BIM技術(shù)在建筑商業(yè)綜合體中的探究與應(yīng)用

□文 /鄔忠面

當(dāng)今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及建筑技術(shù)和設(shè)計(jì)能力的提升，超大型綜合體類建筑越來越多，而且建筑功能日趨多樣化，綜合性越來越強(qiáng)，涵蓋的專業(yè)系統(tǒng)種類繁多，項(xiàng)目具有投資金額巨大、施工工藝復(fù)雜、工期要求緊、信息溝通協(xié)調(diào)難度大等特點(diǎn)。這對(duì)項(xiàng)目的決策、管理、建造都提出了巨大的挑戰(zhàn)，依靠傳統(tǒng)的管理方式與技術(shù)手段，已不能很好解決目前所面臨的狀況。因此，如何高效、高質(zhì)量、高收益地完成建設(shè)任務(wù)，已成為當(dāng)下各參建方急需解決的問題。

BIM技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)建參數(shù)化和信息化，通過信息模型的搭建實(shí)現(xiàn)工程的機(jī)電管線綜合深化設(shè)計(jì)，碰撞檢測(cè)、工程量統(tǒng)計(jì)、預(yù)制件加工、系統(tǒng)平衡校核、施工技術(shù)交底、質(zhì)量問題跟蹤、輔助編制專項(xiàng)方案、BIM 4D施工協(xié)調(diào)管理、施工進(jìn)度控制與優(yōu)化等。

1 工程概況

天津榮泰廣場(chǎng)商業(yè)綜合體項(xiàng)目坐落于天津市空港經(jīng)濟(jì)區(qū)核心位置，毗鄰SM城市廣場(chǎng)和燕莎奧特萊斯，是集公寓、辦公、商業(yè)為一體的大型綜合性建筑，總建筑面積16.9313萬m2，其中地上面積11.2453萬m2，地下面積5.686萬m2；地上由7個(gè)單體組成。工程涵蓋幕墻安裝、機(jī)電安裝、鋼結(jié)構(gòu)安裝、土建施工等，見圖1和圖2。

圖1 榮泰廣場(chǎng)

圖2 榮泰廣場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型整合

2 BIM實(shí)施流程

BIM技術(shù)的實(shí)施依靠BIM建模軟件、渲染軟件以及相關(guān)BIM平臺(tái)集成軟件來實(shí)現(xiàn)的。本工程利用Revit、Navisworks、3Dmax、Tekla、Lumion 等軟件，將不同專業(yè)的模型整合在一起，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目在場(chǎng)地布置、機(jī)電管線碰撞檢測(cè)、工藝模擬、BIM 4D施工協(xié)調(diào)管理、施工進(jìn)度控制與優(yōu)化、工程算量等方面的綜合應(yīng)用，見圖3。

圖3 BIM實(shí)施流程

3 BIM深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

本工程體量大，建筑外形均為弧形結(jié)構(gòu)，定位精度要求高，涵蓋專業(yè)多，施工場(chǎng)地狹小且工期緊，因此施工任務(wù)重，技術(shù)難度大。施工前，采用Revit、品茗施工策劃等軟件對(duì)施工場(chǎng)地塔吊位置及加工場(chǎng)地進(jìn)行優(yōu)化布置，根據(jù)業(yè)主對(duì)空間的要求完善圖紙?jiān)O(shè)計(jì)變更、實(shí)現(xiàn)機(jī)電管線碰撞檢測(cè)及管線綜合等。為后期洞口預(yù)留、施工模擬、材料統(tǒng)計(jì)及預(yù)制拼裝等提供準(zhǔn)確模型，見圖4。

圖4 BIM深化設(shè)計(jì)流程

3.1 圖紙審查

以三維BIM信息模型代替二維圖紙，解決傳統(tǒng)的二維審圖中難想象、易遺漏及效率低的問題，在施工前快速、準(zhǔn)確、全面的檢查出設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)、漏、碰、缺等問題，減少返工，節(jié)約成本（降低洽商成本、提高空間和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性）、縮短工期、保證建筑質(zhì)量（減少鑿洞、管道返彎、提高空間合理性）。

