林義峰

（中建-大成建筑有限責(zé)任公司，北京 100070）

BIM技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）項(xiàng)目是建筑業(yè)的兩大發(fā)展重點(diǎn)，兩者有機(jī)結(jié)合能夠使BIM技術(shù)在IDC項(xiàng)目的快速建設(shè)下實(shí)現(xiàn)迅速壯大，IDC項(xiàng)目也在BIM技術(shù)的幫助下提升建造效率和施工質(zhì)量。文章從BIM技術(shù)在實(shí)際IDC項(xiàng)目中的有效應(yīng)用點(diǎn)出發(fā)，對(duì)實(shí)操性強(qiáng)、推廣性強(qiáng)的應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行整理匯總，探討B(tài)IM技術(shù)如何更好地適應(yīng)IDC項(xiàng)目建造。

1 BIM技術(shù)在IDC項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)具有可視化、參數(shù)化、模擬化三大基礎(chǔ)特性，在此基礎(chǔ)上衍生出許多進(jìn)階性質(zhì)的特性，如協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等。就國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，該技術(shù)還具有較強(qiáng)的技術(shù)融合性與開(kāi)發(fā)性。

在IDC項(xiàng)目建造過(guò)程中，可以基于BIM技術(shù)的三大基礎(chǔ)特性及衍生特性輔助項(xiàng)目的施工生產(chǎn)管理，將具備基礎(chǔ)特性的BIM應(yīng)用點(diǎn)普及在各IDC項(xiàng)目中，將具備衍生特性的BIM應(yīng)用點(diǎn)運(yùn)用在有特殊需求的項(xiàng)目中，發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2 實(shí)踐項(xiàng)目背景

阿里巴巴張北云計(jì)算數(shù)據(jù)中心察哈爾一期工程項(xiàng)目位于河北省張家口市張北縣經(jīng)開(kāi)新村產(chǎn)業(yè)園，總占地面積20 萬(wàn)m2，建筑面積12 萬(wàn)m2，建設(shè)范圍包括5棟數(shù)據(jù)中心機(jī)房樓、綜合樓、柴發(fā)樓、門(mén)衛(wèi)、消防泵房及相應(yīng)室外配套工程。

項(xiàng)目作為阿里巴巴在張北部署大規(guī)模云計(jì)算服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要基地之一，也是“中國(guó)數(shù)壩·張北云計(jì)算產(chǎn)業(yè)基地”計(jì)劃的重要組成部分，建成后將成為北方最重要的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)集聚地，是國(guó)家推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，全方位展現(xiàn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)價(jià)值的典型代表[1]。

3 基于實(shí)際IDC項(xiàng)目的常規(guī)BIM應(yīng)用實(shí)踐

3.1 模型的建立和優(yōu)化

項(xiàng)目在建模前對(duì)比了市面上常見(jiàn)的20款建模軟件，研究?jī)H針對(duì)IDC項(xiàng)目進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用，故選取主流建模軟件進(jìn)行比選，如SketchUp、Tekla、Bentley、ArchiCAD、Revit、Dynamo等，廣聯(lián)達(dá)系列建模軟件對(duì)工程量計(jì)算功能生態(tài)強(qiáng)，但對(duì)復(fù)雜圖形模型的支撐度一般，故在建模階段不考慮。

最終通過(guò)建模軟件的分析及比選，確定主要核心建模軟件為Autodesk與Trimble公司的系列軟件，鋼結(jié)構(gòu)建模采用Tekla Structures進(jìn)行精細(xì)化建模，鋼混結(jié)構(gòu)、機(jī)電、建筑模型采用Revit進(jìn)行精細(xì)化建模，模型精度按照LOD 350執(zhí)行，異性構(gòu)件建模則使用自由度最高的Dynamo進(jìn)行編程建模[2]。

在模型優(yōu)化方面，IDC項(xiàng)目機(jī)房的管線種類(lèi)多、數(shù)量大，各專(zhuān)業(yè)交叉協(xié)調(diào)復(fù)雜，在平面設(shè)計(jì)階段難以發(fā)現(xiàn)管道標(biāo)高的位置沖突，因此多以此類(lèi)節(jié)點(diǎn)作為優(yōu)化重點(diǎn)。通過(guò)模型的搭建，以標(biāo)高、使用功能、檢修便捷性為優(yōu)化側(cè)重點(diǎn)，提前發(fā)現(xiàn)標(biāo)高過(guò)低、管線交叉壓縮檢修空間、管線路由冗雜等問(wèn)題，提出相應(yīng)解決方案反饋給相關(guān)方。

