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(chǎng)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(shí)際應(yīng)用過程。本項(xiàng)目中由于施工場(chǎng)地小，場(chǎng)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(jī)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(jìn)行，該項(xiàng)目引入BIM技術(shù)，提前規(guī)劃、重點(diǎn)模擬、化繁為簡(jiǎn)、減少返工，同時(shí)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(jiǎn)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(huì)審

本項(xiàng)目的圖紙會(huì)審與傳統(tǒng)的會(huì)審稍有不同，主要進(jìn)行了以下工作：本次圖紙會(huì)審由建設(shè)單位負(fù)責(zé)召開，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)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(xì)的記錄，由施工總承包單位在會(huì)后整理形成了成正式文件，即《圖紙會(huì)審記錄》。

 

與此同時(shí)，本項(xiàng)目部BIM團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)院提供的二維CAD圖紙翻建三維BIM模型，利用該技術(shù)對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審。其中主要包括：土建圖紙會(huì)審和機(jī)電圖紙會(huì)審。

 

在建模過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而反饋給設(shè)計(jì)方，對(duì)圖紙做進(jìn)一步的修改，力求將問題解決在施工之前。本項(xiàng)目BIM圖紙會(huì)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(cuò)位、梁上起墩、主次梁交接不合理、圖紙標(biāo)注錯(cuò)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(chǎng)地布置

在圖紙會(huì)審?fù)瓿傻幕A(chǔ)之上，利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場(chǎng)地布置的模擬。由于施工場(chǎng)地非常有限、體量太大，現(xiàn)場(chǎng)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(duì)群塔之間高低差、覆蓋范圍進(jìn)行直觀、預(yù)先模擬運(yùn)行分析，從而更加合理布置，安全有效運(yùn)行；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(hù)，合理規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)通道；由于現(xiàn)場(chǎng)施工單層作業(yè)面為6.6萬m2，劃分為58個(gè)施工流水段，通過建立BIM模型，在模型當(dāng)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(yán)格控制浪費(fèi)，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(chǎng)對(duì)各個(gè)復(fù)雜施工區(qū)域進(jìn)行三維交底。保證施工質(zhì)量及進(jìn)度。

 

4.2 高支模施工節(jié)點(diǎn)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(jìn)行，預(yù)先進(jìn)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(diǎn)加固方式、頂托自由端超長(zhǎng)部位進(jìn)行調(diào)整，最后制作成施工模擬動(dòng)畫對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行模擬交底，明確注意事項(xiàng)。

 

4.3 施工模擬及進(jìn)度控制分析

通過超前模擬施工，對(duì)爬架頂升、塔吊附墻、人貨電梯附墻位置及時(shí)間進(jìn)行分析，確定合理的時(shí)間及位置，保障施工進(jìn)度。通過進(jìn)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(duì)模型進(jìn)度控制明確施工產(chǎn)值；使得形象進(jìn)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(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的工序排布、施工難點(diǎn)作以優(yōu)化并進(jìn)行三維交底。本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)一下幾個(gè)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(biāo)高、預(yù)留孔洞、異形構(gòu)造、混凝土標(biāo)號(hào)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(biāo)號(hào)混凝土顏色方案，更加清晰不同標(biāo)號(hào)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(duì)支模體系、混凝土澆筑面內(nèi)外標(biāo)高控制、放坡比例、施工次序等進(jìn)行逐一分析，并利用三維施工模擬進(jìn)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(chǎng)狹窄，可泵送點(diǎn)選擇有限，綜合考慮塔吊、場(chǎng)內(nèi)交通、生活區(qū)環(huán)境等因素、確定合理的泵送點(diǎn)，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(jī)電管線排布

通過建立BIM模型，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)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(shí)、可視化。通過建立機(jī)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(duì)幕墻效果進(jìn)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(cuò)。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(duì)網(wǎng)架材料的精確算量。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)進(jìn)行BIM三維交底、做到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化施工，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員更加明確，管理人員交底變的更加簡(jiǎn)單。

 

6、工程量統(tǒng)計(jì)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(chǎng)材料使用情況，形成工程材料明細(xì)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(shí)施主要是在BIM模型中快速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各段各層各標(biāo)號(hào)的混凝土方量、模板面積、鋼筋用量及水電管線數(shù)量進(jìn)行輸出，配合成本完成3算?？梢暬娜S鋼筋模型，使得現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收變的更加簡(jiǎn)單快捷，質(zhì)檢人員只需拿著模型就可以對(duì)鋼筋錨固長(zhǎng)度、搭接位置、鋼筋型號(hào)、箍筋間距等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。改變了以往拿著圖集、二維圖紙驗(yàn)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(jì)

利用BIM技術(shù)通過對(duì)機(jī)電模型的建模，與土建進(jìn)行模型整合，完成管道碰撞檢測(cè)及調(diào)整，通過模型整合后的碰撞檢查，及時(shí)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(jī)的浪費(fèi)。經(jīng)過碰撞檢查，就可以發(fā)現(xiàn)一些問題。例如，本項(xiàng)目中避難層原設(shè)計(jì)采暖管道如按設(shè)計(jì)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(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化排布。通過對(duì)復(fù)雜機(jī)房管道進(jìn)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(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的工序排布、施工難點(diǎn)作以優(yōu)化，按照三維圖紙對(duì)支吊架數(shù)量及形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成二維可視化加工圖，按照支吊架型號(hào)及編號(hào)批量進(jìn)行加工，施工現(xiàn)場(chǎng)按照編號(hào)進(jìn)行安裝，最終完成管線布置。

 

8、BIM在本項(xiàng)目應(yīng)用的的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

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

 

8.1 工程算量的精準(zhǔn)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(jì)所有材料數(shù)量。從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理，節(jié)約成本，為我們的企業(yè)帶來效益，但實(shí)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(jìn)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(shí)，有一部分構(gòu)件不被識(shí)別，需要手動(dòng)修改其類別屬性。這需要我們?cè)诮３跗冢瑢?duì)建模規(guī)則進(jìn)行細(xì)化調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)鋼筋算量；本項(xiàng)目中我們實(shí)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(duì)應(yīng)的計(jì)算的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)更加個(gè)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(bǔ)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(dòng)翻看模型查找臨邊、洞口等安全問題，再建立標(biāo)準(zhǔn)化的防護(hù)模型，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)防護(hù)，減輕了BIM工作人員的負(fù)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(xiǎn)源變?yōu)檐浖詣?dòng)提醒危險(xiǎn)源。

 

8.3 物資管理的便捷化

本項(xiàng)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(yùn)輸→進(jìn)場(chǎng)二維碼掃描→項(xiàng)目BIM信息管理系統(tǒng)。

 

借鑒集團(tuán)安裝公司物資信息系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，基于Revit數(shù)據(jù)庫插件，制定項(xiàng)目級(jí)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(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行質(zhì)量檢查驗(yàn)收的同時(shí)進(jìn)行貼碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的分類堆碼，庫存量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，方便物資管理人員及工程技術(shù)人員進(jìn)行工程決策。

 

8.4 工具集的開放化

在BIM技術(shù)工程實(shí)踐中我們遇到了很多Revit軟件無法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來困難比較大的問題，比如：梁柱節(jié)點(diǎn)不同標(biāo)號(hào)混凝土算量、模板算量、建模速率慢等特點(diǎn)，通過開發(fā)小插件這些問題都能得以解決。同時(shí)也了解到，中建八局已經(jīng)有了自己的工具集，在BIM實(shí)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。