BIM技術(shù)在蘭州東湖廣場超高層項目中的深度應(yīng)用

楊智明，陳斌，杜曉英

（甘肅第六建設(shè)集團股份有限公司）

1 引言

隨著我國建筑理念的不斷更新，信息化、智能化、科學(xué)化的管理越來越受到各行各業(yè)人士的認可和青睞。由于現(xiàn)階段工程多為大型群體工程或單體超高層等復(fù)雜工程，工程的管理難度較大、技術(shù)要求較高。對于二維平面圖以及文字性的施工方案很難讓人第一時間明白設(shè)計意圖和發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題、不足，顯然傳統(tǒng)的技術(shù)方法不能滿足現(xiàn)如今建筑工程的高要求、高標準。因此，將BIM技術(shù)運用于工程施工管理中，能夠很好地解決管理施工方面的問題，優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)建筑信息化、數(shù)字化、智能化。

2 項目概況

2.1 項目基本信息

本項目位于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)南昌路6號，由甘肅第六建設(shè)集團股份有限公司承建，項目總建筑面積約18.5萬m2，造價約8億元，規(guī)劃為集購物中心、超高層寫字樓、酒店辦公綜合樓、超市、停車場于一體的綜合體，包含一個整體7層、局部8層的購物中心。塔樓A為超高層辦公樓，塔樓B為酒店、辦公綜合樓，結(jié)構(gòu)形式為框架核心筒結(jié)構(gòu)，商業(yè)及地下室為框架剪力墻結(jié)構(gòu)[1]。項目效果圖見圖1。

圖1 項目效果圖

2.2 項目難點

①現(xiàn)場狹小，場地布置與現(xiàn)場物料運輸管理難度大；

②工期緊，鋼骨柱與梁鋼筋節(jié)點復(fù)雜；

③機電專業(yè)全，管道復(fù)雜，地下室凈空要求高；

④材料運輸及設(shè)備的選型復(fù)雜；

⑤現(xiàn)場分包單位眾多，質(zhì)量、安全及進度協(xié)調(diào)管理工作量大。

2.3 應(yīng)用目標

2.3.1 施工管理

近期目標：以此項目作為試點，以模型建立為主，建立場布模型及漫游動畫，并引入BIM5D平臺技術(shù)，將虛擬建造結(jié)合與現(xiàn)場施工管理相結(jié)合，形成初期管理云平臺。

中期目標：將BIM5D平臺投入到項目技術(shù)管理、安全質(zhì)量、工程量計算等工作中，通過APP及PC端同步立體管控現(xiàn)場施工。

遠期目標：將平臺應(yīng)用拓展到整個施工全周期，全方位輔助施工管理，精細化項目管控。

2.3.2 技術(shù)管理

①通過建立企業(yè)自己的軟件交互應(yīng)用規(guī)范，使軟件應(yīng)用更加智能化，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，擬采用廣聯(lián)達BIM5D作為管理平臺，操作更加簡單化。采用翻模插件提高建模效率、細化交互規(guī)范，使各專業(yè)模型融入一個平臺，避免或減少模型信息和構(gòu)件丟失。

②針對項目的重點難點，利用BIM可視化、可模擬等優(yōu)勢，對項目重點、難點區(qū)域創(chuàng)建模型、節(jié)點，通過三維模型、動畫等形式進行技術(shù)交底與方案編制，輔助項目技術(shù)管理。

2.3.3 人員

通過試點項目的應(yīng)用，積累BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，提高BIM技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部的應(yīng)用率，培養(yǎng)一支綜合能力強的BIM團隊，并通過不同專業(yè)的應(yīng)用，使BIM實施人員向更加專業(yè)化、精細化發(fā)展。

以此項目BIM應(yīng)用在施工中的落地，總結(jié)成熟的經(jīng)驗，在項目上進行推廣。項目部要形成善用BIM、會用BIM的技術(shù)團隊，使BIM應(yīng)用逐漸成為一種管理模式、一種改進手段，積極應(yīng)用此項技術(shù)。公司領(lǐng)導(dǎo)需要知道并重視BIM的實施，通過領(lǐng)導(dǎo)的重視與推進，才能使BIM技術(shù)在項目中真正運轉(zhuǎn)起來。

2.3.4 應(yīng)用方法

通過試點項目BIM技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)整理BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題、應(yīng)用方式，以及應(yīng)用過程中的不足與誤區(qū)。編制BIM技術(shù)與BIM5D應(yīng)用手冊，為其他項目應(yīng)用BIM技術(shù)提供參考[2]。

