BIM技術在合肥青秀城商業酒店項目中的實踐

歐陽匡中，朱曙光,2，★，江云，左明明，姜宇

（1.安徽建筑大學環境與能源工程學院，安徽 合肥 230601；2.安徽省綠色建筑先進技術研究院，安徽 合肥 230601）

0 前言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）概念產生于1975年，到21世紀初才被廣泛推廣應用。BIM實現了對設施或建設項目物理和功能特性的數字表達，并為該設施或建設項目的全生命周期中的所有決策提供可靠依據，解決了不同利益相關方各自職責的協同作業[1]，具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性8大特點。

BIM之于建筑業而言是革命性的，未來還有很大的發展空間。BIM技術的運用有利于推動建筑行業信息流動，打通設計、施工、運維間的信息壁壘，改變行業的作業習慣；在施工階段大幅提高項目成本管控能力，準確計算工程量，有效改善圖紙質量和提高施工效率；利用BIM軟件，及時排除碰撞沖突，進行施工模擬，直觀反映施工過程[2]。

2003年，美國總務署下屬的公共建筑服務部門推出國家3D-4D-BIM計劃，陸續發布各領域的系列BIM指南；2006年，美國陸軍工程兵團發布為期15年的BIM發展路線規劃，承諾未來所有軍事建筑項目都將使用BIM技術[3]；2007年，美國國家BIM標準項目委員會發布了美國國家BIM標準（National Building Information Model Standard）第一版內容，2012年發布的第二版BIM標準。

我國在2003年開始引進BIM技術，此后在《“十一五”科技攻關計劃》和《“十一五”科技支撐計劃》中要求開展對BIM數據標準IFC和應用軟件的研究開發[4]?！笆濉逼陂g，住房城鄉建設部在《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》、《關于推進建筑業發展和改革的若干意見》中提出加快建筑信息模型（BIM）、基于網絡的協同工作等新技術在工程中的應用。這些政策為中國BIM產業的發展提供了方向性的指導，有利于BIM技術的推廣和軟件、專利的研發。

目前，國內開展了大型建筑項目的BIM技術應用，積累下來的經驗值得行業借鑒。例如北京奧運會水立方，上海中心大廈等工程結構復雜，用傳統2D圖紙難以表達，各專業間協調難度大、設計沖突多，通過運用BIM技術充分利用項目信息實現了設計內容協調一致，縮短了建設周期，保證了建設質量，提高了工作效率。

BIM技術的前景雖然被行業看好，但引入我國的時間尚短，實踐經驗相對欠缺，導致推廣應用大環境尚不成熟。BIM技術在推廣時也不可避免地遇到諸多阻礙，這與我國建筑行業自身環境、相關法規、經濟利益等都有關系[5]。現有的建筑業是碎片化實施，各單位分開作業，通常建筑項目由設計、制作、施工和運營幾個獨立團隊完成，限制了各組成部分的互動，BIM技術所要求的協調性也就難以保證。由于現有的BIM應用項目多為大型建設工程，而常規的建設項目經驗有待總結政府部門對于應用標準和指南的制定還在摸索中，在項目監管、審核方面尚未形成有力機制保證。本文選擇了常規的酒店建設項目進行BIM研究示范，以期為相關工程的建設提供經驗借鑒。

2 項目基本概況

合肥青秀城潤園酒店項目由中鐵房地產集團合肥蜀山置業有限公司開發新建，項目立項之初就要求采用BIM技術，計劃在建設項目的全壽命周期推行BIM技術應用。

2.1 項目位置

項目位于安徽省合肥市蜀山區青陽路以東、清溪路以南、西一環以西地塊，具體見圖1所示。合肥，安徽省省會，位于安徽省中部，長江淮河之間、巢湖之濱，是國家級皖江城市帶承接產業轉移示范區核心城市、長三角城市經濟協調會城市、長江中游城市群副中心城市，全國唯一的科技創新型試點城市。蜀山區是合肥市4個中心城區之一，位于合肥市西南部，東以金寨路與包河區為界，北以環城西路和南淝河與廬陽區為鄰，西南兩面與肥西縣接壤，是城市西部組團核心城區和西部門戶城區。

圖1 青秀城項目平面示意圖

2.2 項目規模

本項目為地上14層，地下2層的酒店，其建筑面積為11081.50m2，客房210間。項目所在建設地塊占地面積165250.58m2，總建筑面積609392.77m2，其中地上建筑面積477636.2m2，地下建筑面積為131756.58m2。地上建筑面積包括住宅建筑面積為365532.404m2，配套公建建筑面積9841.03m2，公共設施（沿街底商、商業街、辦公、酒店）建筑面積11081.5m2。規劃總居住規模為4233戶、約13541人。

