縱觀近階段BIM技術(shù)在我國建筑工程上的應(yīng)用，主要集中在大型體育場館，以及多層和高層建筑中的應(yīng)用，但在超高層中的應(yīng)用比較少。本文則以蘭州國際商貿(mào)中心這一超高層建筑群建設(shè)中BIM技術(shù)的應(yīng)用為例，比較全面的介紹了該技術(shù)的實際應(yīng)用過程。本項目中由于施工場地小，場地布置難度大，交叉作業(yè)范圍大，鋼結(jié)構(gòu)、高支模、超高層砼泵送、大體量綜合，機電管線排布復(fù)雜，施工圖紙變更頻繁，工程量核算復(fù)雜等。為保證工程順利進行，該項目引入BIM技術(shù)，提前規(guī)劃、重點模擬、化繁為簡、減少返工，同時將BIM應(yīng)用于工程建設(shè)全周期中。

 

1、工程概況

蘭州國際商貿(mào)中心工程（以下簡稱蘭州中心），位于甘肅省蘭州市七里河區(qū)西站商圈內(nèi)，是集零售、餐飲、酒店、娛樂、金融、商務(wù)、住宅、文化休閑等綜合為一體的大型建筑。項目占地面積約111畝，總建筑面積：604215.63m2，其中地上建筑面積429796.37m2，地下建筑面積174419.26m2，建成后將是蘭州規(guī)模最大、檔次最高、業(yè)態(tài)最全、生態(tài)環(huán)境優(yōu)、功能配套齊全的國際一流城市綜合體。項目主要由裙房及3棟超高層蘭州中心（180m）、蘭州希爾頓酒店（140.15m）、蘭州Soho（144.15m）組成。

 

項目主要由裙房及3棟超高層蘭州中心（180m）、蘭州希爾頓酒店（140.15m）、蘭州Soho（144.15m）組成。

2、圖紙會審

本項目的圖紙會審與傳統(tǒng)的會審稍有不同，主要進行了以下工作：本次圖紙會審由建設(shè)單位負責(zé)召開，建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位（土建及安裝）等都派了有關(guān)單位派代表參加（成員有各項目負責(zé)人、技術(shù)負責(zé)人、各專業(yè)工程師等）。綜合各專業(yè)提出的問題及最后商定的處理意見，各單位做了詳細的記錄，由施工總承包單位在會后整理形成了成正式文件，即《圖紙會審記錄》。

 

與此同時，本項目部BIM團隊通過設(shè)計院提供的二維CAD圖紙翻建三維BIM模型，利用該技術(shù)對圖紙進行會審。其中主要包括：土建圖紙會審和機電圖紙會審。

 

在建模過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而反饋給設(shè)計方，對圖紙做進一步的修改，力求將問題解決在施工之前。本項目BIM圖紙會審發(fā)現(xiàn)的問題主要有：同一軸網(wǎng)上下層不一致、地下部分與地上部分柱子錯位、梁上起墩、主次梁交接不合理、圖紙標注錯誤、樓梯與結(jié)構(gòu)梁凈空不足、坡道凈空不足、型鋼深化不合理等問題、通風(fēng)口與外幕墻豎向龍骨沖突等。

3、施工場地布置

在圖紙會審?fù)瓿傻幕A(chǔ)之上，利用BIM技術(shù)進行施工場地布置的模擬。由于施工場地非常有限、體量太大，現(xiàn)場群塔作業(yè)繁忙，為了避免出現(xiàn)施工安全事故，建立BIM信息模型，對群塔之間高低差、覆蓋范圍進行直觀、預(yù)先模擬運行分析，從而更加合理布置，安全有效運行；對現(xiàn)場未施工區(qū)域擬建造民工生活區(qū)，由于此部位結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，普通二維圖紙不能直觀體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過建立BIM模型，找出布置板房的合理位置，發(fā)現(xiàn)洞井，提前做好安全防護，合理規(guī)劃現(xiàn)場通道；由于現(xiàn)場施工單層作業(yè)面為6.6萬m2，劃分為58個施工流水段，通過建立BIM模型，在模型當中劃分流水段。改變以有手工算量，填寫混凝土生產(chǎn)預(yù)約單，做到了精確算量，嚴格控制浪費，節(jié)約成本。

 

4、BIM技術(shù)施工模擬

4.1 型鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝模擬

本工程有型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼與鋼筋混凝土交叉施工。為了使施工作業(yè)人員明確施工流程及次序，保證施工精度，建立型鋼、鋼筋參數(shù)模型，現(xiàn)場對各個復(fù)雜施工區(qū)域進行三維交底。保證施工質(zhì)量及進度。

