EPC模式下BIM全過程實踐
——以南京江北新區人才公寓(一號地塊)為例

湯昱澤 孫昱晨 于 江 唐覺民

(南京長江都市建筑設計股份有限公司，南京 210002)

引言

早在國家“十二五”、“十三五”發展規劃中，國家多次強調了發展工程總承包、加強建筑信息化的重要戰略。近年來，住建部及各省市相繼發布政策，積極推進EPC和BIM技術。2015年6月國務院印發《關于同意設立南京江北新區的批復》，江北新區正式成為江蘇唯一的國家級新區。在大力推動江北新區的高速發展的同時，也對工程建設的質量提出了新的要求，在此背景下，EPC管理模式和BIM全過程應用作為項目管控的有力抓手，在許多建設項目中得到了廣泛的應用。

1 項目概況

南京江北新區人才公寓(一號地塊)項目占地面積約5.96萬m2，總面積為23.25萬m2，是江北新區第一個以設計為龍頭的EPC管理項目，于2018年4月正式啟動，計劃于2020年10月完工； 本項目是2018年度住建部、江蘇省、南京市建筑產業現代化示范項目，同時也是江蘇省首個獲得綠色三星、健康三星雙標識的項目。其中，項目3號樓采用了裝配式組合結構，是百年住宅的試點示范； 12號樓社區服務中心采用裝配式木結構體系，是江蘇省首棟木結構零碳建筑。項目全過程依托BIM技術，進行設計和施工管理。

圖1 江北人才公寓一號地塊項目

圖2 BIM+EPC模式與傳統模式對比

圖3 依托BIM的項目管理機制

2 BIM整體實施框架

2.1 BIM+EPC打破傳統模式下的局限性

傳統EPC模式下，信息化程度較低，業主對項目監管缺乏手段和方法； 同時EPC承包商責任壓力大，整體成本不易控制。傳統的BIM應用模式下，BIM會存在較多應用瓶頸，協同率不高，業主設計施工兩頭抓，管控困難； 設計BIM、施工BIM相互割裂，數據模型的價值不易延續，最終BIM成為“空殼”。BIM+EPC的模式較好地“繼承”了各自的優勢，可以讓BIM應用貫穿全過程，并成為各參與方得力的工具，解決各方面問題，真正實現風險共擔、利益共享。

2.2 BIM全過程應用的目標和解決方案

項目初期，為更好地落地項目實施，制定了4點BIM應用目標：

(1)通過應用BIM來實現全過程的監管，全方面提高項目的質量；

(2)提高協同效率，高效解決設計問題，并結合其他設計點進行設計創新；

(3)實現數字施工、數字建造，有效管理施工現場的質量、進度、成本、構件等；

(4)全過程信息數據的錄入和對接，做到項目圖紙、數字孿生模型、平臺存檔成果的數字同步交付。

同時，我們又提出了三個“統一”解決方案：

(1)統一BIM平臺:應用協同平臺和施工管理平臺推進BIM全過程實施。項目通過BIM模型、平臺對接各個團隊及部門，成為項目管理的有效抓手。

(2)統一整體規劃：包括統一的項目標準、族庫標準，設置統一的模型樣板參數，確保模型搭建的統一性、規范性；

(3)統一BIM模型：全過程一版模型，在一版BIM模型中進行優化、深化，把BIM的價值從設計延續到施工、竣工交付、運維管理；

明確BIM應用目標，并且制定了統一規劃、模型和平臺的解決方案后，再根據本項目情況和特點，建立以BIM為中心的管控流程和分工職責，形成有效的管理機制(圖3)。

圖4 基于協筑平臺設計階段流程架構

圖5 項目地下施工預留與設計BIM管綜模型

3 BIM重點應用

3.1 EPC模式提高BIM應用質量

EPC模式中，打破了傳統的設計流程，總包方很早就參與到項目過程中(圖4)，BIM也打破了傳統的設計BIM、施工BIM的壁壘，協同應用更加整體。項目全過程依托協筑協同平臺，幫助項目的文檔、任務、圖紙、模型管理等。設計方、施工方較早進行溝通和互動，可以前置大量問題，以管線綜合為例，存在以下優勢：