3.2 機(jī)電管線的綜合排布及碰撞測(cè)試

模型建立完成后，通過(guò)Navisworks軟件將不同專(zhuān)業(yè)、同一樓棟的模型進(jìn)行合并，使用Navisworks軟件中的碰撞測(cè)試功能，發(fā)現(xiàn)因設(shè)備機(jī)房集中、管線密集交叉情況嚴(yán)重、管道與閥門(mén)焊接接駁數(shù)量龐大等原因引起的管線碰撞問(wèn)題，最終以報(bào)告的形式進(jìn)行匯總，及時(shí)與相關(guān)方進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，在施工前完成圖紙及模型的調(diào)整[3]。Navisworks碰撞側(cè)界面及報(bào)告如圖1所示。

圖1 Navisworks碰撞側(cè)界面及報(bào)告

3.3 漫游技術(shù)的應(yīng)用

在IDC項(xiàng)目中，漫游技術(shù)更多應(yīng)用在模擬施工階段、檢查模型尺寸、生態(tài)優(yōu)化。

（1）使用Lumion進(jìn)行漫游模擬與平面布置優(yōu)化。通過(guò)Revit導(dǎo)入Lumion的插件，將模型按照順序?qū)?，借助漫游技術(shù)對(duì)場(chǎng)地布置進(jìn)行進(jìn)一步分析和優(yōu)化，使材料堆場(chǎng)、庫(kù)房、移動(dòng)廁所等臨時(shí)設(shè)施取得更合理定位，減少臨時(shí)設(shè)施多次移位而造成的經(jīng)濟(jì)損失。場(chǎng)布漫游模擬及優(yōu)化如圖2所示。

圖2 場(chǎng)布漫游模擬及優(yōu)化

（2）通過(guò)Fuzor的模型漫游，檢查房間凈空高度及安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。將Revit模型導(dǎo)入Fuzor軟件后，操作人員可通過(guò)仿真小人對(duì)各空間的尺寸進(jìn)行檢查，對(duì)高度要求嚴(yán)格的房間進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)可能存在安全隱患的位置進(jìn)行標(biāo)記。Fuzor漫游界面與凈空高度標(biāo)注如圖3所示。

圖3 Fuzor漫游界面與凈空高度標(biāo)注

（3）利用Lumion對(duì)樓體內(nèi)進(jìn)行生態(tài)優(yōu)化。在前期建模階段，為提高建模效率減小模型體量，不宜添加設(shè)備、機(jī)柜等構(gòu)件，但為避免按圖施工后效果不滿足使用要求的問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行提前漫游模擬。Lumion軟件中自帶此類(lèi)構(gòu)件，添加所需構(gòu)件后即可按照正常動(dòng)線要求進(jìn)行漫游，對(duì)完善建筑生態(tài)有一定幫助。建筑生態(tài)完善的漫游優(yōu)化如圖4所示。

圖4 建筑生態(tài)完善的漫游優(yōu)化

3.4 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化、工藝展示與交底

IDC項(xiàng)目建造節(jié)奏快，對(duì)深化設(shè)計(jì)的效率和精度要求高，模型建立后應(yīng)及時(shí)對(duì)各專(zhuān)業(yè)情況進(jìn)行匯總，將管線交叉多、數(shù)量多、凈高要求高的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)深化。采用Revit進(jìn)行節(jié)點(diǎn)深化相對(duì)方便且精準(zhǔn)，在優(yōu)化完成后將模型及導(dǎo)出的平面圖紙進(jìn)行報(bào)審，能夠更快速、直觀表達(dá)深化意圖，加快報(bào)審流程效率。復(fù)雜節(jié)點(diǎn)二次深化如圖5所示。