 

4.2 高支模施工節(jié)點工藝模擬

本工程高支模部分超過9處，為使高支模施工能夠安全有效進行，預(yù)先進行3維架體排布、確定安全網(wǎng)鋪設(shè)位置、混凝土分層澆筑高度、剪刀撐位置及間距、梁柱節(jié)點加固方式、頂托自由端超長部位進行調(diào)整，最后制作成施工模擬動畫對現(xiàn)場作業(yè)人員進行模擬交底，明確注意事項。

 

4.3 施工模擬及進度控制分析

通過超前模擬施工，對爬架頂升、塔吊附墻、人貨電梯附墻位置及時間進行分析，確定合理的時間及位置，保障施工進度。通過進度模型分析，綜合考慮施工流水段施工，確定優(yōu)先施工區(qū)域。根據(jù)對模型進度控制明確施工產(chǎn)值；使得形象進度更加可視化、直觀化。

 

5、各部分方案優(yōu)化及技術(shù)交底

通過模型直觀可視性對復(fù)雜節(jié)點的工序排布、施工難點作以優(yōu)化并進行三維交底。本項目利用BIM技術(shù)對一下幾個關(guān)鍵方面做了優(yōu)化后交底。

 

5.1 蘭州中心海底世界

蘭州中心海底世界標高、預(yù)留孔洞、異形構(gòu)造、混凝土標號均較多，通過建立BIM模型，發(fā)現(xiàn)建筑與結(jié)構(gòu)之間的問題，確定異形構(gòu)造的支模方案及混凝土澆筑方案，通過設(shè)置不同標號混凝土顏色方案，更加清晰不同標號混凝土澆筑位置。

 

5.2 消防水池與旋轉(zhuǎn)汽車坡道相結(jié)合

希爾頓酒店消防水池結(jié)構(gòu)形式較復(fù)雜，為保證混凝土連續(xù)澆筑不產(chǎn)生施工冷縫、跑模漲模等不良后果；利用BIM模型對支模體系、混凝土澆筑面內(nèi)外標高控制、放坡比例、施工次序等進行逐一分析，并利用三維施工模擬進行交底，從而保證施工質(zhì)量。

 

5.3 泵管布置優(yōu)化

由于施工現(xiàn)場狹窄，可泵送點選擇有限，綜合考慮塔吊、場內(nèi)交通、生活區(qū)環(huán)境等因素、確定合理的泵送點，明確泵管加固方式及附墻位置。確定裙房泵管分流位置，節(jié)約泵管，降低成本。

 

5.4 BIM二次樣板砌筑和機電管線排布

通過建立BIM模型，對標準層進行BIM樣板砌筑，明確構(gòu)造柱位置。改變以往CAD排磚，利用三維模型排磚更加真實、可視化。通過建立機電模型，和土建模型整合，完成碰撞調(diào)整，綜合管道排布，生成管道支架及加工圖。

 

5.5 塔樓幕墻、裙房網(wǎng)架優(yōu)化

建立塔樓外幕墻BIM模型，發(fā)現(xiàn)幕墻預(yù)埋位置偏差，對幕墻效果進行可視化分析。優(yōu)化最佳效果；本工程裙房網(wǎng)架全為變截面不等高異形，二維圖紙指導(dǎo)施工困難較大，且容易出錯。通過分析體量建立模型，明確網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式，更加直觀地指導(dǎo)施工，且做到了對網(wǎng)架材料的精確算量。針對現(xiàn)場安全防護進行BIM三維交底、做到規(guī)范化、標準化、可視化施工，使得現(xiàn)場作業(yè)人員更加明確，管理人員交底變的更加簡單。

 

6、工程量統(tǒng)計分析

利用BIM技術(shù)提取各構(gòu)件信息、便于物資提料、有效控制現(xiàn)場材料使用情況，形成工程材料明細表，然后按模型中劃分好的流水段提取砼工程圖8裙房網(wǎng)架和幕墻三維模型量和鋼筋工程量配合成本完成3算工作。具體實施主要是在BIM模型中快速對現(xiàn)場各段各層各標號的混凝土方量、模板面積、鋼筋用量及水電管線數(shù)量進行輸出，配合成本完成3算?？梢暬娜S鋼筋模型，使得現(xiàn)場質(zhì)量驗收變的更加簡單快捷，質(zhì)檢人員只需拿著模型就可以對鋼筋錨固長度、搭接位置、鋼筋型號、箍筋間距等進行檢查驗收。改變了以往拿著圖集、二維圖紙驗收。加快了工作效率、提高了工作質(zhì)量。

 

 

