BIM技術在項目工程全生命周期運用

張軍 符想

摘 ? 要：文章以南京協泰科技大廈為例，利用BIM技術對工程從設計階段，施工階段以及運維階段進行全生命周期運用。在設計階段采用Revit軟件對項目模型進行節能分析和節能設計，并對項目全專業模型進行碰撞檢查，對圖紙進行二次深化。在施工階段對項目大樓進行進度模擬和可視化管理，以縮短工期、節約成本。最后，在項目運維階段建立信息化平臺，保證建筑大樓經濟效益，延長項目生命周期。

關鍵詞：BIM;信息化;全生命周期

1 ? ?工程概況

南京協泰科技大廈位于南京市建鄴區新城科技園云龍山路西側，用地性質為科研設計用地，容積率≤5.0。規劃總建筑面積為50 160.4 m2，地上總建筑面積36 800 m2，地下總建筑面積13 360.4 m2。工程結構形式為框筒結構，地上23層、裙樓3層、地下2層，其中一層為入口大堂，2～3層為研發展示中心，4～22層為研發中心，23層為會議中心。建筑類別甲類，其中節能設計達65%，建筑高度94.85 m。

2 ? ?BIM技術在設計階段的應用

2.1 ?項目可行性分析

項目可行性分析是指在土地資源和市場分析基礎上，通過建設規模、項目產品方案主要采用的建筑材料和工藝、項目的投資回報、投資額及投資市場，對周圈產生的社會效益等的研究和論證，擬定項目建設方向[1]。

協泰科技大廈在項目可行性分析階段，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）平臺，通過渲染功能可以模擬建筑外觀效果、項目綠化效果等。根據模型進行區域功能劃分以及建筑租售區域的明確，根據區域的差異性可以對項目的用材進行詳細的統計，對成本進行可靠的評估，判斷大廈的綜合效益。

2.2 ?方案論證

采用Autodesk infrastructure modeler軟件對協泰科技大廈建立規劃信息和三維模型，初步確定規劃設計階段，并對大樓建筑總平面設計，建筑、結構、機電、排水等專業設計的進一步管理。整個方案論證的過程對協泰科技大廈的建筑安裝成本，工程質量、投資、進度，建筑施工完畢后的使用效果和經濟效益以及建筑運維成本起著至關重要的作用。

2.3 ?圖紙階段

此階段在建筑、結構、機電、排水等專業協調統一的基礎上，進行深化設計。傳統的二維圖紙設計使得各個專業的圖紙由于溝通不一致導致“專業打架”問題，例如管道線路與結構碰撞，洞口預留錯位，關鍵部位設計缺失等一些設計漏洞。這些漏洞往往很難在二維平面圖中發現，直到工程開始實施會產生大量的設計變工，對工程的工期、成本和項目使用產生很大的影響。

協泰科技大廈項目采用Autodesk Revit軟件進行項目大樓全專業的三維模型建立，重點解決施工中管線綜合和其他專業沖突問題，以及設計階段圖紙不合理過程，Revit軟件強大的計算能力能夠快速完成大型項目的檢測問題，在滿足設計施工規范的條件下，最終實現零碰撞，減少不必要的設計變更，加快后期的施工過程。

經過Autodesk Revit軟件的運行，協泰科技大廈項目輕易檢查出模型中的碰撞點以及設計部分當不合理的部分，進行前期的設計變更。

其中，設計存在表達深度不夠現象，如高層主體屋面排水組織不詳，標高屋面未見排水縱坡設計，諸如此類的設計變更共計16處。

2.4 ?節能分析

本工程建設維護結構、地面和地下室外墻、窗（包括透明幕墻）均采用節能構造，使用泡沫玻璃和巖棉板等保溫材料保證結構熱工性能。采用Autodesk Revit軟件對工程項目建立可視化模型，通過地圖搜索項目建設地的地理位置，輸入當地的天氣情況，輸入加熱設計溫度、晴朗數。

在場地輸入選項中設置項目在場地中的方向和位置，以及相對于其他建筑物的方向和位置。之后利用軟件對建筑模型周邊環境進行模擬，得到能源系統消耗情況和熱工分析，優化設計參數。同時對軟件的分析結果結合節能材料的特性和成本優化模型節能材料的選取，提高自然資源的利用率。根據計算，可以得到整個工程的窗（包括玻璃幕墻）的可見光透射比、可開啟面積比。

3 ? ?BIM技術在施工管理階段應用

根據協泰科技大廈項目特點，基于設計階段提供的三維模型，對施工階段的BIM模型進行進一步的深化、4D進度管理、工程量提取、施工模擬以及模型可視化管理等，實現基于BIM技術應用的項目精細化管理。施工階段是多方協調的階段，通過BIM平臺的進一步建立，有效提高多方溝通效率，確保工程減少返工，達到提高質量縮短工期的目標。