圖5 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的二次深化

在施工工藝展示與交底方面，可以利用Revit導(dǎo)出擬展示的節(jié)點(diǎn)三維圖片，對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化標(biāo)注，直觀展現(xiàn)不同部位的施工工藝做法。施工節(jié)點(diǎn)的三維交底如圖6所示。

圖6 施工節(jié)點(diǎn)的三維交底

遇到復(fù)雜節(jié)點(diǎn)無(wú)法在一張三維效果圖中進(jìn)行詳細(xì)展示及交底，可以借助3DMax、Fuzor、Lumion、廣聯(lián)達(dá)5D等軟件進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)模擬，廣聯(lián)達(dá)5D與Lumion的動(dòng)畫(huà)制作實(shí)用度更高，操作簡(jiǎn)單，適合在IDC項(xiàng)目中運(yùn)用。施工節(jié)點(diǎn)的動(dòng)畫(huà)展示如圖7所示。

圖7 施工節(jié)點(diǎn)的動(dòng)畫(huà)展示（廣聯(lián)達(dá)5D）

3.5 BIM 4D技術(shù)的進(jìn)度管理應(yīng)用

BIM 4D技術(shù)是將靜態(tài)BIM模型按照時(shí)間軸進(jìn)行模擬生長(zhǎng)，在3D模型的基礎(chǔ)上添加時(shí)間維度即為4D模型，主要用于項(xiàng)目進(jìn)度管理。區(qū)別于傳統(tǒng)方式上采用Oracle Primavera P6、Project等軟件的邏輯連接方式，BIM 4D技術(shù)采用建模掛接的方式進(jìn)行編制，可以有效減少進(jìn)度計(jì)劃排布過(guò)程中的邏輯漏洞。完成BIM 4D進(jìn)度計(jì)劃編制后，可以直接生成項(xiàng)目建造動(dòng)畫(huà)，在直觀的3D動(dòng)畫(huà)中能更有效地對(duì)進(jìn)度計(jì)劃合理性進(jìn)行評(píng)估。目前使用較多且效果較好的4D軟件主要有廣聯(lián)達(dá)5D、Navisworks Manage、Project Wise Navigator、Visual Simulation、Synchro 4D。

Navisworks Manage可以兼容多種模型格式，且軟件操作界面友好，便于掌握，經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試，認(rèn)為其較為適用于IDC項(xiàng)目，但如果考慮后期添加5D成本模擬，則選擇廣聯(lián)達(dá)5D平臺(tái)更劃算。BIM 4D技術(shù)的應(yīng)用可以給工期控制嚴(yán)格的IDC項(xiàng)目帶來(lái)一定輔助，可以為工期調(diào)整與工期合理性帶來(lái)更直觀體現(xiàn)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理理念。4D進(jìn)度模擬如圖8、圖9所示。

圖8 基于Navisworks Manage平臺(tái)的4D進(jìn)度模擬

4 基于實(shí)際IDC項(xiàng)目的BIM應(yīng)用創(chuàng)新及拓展

4.1 即時(shí)力學(xué)計(jì)算的應(yīng)用

多數(shù)IDC項(xiàng)目自立項(xiàng)至圖紙?jiān)O(shè)計(jì)再到現(xiàn)場(chǎng)施工的總耗時(shí)不足3個(gè)月，無(wú)法給設(shè)計(jì)方留出更多的精細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)間，多是由相似案例套圖得來(lái)。因此對(duì)特別功能分區(qū)的管線調(diào)整后，不能及時(shí)對(duì)管線支吊架的細(xì)部構(gòu)造結(jié)合受力分析結(jié)果進(jìn)行圖紙修改。

項(xiàng)目借助BIM模型對(duì)管線進(jìn)行了綜合排布，在包間、走廊等位置采用聯(lián)合支吊架代替原方案中的各專(zhuān)業(yè)單獨(dú)支吊架。為保證支吊架的使用安全性，使用廣聯(lián)達(dá)MagiCAD組件對(duì)聯(lián)合支吊架進(jìn)行即時(shí)受力計(jì)算分析，并在多次管線優(yōu)化排布中同步更新計(jì)算結(jié)果，使支吊架的理論安全性得到數(shù)據(jù)支撐。

MagiCAD聯(lián)合支吊架受力驗(yàn)算如圖10所示。

圖10 MagiCAD聯(lián)合支吊架受力驗(yàn)算

4.2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的模塊化生產(chǎn)技術(shù)