7、方案優(yōu)化、管線線路優(yōu)化設(shè)計

利用BIM技術(shù)通過對機電模型的建模，與土建進行模型整合，完成管道碰撞檢測及調(diào)整，通過模型整合后的碰撞檢查，及時發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化后期可能遇到的管線結(jié)構(gòu)間問題，減少人材機的浪費。經(jīng)過碰撞檢查，就可以發(fā)現(xiàn)一些問題。例如，本項目中避難層原設(shè)計采暖管道如按設(shè)計走向，經(jīng)三維排管后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致走廊層高安裝完成只有1.5m層高，為了滿足功能要求，需對管線進行優(yōu)化排布。通過對復(fù)雜機房管道進行排列，發(fā)現(xiàn)碰撞問題提前解決，將問題消化在工程前期，節(jié)約工期。通過模型直觀可視性對復(fù)雜節(jié)點的工序排布、施工難點作以優(yōu)化，按照三維圖紙對支吊架數(shù)量及形式進行統(tǒng)計，形成二維可視化加工圖，按照支吊架型號及編號批量進行加工，施工現(xiàn)場按照編號進行安裝，最終完成管線布置。

 

8、BIM在本項目應(yīng)用的的經(jīng)驗總結(jié)

BIM技術(shù)在項目招投標、項目可施工性、工程算量、各專業(yè)協(xié)調(diào)、施工組織設(shè)計及生產(chǎn)計劃、預(yù)制加工、施工現(xiàn)場生產(chǎn)與管理、交付使用管理、進度管理、項目控制等方面提供了解決方案。本文主要對以下4方面做了總結(jié)。

 

8.1 工程算量的精準化

我們利用該技術(shù)創(chuàng)建算量模型，在精確的模型基礎(chǔ)上是開展BIM工作。在模型中可以精確統(tǒng)計所有材料數(shù)量。從而達到現(xiàn)場精細化管理，節(jié)約成本，為我們的企業(yè)帶來效益，但實際操作中存在一些問題[3]。例如，目前國內(nèi)一些公司開發(fā)出了基于Revit的接口進行算量。但是，通過試用我們發(fā)現(xiàn)，Revit在導(dǎo)出為其他格式時，有一部分構(gòu)件不被識別，需要手動修改其類別屬性。這需要我們在建模初期，對建模規(guī)則進行細化調(diào)整。從而實現(xiàn)鋼筋算量；本項目中我們實踐中發(fā)現(xiàn)Navisworks2015具備2D/3D工程算量。我們可以通過編制相對應(yīng)的計算的規(guī)則，實現(xiàn)更加個性化的工程算量，而且具備基于模型變更的算量，使得工程算量更加人性化，做到查缺補漏。

 

8.2 安全管理的可控化

通過應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)，在安全管理方面仍需要我們手動翻看模型查找臨邊、洞口等安全問題，再建立標準化的防護模型，指導(dǎo)現(xiàn)場三維技術(shù)交底。通過研討，我們提出了開發(fā)基于Revit的工具集，這樣就可以實現(xiàn)自動防護，減輕了BIM工作人員的負擔(dān)，提高了工作效率。在以后的應(yīng)用過程中我們可以開發(fā)安全預(yù)警模塊，由現(xiàn)在人為發(fā)現(xiàn)BIM模型中的危險源變?yōu)檐浖詣犹嵝盐ｋU源。

 

8.3 物資管理的便捷化

本項目總結(jié)的物資采購階段BIM應(yīng)用流程：

 

建立BIM模型→出構(gòu)件加工圖及零件清單→構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)加工→編制構(gòu)件二維碼→構(gòu)件運輸→進場二維碼掃描→項目BIM信息管理系統(tǒng)。

 

借鑒集團安裝公司物資信息系統(tǒng)管理經(jīng)驗，基于Revit數(shù)據(jù)庫插件，制定項目級物資編碼規(guī)則，并結(jié)合倉庫信息管理系統(tǒng)，打印條形碼，對進場材料進行質(zhì)量檢查驗收的同時進行貼碼，從而實現(xiàn)對材料的分類堆碼，庫存量的實時統(tǒng)計，方便物資管理人員及工程技術(shù)人員進行工程決策。

 

8.4 工具集的開放化

在BIM技術(shù)工程實踐中我們遇到了很多Revit軟件無法實現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來困難比較大的問題，比如：梁柱節(jié)點不同標號混凝土算量、模板算量、建模速率慢等特點，通過開發(fā)小插件這些問題都能得以解決。同時也了解到，中建八局已經(jīng)有了自己的工具集，在BIM實施應(yīng)用落地方面起到了很大的作用。建議公司能夠在工具集開發(fā)方面提供支持。