BIM技術(shù)在中國(guó)尊裝飾裝修工程施工中的應(yīng)用

管相奎 北京弘高建筑裝飾設(shè)計(jì)工程有限公司，北京 100012

中國(guó)尊位于北京CBD核心區(qū)中心地帶的Z15地塊，是目前已知的北京最高建筑。因其設(shè)計(jì)構(gòu)思源于中國(guó)古代禮器—“尊”的形象，外形上下自然放大，中部略有收分，呈雙曲線造型，故而得名。該項(xiàng)目總投資達(dá)240億元，總建筑面積43.7萬(wàn)m2，其中地上35萬(wàn)m2，地下8.7萬(wàn)m2。建筑總高度528m，地上108層，地下7層（不含夾層），其中，首層大堂最高點(diǎn)與地面距離16.7m。整棟大樓的使用功能以辦公為主，頂區(qū)設(shè)有商務(wù)會(huì)所和城市觀光大廳。該項(xiàng)目將被打造成國(guó)際頂級(jí)總部辦公大樓，可以為近兩萬(wàn)人提供高端辦公場(chǎng)所，是當(dāng)今全球能抵御8度烈度地震的最高建筑。詳見(jiàn)圖1：基本概況圖。

圖1 基本概況圖

中國(guó)尊地上部分共分9個(gè)區(qū)，自下而上為：Z0大堂區(qū)、Z1-Z7辦公區(qū)、Z8觀光和商務(wù)區(qū)。Z3、Z5、Z7區(qū)設(shè)有空中大堂，Z8區(qū)設(shè)觀光大廳；地下1個(gè)分區(qū)為：ZB。詳見(jiàn)圖2：中國(guó)尊豎向分區(qū)示意圖。

圖2 中國(guó)尊豎向分區(qū)示意圖

弘高裝飾懷著對(duì)華夏文明的尊重，承載著新時(shí)代的理想與激情，攜手中信和業(yè)、北建院、中建股份&中建三局等建設(shè)責(zé)任人，為中國(guó)尊的建造奉獻(xiàn)智慧，親歷中國(guó)尊的成長(zhǎng)。弘高裝飾接觸中國(guó)尊項(xiàng)目始于2014年，歷時(shí)5年頭，從承擔(dān)該項(xiàng)目公共區(qū)域（包括首層大堂、空中大堂、地下大堂、空中觀光大堂和標(biāo)準(zhǔn)層核心筒精裝設(shè)計(jì)）裝飾裝修設(shè)計(jì)，到承擔(dān)10層“十字”核心筒（電梯廳、走廊、衛(wèi)生間等）測(cè)試樣板區(qū)施工和首層大堂裝飾裝修測(cè)試區(qū)（B）施工。對(duì)中國(guó)尊項(xiàng)目裝飾裝修最大的感觸就是：BIM技術(shù)對(duì)于裝飾裝修施工企業(yè)來(lái)說(shuō)是一張入場(chǎng)券，沒(méi)有BIM技術(shù)，拿不到項(xiàng)目，也做不好這個(gè)項(xiàng)目。其中首層大堂裝飾裝修概況詳見(jiàn)圖3：首層大堂樣板測(cè)試區(qū)概況圖。

圖3 首層大堂樣板測(cè)試區(qū)概況圖

1 裝飾裝修工程BIM應(yīng)用的重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.1 選用協(xié)同系統(tǒng)

BIM在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用尚屬嘗試階段?！爸袊?guó)尊”項(xiàng)目BIM應(yīng)用的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)的全流程應(yīng)用，這是國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目首次真正將BIM技術(shù)全流程應(yīng)用的第一個(gè)超大型建筑項(xiàng)目，其示范效應(yīng)不言而喻。通過(guò)調(diào)研和資料查詢，之前，國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用BIM僅僅是某一階段在應(yīng)用，即使是國(guó)內(nèi)已完成的比較成功的案例也沒(méi)有一個(gè)項(xiàng)目真正意義上全過(guò)程應(yīng)用BIM的。另外，梳理國(guó)內(nèi)外各類可視化軟件，目前為止，沒(méi)有某一款軟件是針對(duì)裝飾裝修開(kāi)發(fā)了相關(guān)功能，所以，裝飾裝修工程BIM應(yīng)用需要多種軟件配合使用。事實(shí)上，建設(shè)項(xiàng)目各專業(yè)工程應(yīng)用的BIM軟件也不同，但這些軟件都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：協(xié)同，不僅在建模上協(xié)同，在信息匹配、工程管理上也體現(xiàn)了協(xié)同的特點(diǎn)。因此，裝飾裝修工程BIM應(yīng)用應(yīng)與業(yè)主、總承包單位已經(jīng)構(gòu)建的項(xiàng)目協(xié)同系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，裝飾裝修BIM應(yīng)用方案應(yīng)支持跨階段應(yīng)用、與前期BIM應(yīng)用結(jié)構(gòu)形成統(tǒng)一、高效、穩(wěn)定的軟硬件平臺(tái)。所以，BIM軟件選擇是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。