(1)前置設計問題：施工方較早介入，規避施工、安裝難點，減少設計變更，有效控制整體成本。

(2)降低材料成本：結合施工安裝建議，合理進行梁、板開洞及管線布置，控制材料消耗。

(3)優化施工組織：優化施工安裝的組織順序，合理的排布管線，確保安裝過程的有序進行，保障項目進度實施。

本項目地庫有較高的凈高要求，大量管線需要穿梁設計，施工方前期的介入，有利管綜優化操作，避免后續返工(圖5)。

3.2 BIM與裝配式技術應用

項目全區域應用裝配式技術，各樓預制裝配率如表1。

表1 預制裝配率表

項目總計包含10大類(預制內剪力墻、預制外剪力墻、預制疊合板、預制樓梯、預制陽臺、預制凸窗、預制空調板、預制陽臺隔板、預制填充墻、預制外掛墻板)、223種不同種規格預制構件(不包含12#樓木結構預制構件)。這對預制構件的設計、生產提出了很高的要求，BIM技術的應用對項目中預制構件質量把控起到了至關重要的作用。我們建立對應BIM構件庫，從族分類、族命名、族參數三個角度規范BIM預制構件。參照項目模型標準以及國標《建筑信息模型設計交付標準》，搭建預制構件模型到G3深度，并保證項目構件信息的有效錄入。拆分標準層預制構件，進行預制裝配率計算； 核查深化設計問題，出具準確的凈量。

同時，裝配式建筑“設計、生產、裝配一體化”過程中，信息傳遞非常重要，我們通過BIM5D管理平臺構建跟蹤系統模塊將BIM模型中的構件信息通過二維碼直接傳送給生產廠家，幫助廠家進行物料采購、模板加工、生產控制、構件質量控制、庫存和運輸等信息化管理。在現場對預制構件的監管核查，保證預制構件有序、準確進入施工場地。

項目采用了工業化內裝的手段，設計了集成式的廚房和衛浴。通過BIM模型對吊頂空間、地面空間、墻面夾層等進行模型深化，確保模塊化的衛浴、廚房在生產加工過程中不出現設計問題。通過完善了墻面、地面、天花板等材質和效果，對裝修模型進行渲染并可用于VR可視化展示。

(b)構件信息錄入

(c)單一構件(飄窗)出量清單

(d)出具預制裝配率

(e)構件跟蹤和構件現場管理圖6 BIM與裝配式建筑的應用

(a)一體化衛浴、廚房的BIM深化模型

(b)裝修BIM模型(VR體驗模型)圖7 BIM與集成式衛浴、廚房、裝修的應用

圖8 BIM與機電豎向分離技術

圖9 GRC構件模型和實體

3.3 百年住宅與BIM創新設計

項目三號(3#)樓是新一代百年住宅的示范項目，獲得包括綠色三星標識、健康三星標識等多項標識和專利。項目預制裝配率超過80%，采用鋼結構+混凝土核心筒結構體系，致力于建設新時代2.0建筑。3#樓包含了大量的設計創新點，例如：可變建造技術、豎向機電分離技術(智慧樹理念)、高效節能綠色技術、預制外掛墻板技術、智慧建造技術等。BIM串聯多個專項應用，為項目技術創新提供有力支持。

(1)BIM與機電豎向分離技術

項目在設計創新的過程中，結合智慧樹的理念，將豎向機電管線集中在兩個核心筒內，再延生至各樓層。這打破了傳統機電管線設計的思維，機電管線的排布也變得更加復雜，且需要多個專業的配合和調整。通過整合豎向核心筒的BIM機電模型，給出整體的空間優化建議。

(2)BIM與預制GRC幕墻

3#樓項目集成了被動式設計和工業化預制裝配技術，建立了標準化GRC模塊構件+玻璃幕墻立面系統。BIM模型從基本構件到構件的組合和復制，將整合的整體GRC模塊構件模型應用于遮陽分析和構件設計優化。優化后，南向的GRC構件實現了水平和垂直綜合遮陽，減少夏季輻射40%，窗戶可開啟率達到35%以上； 構件中間高性能太陽光伏板可支持整棟樓一到六層的全部用電，實現節能綠色的目標。