模塊化生產(chǎn)建造主要流程為模型參數(shù)收集、建立模型、模型優(yōu)化、模塊分割、出具加工圖和二維碼。在深化設(shè)計(jì)前應(yīng)確定加工生產(chǎn)所需的設(shè)備及材料的規(guī)格、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)，編制專(zhuān)項(xiàng)設(shè)備及材料樣本要求細(xì)則，嚴(yán)格按照設(shè)備及材料廠家提供的樣本進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。根據(jù)二維圖紙對(duì)設(shè)備布置、管線走向、標(biāo)高控制等進(jìn)行三維模型建立并優(yōu)化，采用碰撞檢測(cè)功能找出沖突位置并完善設(shè)計(jì)[4]。

以項(xiàng)目的水泵房為例，在BIM深化設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合施工區(qū)域內(nèi)的管線綜合布置情況和運(yùn)輸?shù)跹b條件，進(jìn)行合理設(shè)備及管線預(yù)制模塊劃分，將水泵房?jī)?nèi)12臺(tái)水泵拆分為2個(gè)泵組共4個(gè)模塊，將主管道拆分成6個(gè)主管道模塊，將設(shè)備進(jìn)出口閥門(mén)及配管拆分為4個(gè)閥組模塊。模塊分割完成后，按照劃分思路進(jìn)行模型細(xì)化，形成工廠預(yù)制生產(chǎn)的施工圖、現(xiàn)場(chǎng)模塊化施工的模塊組合圖、機(jī)房施工平面圖等。

4.3 BIM與VR技術(shù)的融合應(yīng)用

VR虛擬現(xiàn)實(shí)是集生態(tài)仿真技術(shù)、影像技術(shù)、人機(jī)連接技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、體感傳輸技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)同傳技術(shù)等多種技術(shù)的集合。該技術(shù)的主要應(yīng)用范疇包括真實(shí)環(huán)境模擬、人體體感感知和三維影像交互等方面，不僅是影像技術(shù)帶來(lái)的視覺(jué)感知，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、體感運(yùn)動(dòng)傳達(dá)等[5]。把BIM技術(shù)與VR技術(shù)融合后，可以將兩者的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)相輔相成，以BIM技術(shù)對(duì)工程真實(shí)環(huán)境進(jìn)行高精度的三維呈現(xiàn)，為VR技術(shù)提供可靠的真實(shí)環(huán)境影響模擬基礎(chǔ)，以VR技術(shù)展現(xiàn)真實(shí)的BIM模型與施工現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境?？梢詫⒐こ添?xiàng)目的全壽命周期以分階段的形式展現(xiàn)，在工程建設(shè)之初讓參建者獲得真實(shí)的項(xiàng)目各階段施工安排、場(chǎng)地布置、施工技術(shù)、安全施工構(gòu)思、工期進(jìn)度、質(zhì)量控制、工程成本造價(jià)、裝飾裝修效果展現(xiàn)等信息。

BIM+VR技術(shù)是BIM應(yīng)用的發(fā)展方向之一，可實(shí)現(xiàn)真實(shí)體驗(yàn)漫游、渲染、測(cè)量尺寸、查看材料屬性等功能，將需要確認(rèn)的樣品進(jìn)行實(shí)景搭建，將多種備選導(dǎo)入設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)VR實(shí)景展現(xiàn)，對(duì)不同材料單顏色、尺寸、材質(zhì)信息進(jìn)行空間展示，對(duì)于裝飾裝修工程中的裝修效果確認(rèn)、樣品確認(rèn)等工作具有輔助作用。在安全施工方面，將預(yù)建造模型導(dǎo)入VR設(shè)備，提前模擬現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，對(duì)臨邊洞口未封閉、臨邊部位未圍護(hù)的位置提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防。

5 結(jié)語(yǔ)

文章以實(shí)體工程為實(shí)踐樣板，總結(jié)適用于IDC項(xiàng)目工程特點(diǎn)的BIM技術(shù)應(yīng)用體系，所介紹的BIM技術(shù)應(yīng)用技術(shù)均是在目前較為成熟的BIM技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐和拓展。