3 BIM技術在工程項目中的具體運用

3.1 項目方案設計

項目方案設計則根據建筑項目的設計條件，研究分析滿足酒店功能和性能的總體方案，并對建筑的總體方案進行初步的評價、優化和確定。方案設計階段是利用BIM技術對項目的可行性進行驗證，對下一步深化工作進行推導和方案細化，重點考察項目所處的場地環境進行坡度、方向、高程、縱橫斷面、填挖方等因素的分析；利用BIM軟件建立建筑模型酒店的物理環境、出入口、人車流動、結構、節能排放等方面的模擬分析[6]。

方案階段通過BIM軟件將酒店建筑尺寸定量化、精確化、工程化，實現了建筑方案由傳統的藝術感性向精準理性的轉變。

3.2 項目初步設計

合肥青秀城潤園酒店項目方案設計初期，為了比對建設項目傳統設計（非BIM）與BIM設計的差異和優劣，采取了現行傳統CAD圖紙設計和BIM設計并行的方式。進行了BIM與傳統設計相融合，通過三維可視化提升各專業溝通效率，通過對模型的性能化分析優化原有設計方案，通過不同專業的模型整合，減少設計變更，最終通過優化傳統設計流程，將BIM優勢與傳統設計充分融合[7]，從而達到優化整個設計過程的目標。

相較于傳統設計，運用BIM技術總體縮短了近25天的工期，優化了原來傳統圖紙方案，各專業通過模型的建立，能夠更直觀地交流，有效避免了傳統圖紙雜多造成專業設計間的沖突，見圖2、圖3。

圖2 BIM模型及效果圖示意

圖3 傳統CAD平面圖與同平面三維圖對比示意

3.3 項目深化設計

在項目準備階段應評估工程規模、充分理解建筑方案意圖及設計特點為項目的創建選擇優化的方案[8]。傳統CAD圖紙設計，在設計方案的溝通、展示上不足，而對比并行的傳統CAD圖紙設計方式，比照2D設計圖紙、利用Revit等系列軟件創造項目的建筑、結構、機電BIM模型，可對設計結果進行動態的可視化展示，使業主確定建設項目方案在滿足類型、質量、功能等要求下是否具有技術與經濟可行性。某些施工過程中發現的圖紙問題，在建模階段就能暴露，這樣提升了圖紙會審的質量和效率，與之相對的是，傳統CAD圖紙設計上的錯誤在實際施工階段才被發現，導致經濟、人力損失[9]。

3.3.1 各專業BIM模型建立

基于BIM的協同設計，圍繞一個統一的模型，各專業得以并行設計，而在此之前各專業模型的建立十分重要，但專業模型的建立并不僅僅是將二維CAD圖紙3D化，做一個簡單的翻模。BIM模型的建立主要包括建筑、結構、機電模型的建立。

建筑模型的建立是在圖面上建立軸網、標高后，將CAD圖導入Revit軟件，依據CAD圖上的線，提取revit族庫中的墻、樓梯、門等組件，完成建筑模型的繪制。在建筑模型的基礎上，繪制結構梁、柱。機電模型的建立需要用到revit軟件中的風管、管道等組件，繪制時需要確定好標高與尺寸。Revit中的圖元都是基于族的，利用Revit中的“族”，根據我們的設計要求，可以創建自己所需的族。使用軟件中的族編輯器，還能在族中加入想要參數。擁有大量族文件時，在模型中添加族，有利于提高模型建立的效率，見圖4、圖5。

圖4 給排水、暖通傳統CAD平面圖與BIM模型整體圖對比示意

圖5 各專業建立的模型示意圖

3.3.2 基于BIM的碰撞檢測

工程項目設計是多專業協同設計的過程，涉及建筑、結構、給排水、暖通等相互獨立的專業，所以設計是經常發生各結構構件、多種管道布置沖突的問題，往往造成大工作量的返工改圖。隨著項目進展，反復進行“沖突檢查-修改數據-更新模型”的過程，直到各專業協調共存[10]。

利用BIM技術，設計前期我們將所創建的BIM模型，通過文件形式導入專業軟件，進行結構構件和管線綜合的碰撞檢測和分析。在三維視圖中，可以利用BIM虛擬仿真模擬漫游動畫手動查找明顯的碰撞點，大多數手動查找的碰撞點可通過調整標高和移動位置來解決，初步調整后，再使用“碰撞檢測”功能，自動檢查管線與墻柱梁的沖突，并生成沖突報告[11]。

運用BIM技術對于項目本身可以帶來不小的利益，可以實現設計內容協調一致，在本項目中各專業協調作業，很大程度地減少了設計變更，利用BIM軟件的管線碰撞檢測，檢測出多達6000處沖突點，有效地避免了返工，大大節省了項目成本和縮短了建設周期。

