以人為本的“創新思考”

文｜本刊記者 萬曉曦

眾所周知，建筑的建造過程是一個非常復雜的過程。隨著社會經濟的發展，出現了越來越多的大型建筑及異形結構建造，建筑難度越來越大，給建筑項目施工方帶來的挑戰也越來越多。傳統的施工方案都是基于二維圖紙以及以往的施工經驗編制，施工可行性缺少針對性的模擬。專項施工方案往往都是邊施工邊優化，在施工過程中如果遇到問題，再根據現場情況制定臨時專項方案，這種模式往往不及時，而且對工程工期以及質量成本影響較大，如果施工方案存在重大問題，對項目施工造成的損失是不可估量的。

以無錫恒隆廣場綜合發展項目為例，該項目是集精品購物、高端餐飲、五星級酒店和甲級寫字樓等多功能于一體的現代化城市綜合體，為無錫崇安區CBD增添一“重量級”商業航母，也是無錫市發展高端服務業的重要載體。

項目位于無錫市崇安區中心位置的東大街地塊，地上建筑面積約24.2萬平方米，地下建筑面積約為13.2萬平方米。項目包括一個大型高級購物中心，購物中心共有地上7層，樓高約44米。其中一座辦公樓共有44層（包括裙樓），樓高約250米，另一幢辦公樓共有33層（包括裙樓），樓高約200米。購物中心及兩座辦公樓另設四層地下室及局部一層地下夾層。

諸多難點亟待攻克

項目業主對商業空間的凈高要求非常嚴格，尤其對于地下室及裙樓的商業空間，地下車庫結構層高4米，梁高1～1.2米，要求凈高2.4米預留給機電管線的安裝空間僅為0.4～0.6米。在建筑功能各不相同、結構體系形式多變、管線布置錯綜復雜的情況下，如何合理布置設備管線以達到業主提出的建筑凈高要求，對于各專業的設計來說都是一個挑戰。

該項目合同圖紙中的系統設備參數僅供參考，必須要求施工單位進行系統設計參數復核，部分系統無相關參數，需要進行設計驗算。由于體量大、專業多，系統設備數量極大，僅暖通專業就有近千臺設備，如何確保參數復核計算的準確性和高效率就變得異常困難。

無錫恒隆廣場綜合發展項目屬于邊設計、邊招標、邊施工，當機電開始施工，精裝修施工單位還未進場，精裝圖紙深化后機電需根據變更做相應深化，并且建筑、結構、機電原始設計圖紙經常因業主的原因變更，設計變更貫穿整個施工過程。每次變更都要對變更內容進行深化設計并報業主、顧問審批通過后才能施工，這對機電深化設計和施工管理工作造成了很大的困難。

同時，該項目的機電專業系統眾多，有暖通系統，包括通風、加壓系統、防排煙、送排風、供回水、空調設備、中央制冷機采暖水、風閥、鍋爐房等；給排水系統，包括生活給水系統、排水系統、熱水系統、污廢水系統、雨水系統、室外排水管道；強電系統，包括高低壓配電系統、照明系統、漏電報警、電能監控、建筑物防雷、接地低壓及安全措施等；消防系統，包括消火栓、噴淋、自動水泡、防火卷簾、消防火災報警、防排煙控制；弱電系統，包括公共廣播系統、綜合布線系統、建筑設備管理系統、保安監控系統、無線巡更系統、停車庫管理系統、能源計費系統等。各系統管線分布密集，各專業、各工種交叉施工協調難度很大，項目各參與方協調配合困難。

無錫恒隆廣場綜合發展項目總建筑面積22萬平方米，從土建移交工作留給機電開始實際施工的時間只有9個月，如此短的施工時間，這么大的施工量，用傳統的現場制作安裝的施工方式很難保證按期完工。

創新技術解決復雜問題

通過對BIM技術的應用與研究，無錫恒隆廣場綜合發展項目團隊開發了基于BIM技術的大型復雜機電工程精細化施工關鍵技術，解決大型復雜機電工程精細化施工主要面臨的問題。解決項目難題的同時，提升建筑企業的科技創新能力和施工管理水平，推動整個企業乃至全行業的發展和進步。