3.2 場(chǎng)地優(yōu)化布置

本工程體量大，共16.9萬m2，施工場(chǎng)地狹小，要充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地，合理布置現(xiàn)場(chǎng)辦公區(qū)、生活區(qū)和施工區(qū)。因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件和工程需要，利用Revit軟件建立符合集團(tuán)CI手冊(cè)的臨建設(shè)施族庫，提前對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理優(yōu)化布置并通過Lumion軟件對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行渲染進(jìn)行動(dòng)畫漫游演示；做到滿足現(xiàn)場(chǎng)辦公、生活和施工要求的同時(shí)，盡量少占地、提高場(chǎng)地利用率、少硬化多綠化、以便達(dá)到低碳節(jié)能綠色環(huán)保的要求，降低項(xiàng)目成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，見圖5和圖6。

圖5 辦公生活區(qū)地布置

圖6 部分臨建設(shè)施族

3.3 管線綜合

由于地下室面積共5.686萬m2且整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)均為弧形建筑，因此其電氣、給排水、暖通等機(jī)電專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)管線相對(duì)復(fù)雜。按照建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三個(gè)專業(yè)分別將工程二維CAD圖紙轉(zhuǎn)換成三維立體模型并分別進(jìn)行建筑與結(jié)構(gòu)、管線與結(jié)構(gòu)、管線與管線之間硬碰撞和軟碰撞。發(fā)現(xiàn)的碰撞或者凈高檢查不足問題，及時(shí)對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總與設(shè)計(jì)溝通變更并利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，輔助進(jìn)行管線綜合優(yōu)化及排布，對(duì)優(yōu)化后的三維管線方案出圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，提高施工質(zhì)量，見圖7。

圖7 1#工程制冷機(jī)房管線綜合

3.3.1 管線綜合優(yōu)化原則

1）小管讓大管：小管繞彎容易且造價(jià)低。分支管讓主干管：分支管一般管徑較小，影響范圍和重要性不如主干管。

2）有壓管讓無壓管（壓力流管讓重力流管）：無壓管（或重力流管）改變坡度和流向，對(duì)流動(dòng)影響較大。低壓管讓高壓管，高壓管造價(jià)高且強(qiáng)度要求也高。

3）給水管讓排水管：因?yàn)橥ǔＥ潘芄軓酱笄宜须s質(zhì)多。氣體管讓水管：水流動(dòng)的動(dòng)力消耗大。

4）金屬管讓非金屬管：金屬管易彎曲、切割和連接。一般管道讓通風(fēng)管：通風(fēng)管道體積大，繞彎困難。

5）常溫管讓高（低）溫管（冷水管讓熱水管、非保溫管讓保溫管）：高于常溫要考慮排氣；低于常溫要考慮防結(jié)露保溫。

6）閥件少的讓閥件多的：考慮安裝、操作、維護(hù)等因素。技術(shù)要求低的管線讓技術(shù)要求高的管線：這是從避免增加技術(shù)要求難度方面考慮的。

3.3.2 管線深化設(shè)計(jì)

根據(jù)管線綜合優(yōu)化原則及管線碰撞檢測(cè)結(jié)果，對(duì)不同專業(yè)管線沖突的部位進(jìn)行深化二次設(shè)計(jì)，見圖8。

圖8 管線深化設(shè)計(jì)步驟

4 施工中的BIM應(yīng)用

經(jīng)過將CAD二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維BIM信息模型后，通過對(duì)三維BIM模型的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析，將優(yōu)化后的三維模型及節(jié)點(diǎn)圖經(jīng)設(shè)計(jì)院確認(rèn)后，出具相關(guān)圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

4.1 施工洞口預(yù)留

本工程建筑結(jié)構(gòu)為弧形，機(jī)電管線設(shè)計(jì)時(shí)以傳統(tǒng)CAD單線連接，定位難度大，未考慮弧形引起的管線連接問題，實(shí)際施工圖紙洞口偏差大，另外機(jī)電管線經(jīng)過管綜后位置和標(biāo)高亦發(fā)生變化，通過三維模型出具管綜優(yōu)化后的施工洞口預(yù)留圖，對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電安裝作業(yè)施工起著很大作用。施工洞口預(yù)留由機(jī)電專業(yè)人員提出，建筑專業(yè)人員審核，來對(duì)模型上的孔洞進(jìn)行預(yù)留并出具詳細(xì)的預(yù)留洞口施工圖，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，見圖9。