3.3.3 基于BIM可視化下的功能應用

①虛擬仿真漫游的功能及效果

BIM虛擬仿真漫游技術在建筑方案設計階段可以用來查找直觀的碰撞點；在建筑方案展示階段通過確定漫游路徑和視角，實現在虛擬建筑中的漫游，直觀地向業主及其他各專業人員匯報建筑模型成果。在建筑方案優化階段，可以對突發情況下逃生路徑進行模擬，優化空間預留、設備布置上的不足。在該項目運用Revit及Navisworks中的漫游技術，通過設置漫游路徑，并創建成一系列圖像，向業主展示模型，讓業主第一視角深入建筑內部任一位置了解情況，真實地反映建筑整體布局、主要空間布置及重要場所設置，清楚地表達設計圖。

②可視化下的協同設計

以建筑專業為核心，結構、設備等專業配合的工程項目中，不同專業的設計人員之間的可視化設計交流尤為重要。大型復雜的建筑項目涉及的專業數目繁雜，各專業之間的信息共享成為整個項目設計的瓶頸。通過人工的方式來進行信息交互不能達到滿意的效果。為了建筑工程的高效實施，減少由設計階段的沖突導致施工階段發生的消費和工期的耽誤，各專業之間的交流需要建立一個共同的三維平臺。傳統設計項目，各專業設計人員分別負責各自專業內的設計任務，經常導致專業之間因協調不足出現沖突。運用BIM技術的項目，在設計階段就以唯一的建筑信息模型為工作基礎，這樣設計團隊的設計成果能及時反映到BIM模型上，各個專業之間形成以共享的BIM模型為紐帶的協同工作機制。

3.3.4 基于BIM的施工設計

①施工模擬

BIM虛擬施工指的是運用BIM可視化的功能，通過計算機對建筑過程虛擬預演。將施工計劃跟施工模擬進行對比，避免施工中可能的沖突。虛擬施工能幫助各方單位及時獲取現場施工信息，作出施工指導。我們利用BIM軟件建立過程項目各種相關信息的模型，然后定施工方案措施和統籌安排各項施工資源；同時結合進度管理工具，將工程細部結構、模型中的項目要素與時間進度聯系起來，建立四維BIM數字模型，產生具有動畫效果的施工模擬，真實反映項目組織實施的全過程。通過虛擬施工，對施工項目的質量、進度及成本有了很好的控制，運用虛擬施工技術的過程幫助各方人員對于工程有了更進一步的了解[12]，見圖 6。

圖6 施工模擬示意

②施工進度管理

基于二維CAD的一般施工進度管理方法，容易與實際施工進度出現偏差，施工參與方溝通與銜接不通的問題?；?D建筑模型，建立4D信息模型施工進度分析與管理系統，直觀地展示預計項目進度與實際完成情況的對比，有利于合理調整施工計劃[13]。在青秀城潤園酒店施工中，包括地基及基礎施工、地上結構施工、二次結構及抹灰、室內裝修、外裝修施工五個主要部分。施工首先是人工清土，對地下結構施工；第二階段是酒店1-16層地上結構、外墻防水及屋面工程施工；第三階段是對建筑結構抹灰施工、對包括門、窗、樓梯、配電室等室內設施、對外墻、陽臺等室外設施裝修施工。項目通過施工進度管理與BIM技術相結合，合理計劃并精準控制著施工進度，合理配置施工資源及場地，避免了進度延誤。

③施工技術交底

施工技術交底包括圖紙交底、施工組織設計交底、設計變更交底、分項工程技術交底。利用已集成信息的3D模型使施工人員了解設計意圖，工程的重要特點、要求，各部位的構件，使其掌握設計關鍵。根據施工模擬，向施工人員充分交代施工部署、任務劃分、進度要求、專業配合的要求。

④設備與材料管理

運用BIM技術能達到按施工作業面配料的目的，實現施工過程中設備、材料的有效控制，提高工作效率，減少不必要的浪費。收集準確數據，完善BIM施工模型，并且導出階段性施工設備與材料表，經過內部審核后，生成施工作業面設備與材料表。然后交由施工部門審核，制訂設備與材料供應計劃。

⑤質量與安全管理

基于BIM技術的質量與安全管理是通過現場施工情況與模型的比對，提高質量檢查的效率與準確性，并有效控制危險源，進而實現項目質量、安全可控的目標。根據施工作業模型、質量管理方案與計劃、安全管理方案與計劃生成施工安全設施配置模型，利用BIM可視化功能幫助施工人員理解建筑設計理念，熟悉施工流程，規避操作上的失誤。同時對施工現場進行實時監控，對出現的質量、安全問題總結分析，積累經驗。該項目通過BIM技術最終生成了包括模擬施工與實際施工情況比較分析、施工事故總結的報告。