在這類大型復雜的建筑工程項目中，設備管線的布置由于系統繁多、布局復雜，常常出現管線之間或管線與結構構件之間發生碰撞的情況，給施工帶來麻煩，影響建筑室內凈高，造成返工或浪費甚至存在安全隱患。采用三維可視技術進行深化設計，基于傳統CAD平臺的二維設計，使用平、立、剖等視圖的方式表達和展現設計成果。傳統的平面設計成果為一張張的平面圖，并不直觀，工程中的綜合管線只有等工程完工后才能呈現出來，而采用三維可視化技術可以使工程完工后的狀貌在施工前就呈現出來，表達上直觀清楚。模型均按真實尺度建模，傳統表達予以省略的部分，例如管道保溫層、支吊架等都可以得到展現，從而將一些看上去沒問題，而實際卻存在的深層次問題暴露出來。

傳統的二維圖紙往往不能全面反映個體、各專業各系統之間的碰撞可能，同時由于二維設計的不可預見性，也使設計人員疏漏掉一些管線碰撞的問題。而利用BIM技術可以在管線綜合平衡設計時，利用其碰撞檢查的功能，將碰撞點盡早地反饋給設計人員，與業主、顧問進行及時的協調溝通，在深化設計階段盡量減少現場的管線碰撞和返工現象。這不僅能及時排除項目施工環節中可以遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產生的變更申請單，同時也大大提高了施工現場的生產效率，降低了由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。

無錫恒隆廣場綜合發展項目還對凈高控制技術進行了研究，通過建立一個標高檢查過濾器，依據要求設置好相應管線的最低標高要求，設置過濾器所顯示的顏色，應用過濾器后低于設置標高的管線即會通過相應的顏色顯示出來；或建立一個天花板平面，按要求設置好天花板標高，通過碰撞檢查功能檢查天花板跟相關機電管線之間的碰撞結果，就可以查找到不滿足凈高要求的位置。通過這些手段，大量地節省了人工排查的時間，提高了綜合排布的效率。

項目團隊還進一步開發了提高深化設計質量和效率的輔助軟件。由于需要對各個專業進行全面建模，因此工作量很大，如何提高建模的效率與精確度，是必須面對的一個問題。

利用計算機進行建筑、結構、機電專業的計算分析始于20世紀60年代，甚至更早，早已形成成熟的理論支持，開發出豐富的工具軟件。但是在CAD時代，無論什么樣的分析軟件都必須通過手工的方式輸入相關數據才能開展分析計算，而操作和使用這些軟件不僅需要專業技術人員經過培訓才能完成，同時由于設計方案的調整，造成原本就耗時耗力的數據錄入工作需要經常性的重復錄入或者校核，導致包括建筑能量分析在內的建筑物理性能化分析通常被安排在設計的最終階段，成為一種象征性的工作，使設計與分析計算之間嚴重脫節。基于上述傳統方法所帶來的的痛點，項目團隊提出基于BIM技術的系統設備參數自動計算方案。運用BIM技術繪制好機電系統的模型，接下來只需點擊幾下鼠標就可以讓BIM應用軟件自動完成復雜的計算工作。原本需要專業人員花費大量時間輸入大量專業數據的過程，如今可以自動完成，這大大降低了計算分析的周期，提高了設計質量與可靠性。模型如有變化，計算結果也會關聯更新，從而為設備參數的選型提供正確的依據。

應用BIM技術后，深化設計人員能夠在虛擬的三維環境下方便地發現設計中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環節中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產生的返工，更大大提高了施工現場的生產效率，降低了由于施工協調混亂造成的成本增長和工期延誤。

根據項目業主的反饋，在濟南恒隆項目中每層大概有20多處碰撞問題需要返工，無錫恒隆廣場綜合發展項目因幕墻、精裝修沒用BIM技術，所以每層因配合精裝修的原因大概三到四處。BIM技術減少了因碰撞和安裝工序不合理返工，節約了大量成本。

同時，無錫恒隆廣場綜合發展項目通過利用BIM技術對水管、風管、母線、橋架等的路由及尺寸進行優化，找出最短的路由、最優的尺寸，節省了材料，降低了成本。利用BIM模型計算出精確的材料需用計劃，并進行精確地放樣下料，控制材料損耗，避免了材料浪費。

當然，施工單位的優勢不是軟件開發，而在于對自身業務需求的理解。對于BIM技術本身而言，它只是一種先進的工作方法，并不能解決施工工作遇到的所有問題。所以對于施工單位而言，需要適度的運用新技術、新方法，結合自己的專業判斷完成項目。