圖9 BIM施工洞口預(yù)留

4.2 施工技術(shù)交底及工藝模擬

通過BIM模型，對(duì)技術(shù)方案、關(guān)鍵施工工藝進(jìn)行三維可視化表達(dá)，以三維圖片或動(dòng)畫形式將施工步驟、施工要點(diǎn)等進(jìn)行了演示，減少了平面圖畫分析與實(shí)踐之間的差距，也減少了圖紙分解的過程。然后對(duì)施工管理人員及施工班組作業(yè)人員進(jìn)行可視化的交底，提高交底的有效性，進(jìn)而提升技術(shù)管理水平。

4.3 項(xiàng)目進(jìn)度管理

由于本工程規(guī)模大、專業(yè)多、施工工藝復(fù)雜、工期緊及相關(guān)建設(shè)單位多等，因此依靠傳統(tǒng)的P6、Project等進(jìn)度軟件，利用橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖等進(jìn)度控制程序很難對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度達(dá)到合理控制。Naviosworks軟件可以記錄影響施工進(jìn)度的人工、材料、機(jī)械等資源量的信息，結(jié)合Timeliner模塊，輸入時(shí)間參數(shù)自動(dòng)生成甘特圖，為每個(gè)選擇集圖元定義施工時(shí)間和日期以及任務(wù)類型等信息，形成具有時(shí)間順序信息的4D模型，Timeliner模塊可以模擬工程的計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比，查看動(dòng)態(tài)模擬分析多專業(yè)工序穿插合理性并通過BIM系統(tǒng)過程記錄進(jìn)度信息，預(yù)估未來周期內(nèi)進(jìn)度狀態(tài)，進(jìn)行進(jìn)度的校核，發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差過大及時(shí)調(diào)整關(guān)鍵任務(wù)資源信息，妥善補(bǔ)救、優(yōu)化調(diào)整。最終達(dá)到最大程度減少計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的偏差，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度的主動(dòng)控制和動(dòng)態(tài)管理的目的。

4.4 工程量統(tǒng)計(jì)

在建造建筑信息模型過程中，任何一個(gè)元素都會(huì)被賦予與其相對(duì)應(yīng)的參數(shù)。在完成模型繪制工作之后，按照實(shí)際需要對(duì)單個(gè)系統(tǒng)所使用的具體材料以及數(shù)量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有效的減少前期算量周期，加快預(yù)算的進(jìn)行，為項(xiàng)目管理策劃奠定基礎(chǔ)。還可以設(shè)置條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮Y選。項(xiàng)目管理人員根據(jù)不同施工階段的實(shí)際需求，通過對(duì)模型進(jìn)行操作，即可獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，不僅方便物資招標(biāo)，還有利于物資材料采購計(jì)劃的制定。相對(duì)過去機(jī)電設(shè)備材料配件都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)定，沒有準(zhǔn)確的數(shù)量，通過BIM模型，各種施工信息如人力安排、材料計(jì)劃、勞動(dòng)定額等十分精確，實(shí)現(xiàn)了精確的過程控制，提高了施工管理效率和成本管理水平。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在榮泰廣場(chǎng)項(xiàng)目中的應(yīng)用證明，通過管線碰撞和管線綜合解決了管線布置的問題；通過施工洞口的預(yù)留，解決了現(xiàn)場(chǎng)施工過程中管線安裝的預(yù)留洞口錯(cuò)、漏等問題并通過Navisworks軟件漫游瀏覽管線綜合效果；通過施工技術(shù)交底及工藝模擬，解決了紙質(zhì)二維技術(shù)交底不直觀，節(jié)點(diǎn)不形象難題；通過項(xiàng)目進(jìn)度管理，為現(xiàn)場(chǎng)解決了關(guān)鍵任務(wù)資源配置不合理以及多專業(yè)工序穿插不合理等問題。

隨著BIM技術(shù)的興起，如何利用BIM技術(shù)模型及其模擬分析等工具深入研究并加以運(yùn)用，未來將在以下幾個(gè)方面展開：項(xiàng)目專項(xiàng)施工方案的編制、優(yōu)化和模擬；在綠色施工階段對(duì)場(chǎng)內(nèi)基礎(chǔ)施工、主體施工、二次結(jié)構(gòu)施工、室外工程施工等階段提前策劃和轉(zhuǎn)換預(yù)演，提高場(chǎng)地使用效率，減少二次布置費(fèi)用；在安全管理方面，借助BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源辨識(shí)；在成本方面，將成本管理與BIM技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的5D。通過積極在項(xiàng)目項(xiàng)目決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營階段的實(shí)踐應(yīng)用，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理中的價(jià)值，縮短施工工期，提高施工質(zhì)量，降低施工成本，節(jié)約資源，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。