深化設(shè)計(jì)出圖

⑴管綜剖面詳圖：輸出宿舍樓不同節(jié)點(diǎn)的管綜詳圖，有限指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

⑵地下室管線詳圖：地下室管線較其他區(qū)室相對(duì)復(fù)雜，利用BIM 技術(shù)對(duì)重要節(jié)點(diǎn)綜合排布，輸出平面圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

⑶強(qiáng)弱電井詳圖：輸出強(qiáng)弱電井大樣詳圖，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

⑷走廊拐角局部圖：走廊拐角處管線排布較為復(fù)雜，利用BIM 技術(shù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性排布，并輸出平面圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.9 支吊布置

在機(jī)電綜合排布確認(rèn)后，對(duì)模型進(jìn)行支吊架的布置。

在布置支吊架時(shí)，為了減少浪費(fèi)、方便施工和提高管線美觀度，BIM 機(jī)電人員將距離相近的管道，調(diào)整后采取共用支吊架的方式，其余則采用單獨(dú)支吊架。并將調(diào)整的模型反饋給土建組進(jìn)行預(yù)留洞口修改，如圖5所示。

圖5 支架布置Fig.5 Support Arrangement

2.10 機(jī)房走廊綜合支架深化設(shè)計(jì)

機(jī)房管線集中，集整個(gè)宿舍區(qū)的供熱、空調(diào)、冷卻水等主管線20根之多，在2.7 m 寬的走廊，5.2 m 層高，

0.9 m 高梁的控制下，管線排布困難，施工難度大。為解決機(jī)房走廊凈高難題，項(xiàng)目BIM 團(tuán)隊(duì)多次勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，并且針對(duì)性地對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維建模，通過減小管道上返半徑，使不同管線的位置、高度最大化一致，最終使機(jī)房吊頂高度達(dá)到2.5 m，如圖6所示。

圖6 機(jī)房走廊綜合支架深化設(shè)計(jì)Fig.6 Deepening Design of Comprehensive Support for Machine Room Corridor

2.11 機(jī)電安裝

根據(jù)機(jī)電模型深化方案、管線排布、支吊架深化指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)線管線的安裝。

2.12 BIM技術(shù)輔助商務(wù)算量

利用BIM 模型提取室內(nèi)精裝面積量，為項(xiàng)目部提供精裝工程量的依據(jù)，如圖7所示。

圖7 BIM技術(shù)輔助商務(wù)算量Fig.7 BIM Technology Aided Business Calculation

3 BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

3.1 Dynamo應(yīng)用

通過提取Revit 結(jié)構(gòu)模型里面的梁底凈空數(shù)據(jù)，編寫Dynamo 小程序，使得項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)模型自動(dòng)進(jìn)行著色，方便對(duì)每一棟的結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行可視化的區(qū)分和分析，輔助施工方案的排布。

3.2 BIM物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

基于BIM 的智慧工地平臺(tái)管理系統(tǒng)［5］，綜合運(yùn)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)手段，通過在施工現(xiàn)場(chǎng)布置各種傳感器設(shè)備和無線傳感網(wǎng)絡(luò)，將各類數(shù)據(jù)集成至智慧工地云平臺(tái)中，由云端服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理、同時(shí)與反饋控制機(jī)制聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、料、法、環(huán)的全面監(jiān)控與分析，項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程的全面管控［6］。

4 結(jié)語

在項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)較重的情況下，通過引進(jìn)BIM 技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化施工技術(shù)，減低施工過程中的技術(shù)管理難度，同時(shí)提高工程施工質(zhì)量，積累了學(xué)校類項(xiàng)目的數(shù)字化資源，基本形成EPC 模式下的學(xué)校類項(xiàng)目BIM實(shí)施管控流程［7］，為智慧建造積累經(jīng)驗(yàn)。

BIM 技術(shù)，現(xiàn)在已成為工程施工必不可少的技術(shù)支撐手段與綜合性項(xiàng)目管控方式［8］，對(duì)工程管理方式及技術(shù)應(yīng)用方式的創(chuàng)新將起到推動(dòng)性的作用，我們將繼續(xù)在工程量核算、動(dòng)態(tài)成本管理、施工過程資料管理、二維物資材料追溯體系等方面繼續(xù)探索BIM 在施工現(xiàn)場(chǎng)落地的應(yīng)用［9］，同時(shí)不斷地培養(yǎng)復(fù)合型人才，助力智慧建造落地［10］。