3.3.5 基于BIM的運營管理

BIM的技術核心是一個有計算機三維模型所形成的數據庫，可貫穿于設計、施工和運用管理等整個項目全生命周期的各個階段。運營階段的BIM應用主要包括運用系統建設、建筑設備運行管理、空間管理和資產管理。對此我們研究了BIM技術在建筑運行維護管理中的作用，在運營信息集成、設備及資產管理、輔助能源管理、空間管理、災害模擬方面做出了分析。通過建立功能完善的運維管理信息系統的方法，為客戶提供管理和現代化管理手段經營的物業管理活動，減少日常的管理和維護成本[14]，見圖7。

圖7 BIM運維管理的范疇

①運營系統建設

現代運營管理體系不僅是指建成后運營管理，它還包括常規設計前的針對業主需求的項目策劃、項目規劃和建筑策劃。運營系統的建設需要集成了建筑工程項目各種相關信息的的竣工模型，利用它來建立與實體一致的運營模型，在運營模型的基礎上研發基于BIM技術的運營系統，同時構件系統管理的軟硬件環境，來建立完備的管理機制，通過其生成的管理組織方案培訓管理人員。

②建筑設備運行管理

基于BIM技術的建筑運營模型中儲存著各類項目設備信息，與樓宇自控、樓宇安防、樓宇消防等智能系統匯集成的信息集成平臺相結合，在已建立的運營系統和管理機制下，實現建筑設備的監控和集成管理。利用BIM技術可視化的特點，可以快速便捷地進行運行設備檢查、維修和控制。設備運行管理的任務主要是日常巡檢、維修保管、突發事件處理和能源管理，利用建筑模型和設施設備模型，能夠制定高效巡檢路線、制定災害應急預案、制定精準的設備周期維保計劃以及針對性的能耗分析與管理方案。

③空間管理

空間管理應用在照明、消防等各系統和設備空間定位，主要包括空間規劃、空間分配、人流管理等。基于BIM的空間管理，利用可視三維模型提取所需的數據和信息，根據企業后期發展規劃，對建筑空間進行整體規劃和模擬擴建，根據最優的結果修改發展計劃，也使后期空間的利用更合理。BIM模型與實時網絡技術結合，動態呈現建筑空間利用信息，實現空間有效利用和實現建筑內部人流檢測和疏散可視化管理，增強安全管理能力?；贐IM的空間動態管理，能夠保證建筑空間各階段信息的實時更新[15],見圖8。

圖8 空間管理直觀展示

④資產管理

充分利用BIM模型中的信息對資產進行信息化管理，基于BIM模型中的數據，建立與模型匹配的資產數據庫，使得資產信息整理錄入更高效，也使得資產在建筑中的定位更精確快捷。基于BIM的動態資產管理，實時更新相關資產信息，使得財務部門能夠實時獲得最新資產報表，了解運營狀態獲得相關盈虧信息，提高對日常設備管理、維修的統計與分析能力，對企業運營計劃提供指導，見圖9。

圖9 設備層資產管理示意

3.4 BIM技術運用所帶的效益

在本項目中，打通了傳統項目中信息不對稱的屏障，提高了信息交換效率，降低了信息交換的時間成本、縮短了近30d的施工時間，節省了人力成本。

BIM在19#商業建筑中得到系統應用，取得了較好的經濟效益，達到了節約成本730.6萬目標，形成BIM技術集成應用示范工程。特別是運用BIM碰撞檢測來減少設計的變更，其中節省設計變更的預估成本費用492萬，節約施工板開洞費238.6萬元。以后的運維階段，還能帶來人力資源、能耗管控等費用的節省。

4 結論

本文進行了合肥青秀城商業項目傳統設計和BIM技術的融合應用對比研究，并基于BIM技術的優勢，探討了BIM在方案設計、深化設計、施工、運維四個階段的具體運用，闡述了BIM在商業建筑上運用的優勢:

①方案設計階段利用BIM技術對方案可行性進行了分析，優化了建筑總體方案；針對傳統設計圖紙，建設設計周期25d；

②深化設計階段，基于BIM自身特點，各專業間的信息交互更加高效，有效地減少專業間的設計沖突；檢出6000處碰撞點，節約了730萬資金；

③施工階段，BIM技術的加入促進了對施工進度、施工現場的掌控，BIM虛擬施工技術有利于施工工期的調整、施工質量的保證；較傳統施工節約時間30d。

④運維階段，BIM將能使運營管理信息化、高效化，減少日常維護與人力成本，提高服務質量，為后期運維提供了良好的應用環境。

總之，BIM技術的使用完善了商業建筑開發建設中各個單位間的溝通，有利于進行項目全生命周期的信息化管理，并能產生巨大的社會效益和經濟效益。

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