3 BIM應(yīng)用方案

3.1 應(yīng)用內(nèi)容

根據(jù)本項目特點與難點，結(jié)合集團公司對本項目的預(yù)期目標，BIM技術(shù)應(yīng)用具體內(nèi)容如下。

1）技術(shù)應(yīng)用

①依據(jù)國家標準與企業(yè)建模標準進行本項目全專業(yè)模型的建立，提前發(fā)現(xiàn)并解決圖紙中的錯、漏、碰、缺，并對其優(yōu)化。

②對機電模型進行管綜優(yōu)化，重點對地下室（無梁樓蓋板與設(shè)備機房）、首層、標準層進行碰撞檢測與優(yōu)化，提高樓層凈空高度，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型進行孔洞精確預(yù)留，優(yōu)化管道走向與支吊架位置，并出圖指導(dǎo)施工。

③本項目為鋼框架混凝土結(jié)構(gòu)，鋼骨柱與鋼筋、多梁相交部位較為復(fù)雜，對鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋節(jié)點進行建模并優(yōu)化，優(yōu)化鋼筋排布并提前預(yù)留穿孔與錨板，提高現(xiàn)場工作效率。

④因本項目周邊為民房，僅有基坑周邊狹窄的部分場地可以使用，利用BIM技術(shù)進行三階段的施工場地策劃，提高施工現(xiàn)場場地利用率。

⑤重難點方案利用BIM進行策劃、模擬與專家論證，制作三維可視化交底視頻與720o全景圖，結(jié)合二維碼將應(yīng)用成果落地到施工現(xiàn)場。

2）管理應(yīng)用

結(jié)合廣聯(lián)達BIM5D管理平臺對施工過程進行管控，收集施工過程資料、協(xié)調(diào)參建各方解決施工過程中出現(xiàn)的問題，合理有效地全方位管控施工進度、資源、質(zhì)量、安全。全員參與管理平臺的應(yīng)用，利用平臺整理匯總的數(shù)據(jù)資料輔助管理層決策，生成的二維碼實現(xiàn)資料共享與無紙化辦公，將BIM應(yīng)用成果落地到施工現(xiàn)場中。

3.2 應(yīng)用方案的確定

3.2.1 軟硬件配置

本項目專職人員成立BIM工作室，配備有I7與GTX1080的臺式電腦五臺，高配置外星人筆記本兩臺。具體配置不再復(fù)述。

配置的軟件：Revit2016、MagiCAD、Navisworks Manage2016、Lumion8.0、Fu‐zor、廣聯(lián)達BIM5D管理平臺等。

3.2.2 組織架構(gòu)（見圖2）

圖2 項目BIM工作小組組織機構(gòu)圖

3.2.3 BIM團隊職責(zé)及崗位職責(zé)（見表1）

表1 BIM團隊職責(zé)及崗位職責(zé)表

3.2.4 實施順序

①BIM組、項目部其他管理人員共同參與，通過不同實施方向共同進行BIM技術(shù)在本項目中的應(yīng)用。

②針對BIM技術(shù)難以落地的問題，制定BIM應(yīng)用方案、應(yīng)用制度，明確不同崗位的職責(zé)與分工，并與廣聯(lián)達共同制定BIM落地應(yīng)用聯(lián)合推動方案，確保BIM技術(shù)在項目中能夠真正落地、體現(xiàn)價值。

③定期編制BIM應(yīng)用階段性成果總結(jié)與下階段工作計劃，周例會使用BIM5D平臺匯總整理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題并制定針對性整改措施。

4 BIM實施過程

4.1 實施準備

1）擬定項目級BIM實施方案與管控制度

針對本項目BIM應(yīng)用目標以及重難點、質(zhì)量、安全、文明施工、綠色建造等要求，編寫項目級BIM應(yīng)用實施方案，細化項目應(yīng)用點的內(nèi)容。同時，制定不同專業(yè)的實施管理制度，確保項目BIM技術(shù)的規(guī)范化應(yīng)用，明確BIM成果交付的具體要求。

2）模型標準

項目按照六建集團BIM建模規(guī)范進行模型建立，包括構(gòu)件族、機電樣板、不同系統(tǒng)RGB編碼、模型精細程度、模型繪制要求、族與構(gòu)件名稱要求等。同時，統(tǒng)一模型在各軟硬件之間的傳遞規(guī)則，保證信息的完整。制定設(shè)計變更對模型更改記錄模式，保證模型的時效性。

3）明確BIM成果要求

在本項目中，BIM技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)出的成果文件主要包括結(jié)構(gòu)、建筑、鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋、機電管綜、幕墻等專業(yè)模型文件，碰撞檢測報告、圖紙會審記錄、BIM5D過程資料、可視化交底文件、導(dǎo)出的各專業(yè)圖紙、施工方案等。