3.1 ?施工圖深化及3D交底

設計模型在施工圖、現場施工工藝、施工要求、施工規范的基礎上進一步的優化，通過Autodesk Revit軟件檢查土建專業中梁、柱、板、墻體與機電、暖通、給排水管道之間碰撞點[3]，并根據碰撞點情況對管線綜合進行深化設計，其中屋頂排煙風機出口段用風管拉至外墻邊，與正壓系統進風口相對位置進一步優化，保證采風安全。正壓風井與排煙井相鄰，磚墻分隔，補充明確防漏措施。地下一層和地下二層水泵接合器出戶管進行調整，調整增加DN150消火栓管、DN150噴淋管。

3.2 ?虛擬施工及4D進度管理

根據項目大樓總進度計劃表，采用luban MC按照各專業工作進行虛擬施工，查看施工過程中時間所對應的工作段是否沖突。經過施工模擬對工程進度計劃進行微調，主體混凝土結構與水電、暖通、消防預埋工作同時進行，其中1～20層塔樓主體結構施工全部完成花費了223 天，與此同時水電、暖通、消防預埋工作也全部施工完畢。BIM技術的應用對項目施工階段的優勢有如下幾點：（1）在施工模擬的過程中發現施工中的技術難點和安全隱患，提前發現問題，提高施工人員與設計方的溝通效率，保障了施工安全。（2）優化了施工進度，提高施工效率縮短工期，節約成本。（3）對施工現場有更好地把控，科學堆放物料，保證大型器具的安全進場以及線路的合理規劃。

3.3 ?三維可視化管理

根據項目大樓的施工情況，對整個項目進行三維可視化管理，以漫游形式展示協泰科技大樓的內部建筑、設備管道、給水排水等情況。一方面，項目的三維可視化管理展示建筑的細節部分，增加視覺效果;另一方面，有助于項目負責人在施工過程中發現建筑內部不匹配的情況進行及時更正。

4 ? ?BIM技術在運維階段應用

南京協泰科技大廈作為研發中心大樓，在竣工驗收合格后迅速投入使用，根據建筑內部戶型進行不同類別的租售以及大樓日常物業維護管理，此階段即為工程項目運營維護階段。項目運行維護階段在項目全生命周期中時間和成本占比最長，只有采用有效的運營管理工作方法，才能延長項目的壽命。基于BIM技術的項目運營維護管理充分發揮了大數據和信息化管理優勢，主要體現在以下幾個方面：（1）完善建筑信息模型，達到建筑信息統計與建筑使用狀態同步更新，并對建筑內部設備進行實時健康監測，保證建筑設備功能正常運轉。協泰科技大廈作為科研設計用地，建筑內部的科研設備以及資料情況至關重要，進行信息的實時更新不僅能夠保證產品項目研發的準確性，還能保證建筑大樓的安全性。（2）對建筑租售盈利項目信息進行把控，實現建筑項目資產信息化管理，完成項目資產實施更新，提高建筑項目的經濟效益。（3）南京協泰研發中心大樓高為94.85 m，一旦發生緊急事故會對項目大樓的研發成果以及建筑內部的人員造成巨大的傷害，利用BIM技術在運維階段進行地震、火災等應急方案的規劃和模擬，可以有效地降低風險，保證建筑項目人員和財產安全。

5 ? ?結語

BIM技術在建筑項目全生命周期過程中的運用已經成為一種趨勢。2019年4月1日，建筑信息模型技術員成為人社部發布的新職業之一，預示著將來建筑行業向高科技、信息化、結構升級方向發展。現階段BIM技術在建筑項目全生命周期過程中的應用還處于初級階段，受地方建筑行業發展水平良莠不齊的限制，國內BIM技術的全生命周期過程推廣還存在以下問題：（1）BIM技術缺少系統化平臺以及規范化的標準。（2）BIM技術全生命周期運用所涉及的軟件出現部分文件接口不兼容的情況。（3）BIM技術全生命周期應用在一二線城市較為成熟，地方差異大。BIM技術在項目整個生命周期中的優勢顯而易見，隨著建筑行業在信息化方向不斷地發展，相信不久的將來，BIM技術將會更深入、更全面地在項目全生命周期過程中應用。

[參考文獻]

[1]宋麟. BIM在建設項目生命周期中的應用研究[D].天津：天津大學，2013.

[2]馬少雄，李昌寧.BIM在某工程施工管理中的應用[J].施工技術，2016（11）：126-129.

[3]浦紅娟. BIM技術在工程造價管理中的應用研究[D].鄭州：鄭州大學，2017.