1.2 BIM建模深度

真正發(fā)揮BIM協(xié)同工作價(jià)值的最大難點(diǎn)在于各軟件間數(shù)據(jù)互用及各方之間的BIM成果交付標(biāo)準(zhǔn)。裝飾裝修單位（子單位）工程BIM應(yīng)用模型有數(shù)十GB大小，因此，裝飾裝修施工BIM應(yīng)用方案要滿足模型構(gòu)建規(guī)模，BIM模型應(yīng)能夠接受多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入輸出，具備三維輕量化顯示性能，方便施工圖設(shè)計(jì)階段的BIM建模、驗(yàn)收和交付。由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)BIM尚未建立系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，因此，需要結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)策劃裝飾裝修工程BIM應(yīng)用內(nèi)容，明確裝飾裝修階段施工BIM建模內(nèi)容、交付標(biāo)準(zhǔn)與范圍、精細(xì)化程度等具體要求。

另外，“中國(guó)尊”項(xiàng)目裝飾裝修工程施工工藝和輔助措施的要求高，如首層大堂吊頂測(cè)試樣板采用單曲面、雙層3mm厚陽(yáng)極氧化鋁板吊頂，其龍骨體系和面板組裝是吊頂工程的重要工序，其吊頂施工BIM必定會(huì)成為建模的重點(diǎn)內(nèi)容；另外，吊頂內(nèi)機(jī)電專業(yè)管線的布置、檢修通道位置和形式及其標(biāo)高控制等均比較復(fù)雜，裝飾裝修龍骨體系與機(jī)電專業(yè)管線的碰撞檢查也會(huì)成為吊頂施工BIM模型的創(chuàng)建難點(diǎn)。

2 BIM應(yīng)用技術(shù)的價(jià)值

目前，建筑裝飾工程施工仍然處于粗放型管理和經(jīng)營(yíng)階段，成本高、利潤(rùn)低。BIM技術(shù)可以構(gòu)建精細(xì)化管理協(xié)同平臺(tái)，使建筑裝飾裝修項(xiàng)目從粗放型管理模式向信息化、精細(xì)化管理模式轉(zhuǎn)型，改變傳統(tǒng)施工管理的錯(cuò)、漏、碰、缺等通病帶來(lái)的施工缺陷和返工?！爸袊?guó)尊”項(xiàng)目裝飾裝修BIM應(yīng)用的價(jià)值主要體現(xiàn)在：優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減少施工圖中的錯(cuò)漏、提高業(yè)主等相關(guān)方參與度并增進(jìn)了解等方面。

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

基于BIM應(yīng)用技術(shù)的裝飾裝修深化設(shè)計(jì)，能夠提供建筑裝飾裝修的實(shí)際工程信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，能夠?qū)崟r(shí)生成裝飾裝修變化以后的模擬信息。Autodesk Revit Architecture軟件中創(chuàng)建BIM模型通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入輔助生態(tài)設(shè)計(jì)的模擬分析軟件（Autodesk Ecotect Analysis等），進(jìn)行室內(nèi)照明亮度、通風(fēng)、噪音、室溫、全生命周期造價(jià)等分析，為業(yè)主提供更舒適的裝飾裝修設(shè)計(jì)方案。通過(guò)BIM模型信息管理協(xié)同平臺(tái)能更加有效、直接地與業(yè)主進(jìn)行工程信息交流，并且在裝飾裝修材料材質(zhì)的選擇上實(shí)現(xiàn)比選優(yōu)化，通過(guò)碰撞檢查，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2.2 減少施工圖中的錯(cuò)漏

建筑裝飾裝修BIM建模設(shè)計(jì)過(guò)程中，直接在三維模型中進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)BIM應(yīng)用在構(gòu)件之間形成互動(dòng)和反饋。高精度BIM模型、高性能模擬施工現(xiàn)場(chǎng)（仿真）和平臺(tái)協(xié)同功能可以直觀、形象、準(zhǔn)確地表現(xiàn)裝飾裝修設(shè)計(jì)和施工方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，施工前解決掉這些問(wèn)題。尤其在機(jī)電管線布置、標(biāo)高優(yōu)化、裝飾裝修分層構(gòu)造和飾面排版、收口處理方面優(yōu)勢(shì)明顯。

2.3 提高業(yè)主等相關(guān)方參與度并增進(jìn)了解

由于BIM虛擬可視，所見(jiàn)即所得。BIM技術(shù)憑借可視化功能，使不具備專業(yè)能力的人，也可以參與設(shè)計(jì)，參與施工，參與管理，能提高業(yè)主和相關(guān)方參與度，是有效增進(jìn)業(yè)主和相關(guān)方理解力的手段，可以降低設(shè)計(jì)、施工過(guò)程的不確定性和統(tǒng)一所有團(tuán)隊(duì)成員利益、期望的最有效方式，實(shí)現(xiàn)良好的關(guān)系營(yíng)銷。同時(shí)，促進(jìn)與其他項(xiàng)目參與方的協(xié)作，減少向設(shè)計(jì)單位索取信息的次數(shù)和需求，減少設(shè)計(jì)變更特別是邊設(shè)計(jì)邊施工的項(xiàng)目。