4）公司管理族庫的創(chuàng)建

在項目BIM實施開始時，根據(jù)六建集團BIM技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，通過建立符合企業(yè)VIS識別要求的場地布置族、各類構(gòu)件族、機械設(shè)備族等等，通過建立網(wǎng)頁端BIM族庫平臺做到企業(yè)內(nèi)部資源共享，利用已創(chuàng)建好的族文件提高建模效率，并不斷整理補充企業(yè)所需的各類族文件。

5）人員培訓(xùn)

組織企業(yè)各個項目BIM實施人員進行培訓(xùn)，根據(jù)實施人員技術(shù)水平，分為基礎(chǔ)班與提高班，主要培訓(xùn)內(nèi)容包括軟件操作、硬件知識、建模標準、項目應(yīng)用思路、動畫制作、視頻剪輯等等。

6）過程控制

定期開展BIM專題會議，即項目現(xiàn)場問題協(xié)調(diào)會，有效落實工作分工、協(xié)同以及重難點問題的高效處理。依據(jù)本項目的建設(shè)標準及管理目標，進一步建立項目BIM過程監(jiān)管及應(yīng)急預(yù)案體系，結(jié)合獎懲激勵制度規(guī)范項目建設(shè)，保障本項目順利開展及圓滿建成。

4.2 實施過程

4.2.1 場地布置模擬及優(yōu)化

應(yīng)用BIM技術(shù)直觀可視化的特性，解決了現(xiàn)場平面布置的問題。在三維空間中劃分不同區(qū)域，分階段創(chuàng)建場布模型，依據(jù)施工平面布置原則布置各種臨時設(shè)施與現(xiàn)場道路，并滿足企業(yè)VIS標準與安全文明工地的需要，導(dǎo)出平面圖指導(dǎo)現(xiàn)場布置。同時，根據(jù)施工部署將鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、內(nèi)裝、主體等垂直交叉作業(yè)按進度模擬，規(guī)劃現(xiàn)場布置及垂直交叉作業(yè)防護模擬，確定懸挑防護棚位置，精準控制現(xiàn)場動態(tài)布置，明確安全管理重點，并利用BIM5D管理平臺進行定時巡查，保障施工安全（見圖3）。

圖3 場地布置與BIM 5D巡視

4.2.2 機電管綜優(yōu)化與孔洞預(yù)留

因本項目專業(yè)多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過全專業(yè)模型的建立，使用Navisworks進行整合、碰撞檢測并出具報告，與設(shè)計院溝通并解決，避免返工，節(jié)約工期，共計找到并優(yōu)化碰撞17411個點位。導(dǎo)出成為單專業(yè)平面圖與全專業(yè)綜合圖，現(xiàn)場以此為據(jù)進行施工。以優(yōu)化后的管道位置、標高、間距，確定支吊架的型式，綜合考慮管道間距、外徑、保溫、重量等因素，通過Magi‐CAD優(yōu)化布置并驗算其可靠性，實現(xiàn)安全、美觀、經(jīng)濟的效果。

4.2.3 復(fù)雜節(jié)點鋼筋優(yōu)化與方案可視化交底

本項目是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，通過對鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋的模型創(chuàng)建，優(yōu)化型鋼的開孔位置與數(shù)量，通過BIM可視化的優(yōu)勢進行型鋼與梁節(jié)點的優(yōu)化與排布，解決鋼筋錨固問題，節(jié)約鋼材、避免返工。對復(fù)雜節(jié)點創(chuàng)建可視化交底視頻，通過視頻對施工員、班組進行交底，不像以前的交底只是依靠聽文字內(nèi)容來想象，通過直觀的視頻動畫，加深交底印象，提高交底的有效性（見圖4）。

圖4 復(fù)雜節(jié)點鋼筋優(yōu)化

針對本項目重點、難點區(qū)域，對復(fù)雜區(qū)域進行建模，利用BIM可視化的優(yōu)勢進行技術(shù)交底，能夠讓操作班組更清晰工藝流程和質(zhì)量控制要點。針對重難點的保障措施，在施工前就提前控制，以保證質(zhì)量一次成優(yōu)。在專家論證過程中，應(yīng)用模型+方案形式，對提出的問題在模型中記錄，會后統(tǒng)一修改。