(3)BIM與預制外掛墻板技術

(a)預制外掛槍版的拆分

(b)預制外掛墻板模型用于結構受力分析

(c)BIM模型節點的剖切和出圖圖10 BIM與預制外掛墻板的應用結合

預制混凝土外掛墻板具有施工速度快、質量好、維修成本低、具備建筑外墻獨特表現力等優點。在3#項目中，立面設計整體目標以標準化為基礎，遵循模數協調的要求，采用模塊化的設計方法，按“少規格多組合”的原則，實現“現代化和工業化”。通過先對單層模型進行拆分，輔助設計實現“多組合的標準化”，搭建預制外掛墻板的BIM深化模型，給出局部的剖切圖。

3.4 BIM應用助力施工創新

(1)BIM平臺應用提高施工管理水平

(a)現場進度與模型比對

(b)質量問題核查

(c)生產任務管理圖11 基于BIM5D平臺的施工管理

施工階段參與方較多，紙質文檔、二維圖紙作為產業鏈成員之間信息溝通的載體，其弊端也越來越明顯。應用協同平臺和BIM5D施工管理平臺，幫助施工管理在施工過程中實時收集信息、修正信息、分析信息、應用信息，有效地實施現場管理、生產任務管理、構件跟蹤管理、整體進度管理、質量安全把控等，提升整體施工管理水平，保證項目的有序推進。

(2)虛擬建造提高施工質量

設計階段施工方早期的介入，保證了BIM模型在施工圖交付階段符合現場施工和安裝的基本要求。通過細化模型，構建項目施工階段支撐模型、鋁模板模型、木模版模型、構件堆場模型、二次排磚模型等，來指導整個施工，為施工質量提供保障。

(a)木模版模擬指導施工

(b)鋁模版模擬指導施工

(c)構件支撐指導施工

(d)二次排磚模型圖12 部分施工BIM模型指導施工現場

(3)可視化技術輔助施工

BIM技術具備可視化、模擬性的優勢。項目為方便施工管理，解決預制構件多、工期緊張等難點，通過場地模擬，裝配式構件的吊裝安裝模擬，項目進度的整體模擬等，實現了動態可視化展示，幫助項目管理團隊管理和決策。

(a)場布模擬(場地和臨建)

(b)吊裝模擬和進度模擬圖13 可視化指導施工

4 BIM應用效果

(1)全過程一體化管控：BIM+EPC模式的應用，是幫助BIM落地的有益實踐。全過程BIM平臺的應用，是項目管理的有效工具。對比常規分階段、多BIM模型參與方的BIM的應用，由一個團隊完成BIM全過程模型、平臺管理和現場服務更具優勢，也讓BIM應用更加務實落地。同時，這也對BIM實施方提出了更高的要求，是對BIM團隊能力和人力資源的考驗。高頻率、高時效的BIM模型修改，才能做到平行設計，緊跟施工進度，實現更大的BIM應用價值。

(2)標準化管理：項目初期的應用目標，就決定了項目從管理標準化和模型標準化兩個維度入手，提升項目的管理成效。統一協同管理平臺和施工管理平臺，保障數據的統一性。參考國標體系，建設項目級的BIM模型標準、族庫標準，實施于全過程BIM模型，保證項目各階段模型、預制構件模型、竣工交付模型的統一性； 項目級的BIM模型樣板，幫助BIM出圖、工程量清單等成果標準化輸出。一系列標準化的措施，讓項目管理的過程有了追溯的根據，讓項目的數字化交付具備統一性并可在運維端沿用。

(3)以點帶面，多點應用：重點項目的建造過程中，專項應用和創新較多，但是多數專項應用相對獨立。在和其他設計專業、專項應用配合過程中，協同工作往往會遇到困難和瓶頸。在本項目3#樓的設計創新過程中，BIM將各設計創新點進行了整合，多項應用可以基于BIM模型進行直接的計算分析和設計優化，大大提高了設計效率和設計成果質量，打破了各專業、專項應用的壁壘，形成了以點帶面的效果。

5 結語

南京江北新區人才公寓(一號地塊)項目是長江都市對EPC管理項目的研究和探索，BIM全過程的應用，成為了串聯眾多參與團隊的抓手。BIM平臺、模型提供了開放、共享的環境，解決了各設計專業部門、EPC項目管理部、綠色、裝配、智慧、景觀等專項部門、施工參與方及分包方、監理方、采購方等各方共同工作的問題。面對困難和挑戰，各方共同討論，共同解決，共同應對，為后續的EPC+BIM的管理項目提供寶貴的經驗。