3 BIM應(yīng)用方案

3.1 裝飾裝修施工模型構(gòu)建

為便于BIM文件使用，裝飾裝修模型文件盡可能輕量化，要合理拆分建模分區(qū)?！爸袊?guó)尊”在按照系統(tǒng)劃分模型的基礎(chǔ)上，各系統(tǒng)再進(jìn)一步按照豎向空間區(qū)域拆分。共分為ZB（地下室部分）、Z0～Z8共10個(gè)區(qū)（詳見(jiàn)圖2：中國(guó)尊豎向分區(qū)示意圖），機(jī)電模型按分區(qū)和專業(yè)系統(tǒng)拆分，不進(jìn)行核心筒拆分。同時(shí)，確定了模型定位、模型標(biāo)高、構(gòu)件命名規(guī)則、構(gòu)件精度、過(guò)濾器設(shè)置規(guī)則和模型提供要求。

模型定位包括基點(diǎn)和方向兩個(gè)方面?！爸袊?guó)尊”建?；c(diǎn)：統(tǒng)一約定以8軸線和E軸線交點(diǎn)，首層標(biāo)高（F001）作為本項(xiàng)目基點(diǎn)（見(jiàn)圖4）；方向：項(xiàng)目北和正北方向重合，因此項(xiàng)目北和正北不作調(diào)整。Revit模型鏈接采用“自動(dòng)-原點(diǎn)到原點(diǎn)”的方式。

圖4 “中國(guó)尊”建模基點(diǎn)

模型標(biāo)高采用建筑標(biāo)高。構(gòu)件命名規(guī)則是便于分類、檢索、方便使用和識(shí)別的6類信息編碼，包括構(gòu)件命名：[Z15]_[公司簡(jiǎn)稱]_[位置]_[分區(qū)]_[專業(yè)代碼]_[構(gòu)件說(shuō)明]，例如：Z15_ZJZS_FL_Z01_D_吊頂_礦棉板副龍骨。在此基礎(chǔ)上，對(duì)模型文件命名也采用類似的6類信息編碼規(guī)則進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。構(gòu)件精度滿足施工需要，達(dá)到LOD300以上，達(dá)到構(gòu)件的幾何尺寸、定位分格與實(shí)體一致，材質(zhì)信息完整。在過(guò)濾器設(shè)置上，裝飾模型根據(jù)實(shí)際需要，按照墻面、地面、吊頂、門窗和細(xì)部等面層、基層的不同，設(shè)定便于查看的構(gòu)件顏色。

由于“中國(guó)尊”為典型的超高層建筑，室內(nèi)裝飾裝修復(fù)雜，因此，該項(xiàng)目裝飾裝修工程BIM模型，按層提供模型。每層模型包含三個(gè)Revit文件，分別是墻面、地面、吊頂。另外每層建立“瀏覽模型”文件夾，內(nèi)包括Revit模型對(duì)應(yīng)的三個(gè)NWC文件，以及一個(gè)綜合墻面、地面、吊頂?shù)腘WD文件。裝飾裝修中的門窗及細(xì)部做法根據(jù)建模習(xí)慣及模型附著關(guān)系放在墻面、地面、吊頂三類模型文件中。

3.2 復(fù)雜裝飾造型部位精細(xì)建模

“中國(guó)尊”首層大堂結(jié)構(gòu)總高20米，吊頂完成面外幕墻處16.68米（相對(duì)高度），其核心筒轉(zhuǎn)角處為弧形，四角巨柱裝飾方案為雙曲面造型，室內(nèi)吊頂與幕墻、與室外雙曲面弧形雨棚均為極為復(fù)雜的裝飾裝修部位，如果在具備CAD施工圖的前提下，采用傳統(tǒng)放線方式或九宮格放線去確定其完成面線，難度極大，施工操作不便。

根據(jù)裝飾裝修設(shè)計(jì)方案，在完成整體BIM建模的基礎(chǔ)上，對(duì)上述復(fù)雜裝飾部位模型進(jìn)一步拆分，將各部分鏈接整合，這樣，雖然增加了建模工作量，但是有利于工程量的統(tǒng)計(jì)和未來(lái)各點(diǎn)的應(yīng)用。比如“中國(guó)尊”巨柱裝飾模型構(gòu)建的首層大堂巨柱BIM裝飾模型。這些復(fù)雜裝飾造型部位在裝飾裝修BIM建模完成后，可以直接生成剖面圖，能夠在任一點(diǎn)生成關(guān)聯(lián)標(biāo)高，可以輔助施工現(xiàn)場(chǎng)在傳統(tǒng)施工工藝條件下實(shí)現(xiàn)異型造型定位放線。也可以直接在激光全站儀或放線機(jī)器人的輔助下將BIM三維坐標(biāo)直接投放到既定空間點(diǎn)位，方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝飾造型施工放線、定位放線，將傳統(tǒng)工藝條件下若干工日的放線工作量在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成，其工效提高非常明顯。