4.2.4 材料精細化管理

在場布模型中提前規(guī)劃材料堆場，提前考慮場內(nèi)轉(zhuǎn)運與管理。作業(yè)面以60m2～100m2分區(qū)編號，編號采用樓號-層號-分區(qū)號形式。利用BIM技術(shù)將二次結(jié)構(gòu)精細化排布，提取所需砌塊數(shù)量，并對不規(guī)則砌塊進行工廠加工。設(shè)備選型時，詳細了解施工電梯噸位及電梯籠大小，規(guī)劃砌塊打包規(guī)格并進行編碼。通過將打包砌塊以卡車—叉車—施工電梯等機械設(shè)備一步到位至作業(yè)面分區(qū)，并定制鋼托盤避免運輸損壞。通過機械代替人工，提高運輸效率，精細化提量并分區(qū)減少周轉(zhuǎn)次數(shù)（見圖5）。

圖5 砌體材料精細化管理

4.2.5 室外綜合管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計

按照室外景觀園林的設(shè)計圖紙，進行室外給水、雨水、污水、消防及化糞池、消防接合器、室外消火栓等的設(shè)計與優(yōu)化，并將雨水井、化糞池、檢查井，管道等進行參數(shù)化建模，通過輸出構(gòu)件明細表輔助計算工程量及提取材料計劃。

4.2.6 BIM管理平臺的綜合應(yīng)用

現(xiàn)場項目部管理人員發(fā)現(xiàn)問題直接使用移動端APP記錄和拍照上傳問題，并制定責(zé)任人，質(zhì)量安全部門通過BIM5D平臺生成的整改通知單形成管理閉環(huán)[4]。針對每條問題是否整改以及進程查看，讓工程質(zhì)量安全管理有跡可循、精準管控。項目采用現(xiàn)場信息化管理，利用管理平臺的問題記錄、通知、分類、匯總等功能的結(jié)合應(yīng)用，信息快速傳輸，達到項目精細化管控的目的。

依托BIM5D管理平臺，將三維模型與時間線、成本線進行關(guān)聯(lián)，綜合考慮多維度中存在的問題，在平臺中管控每日進度落實情況，并與進度計劃進行對比，以滿足施工進度的管控與預(yù)警目的。

利用BIM的信息性和協(xié)同性，達到實時追蹤物料信息的目的，設(shè)置構(gòu)件出廠、進場驗收，構(gòu)件堆放、安裝以及安裝質(zhì)量驗收等節(jié)點。通過二維碼管控從材料發(fā)出、路途跟蹤、到場驗收、安裝完畢的全過程追蹤（見圖6）。

圖6 BIM 5D管理平臺應(yīng)用

5 結(jié)語

5.1 效果總結(jié)

本項目采用BIM技術(shù)與BIM5D管理平臺，達到了項目精細化、信息化管理的要求，重點部位一次成優(yōu)，有效避免返工，節(jié)省了工期及成本。本項目鋼骨柱與鋼筋節(jié)點、凈高優(yōu)化、重難點方案模擬與可視化交底、砌體精細化管理的價值尤為明顯，凸顯企業(yè)技術(shù)實力的同時，還獲得了省市主管部門、建設(shè)單位的一致好評。應(yīng)用BIM5D管理平臺實現(xiàn)了全方位集成管控，改變了項目傳統(tǒng)管理模式，為工程建設(shè)信息化管控提供參考，精細化項目過程管控。

5.2 方法總結(jié)

5.2.1 應(yīng)用方法的總結(jié)

六建集團通過在本項目BIM技術(shù)的試點應(yīng)用，總結(jié)修訂六建集團BIM建模規(guī)范、Revit與BIM5D交互規(guī)范，編制BIM成果交付要求、BIM5D管理平臺應(yīng)用實施指南、BIM5D聯(lián)合推動方案、標準化BIM實施方案等成果文件。上述文件充分考慮工程項目實際情況及應(yīng)用點，建立統(tǒng)一、開放、可操作的全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用標準。不斷補充完善企業(yè)族庫，建立了六建集團網(wǎng)頁端BIM族庫平臺，并推廣到全公司進行使用。

總結(jié)了本項目BIM技術(shù)與BIM5D應(yīng)用過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，編制BIM實施指南，形成可推廣的經(jīng)驗和做法，提升企業(yè)在工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的內(nèi)在動力與需求。

5.2.2 人才培養(yǎng)的總結(jié)

本項目通過建立BIM團隊，引導(dǎo)推廣了BIM技術(shù)在項目的全面應(yīng)用，鍛煉了團隊人才，先后有10人通過BIM等級考試，項目50名管理人員每人一個BIM5D賬號，全面使用BIM技術(shù)。

建立公司BIM培訓(xùn)機制與BIM人員的選拔制度，結(jié)合微信平臺進行BIM技術(shù)的長期培訓(xùn)，為公司全面推廣應(yīng)用BIM技術(shù)儲備了人才，并將BIM實施人員向更加專業(yè)化、精細化發(fā)展，打造出一支綜合能力強的BIM團隊。