BIM 技術在前灘中心項目的應用與實踐

施昊翔，吳雪潔，張 雙 （.上海陸家嘴金融貿易區開發股份有限公司， 上海 006；. 上海慧之建建設顧問有限公司， 上海 0009；.上海浦東新區建筑信息模型應用技術協會， 上海 006）

建筑行業近年來已經逐漸成為國民經濟的支柱性行業，同時也面臨轉型升級，從追求規模體量轉變為追求品質效率。在這個轉變過程中，為滿足不斷提升的市場需求，對設計和施工管理水平要求逐步提高，從而呈現出規模巨大化、建筑功能多樣化、建筑技術科學化等新趨勢。隨之帶來項目開發周期增長、項目參與方增多、建設信息龐雜等新變化，這些變化導致項目開發過程中不確定性增加，如設計質量問題、參與方的溝通管理效率低下、施工返工和工期延誤等，影響項目的開發進度和成本。

BIM 技術是以建設工程項目模型為基礎，實現工程項目的可視化和信息化，進行全生命周期的技術管理過程。目前，相較于規劃設計階段而言，BIM 技術較少應用于施工階段，且相關研究也更注重 BIM 技術的實現，而較少考慮 BIM 實施的管理和組織過程[1]。本文簡要介紹了 BIM 技術在前上海市灘中心項目中設計階段、施工階段的具體應用。

1 BIM 技術在工程項目中的應用特點和優勢

BIM 技術實現了建設工程項目幾何信息和功能特性的數字表達，并為項目的全生命周期中的所有決策提供可靠依據，解決了項目各參與方的職責分工和協同作業[2]，具有信息完備性、信息關聯性與一致性、可視化、協同性、模擬性、可出圖性的特點。通過三維動態信息模型為工程技術人員形成交互和反饋的視覺，與單一的建筑 2D 圖形不同，3D模型更有利于于多個不同部門之間進行溝通與分析決策，實現建設工程項目的動態管理[3]。在施工階段，將施工現場的空間信息和時間信息集成于可視化的 3D 或 4D 模型之中，對施工現場進度進行模擬，科學地制訂項目施工進度計劃，精確地掌控施工進度[4]。各參與方使用 BIM 平臺進行溝通與信息共享，使得信息傳遞從多對多轉變為一對多，滿足多參與方在項目中對協同管理、減少錯漏、節約成本、提高質量和效益的需求[5]。

BIM 技術在建設項目中已有了較為廣泛的應用，BIM 技術在項目工程中應用優勢如下。

（1）提高建設項目的效率。BIM 技術可以有效提高項目的建設效率，設計階段通過可視化、模擬性等優點，自項目設計階段就進行施工模擬，例如碰撞檢查等，有效避免了施工階段產生的問題。根據 McGraw Hill Construction 報告指出，BIM 的使用導致施工文件錯誤減少，更改單減少和返工減少[6]。

（2）減少建設項目成本。從長期效益來看，BIM 技術可以減少建設項目的成本，該成本既是金錢成本，也可以是時間成本。大多數建筑行業專業人員認為，BIM 技術對復雜項目的好處是減少最終成本和施工周期[7]。例如碰撞檢查，可有效減少多專業設計中的缺漏，減少施工過程的返工；施工進度模擬，有利于合理安排施工進程，避免施工延誤等。在運維階段，BIM 技術中建筑信息模型可以用來模擬和改進維護過程，降低設施管理成本[8]。

（3）提高了整體質量。BIM 技術促進各專業之間的溝通協調，加強各參與方之間的聯系。利用一系列軟件、平臺實時監控管理建設項目，保證項目的質量。

2 工程概況

2.1 工程簡介

前灘中心項目位于上海市浦東新區前灘地區的核心地帶，地塊東至東育路、南至海陽西路，包括辦公、餐飲、酒店等多種業態。工程中采用 BIM 技術進行應用和管理。25-2 辦公樓用地面積 10216.8 m2，其中地上面積 166143 m2，地下面積 25534 m2，地上層數 56 層，地下層數 3 層。25-2 酒店用地面積 10990 m2，其中地上面積 62183 m2，地下面積 29932 m2，地上層數 25 層，地下層數 3 層。

2.2 BIM 實施的重難點

前灘中心項目中，辦公樓項目為 280 m 超高層甲級辦公樓，超高層的結構深化和施工工序要求極高。香格里拉酒店項目是香格里拉酒店集團位于上海市浦東前灘地區唯一的豪華五星級酒店，與其他類型項目相比，酒店機電工程種類多、功能要求高，包含采暖、通風、消防、給排水、強電系統、弱電智能化（安防、停車管理系統、門禁系統、照明系統、客控系統等）、電梯、大小市政、污水處理系統等，管線繁多。由于機電設備是酒店運營穩定性、可靠性、舒適性的重要保障，深化設計的質量直接決定了酒店在施工期間能否減少后續修改，也決定了在運營后是否能正常使用、是否容易維護、是否節能，甚至影響客戶體驗感受。高水平的深化團隊、合理的深化流程及審核機制，很大程度上決定了深化工作成果的優劣。

本項目在施工階段進行深化有多個重難點：①功能復雜，機電管線多；②酒店管理公司對各個功能空間凈高的要求高于常規要求；③酒店運營對檢修空間要求高；④公共區域功能布局變更調整多；⑤二次機電存在管道增加及優化；⑥精裝修造型復雜，天花、燈槽、燈具安裝空間要求高；⑦超高層鋼結構建筑，施工難度高；⑧甲級辦公樓對于凈高控制要求嚴格。

2.3 BIM 技術應用實施

2.3.1 建立 BIM 管理團隊形成 BIM 組織體系

本項目 BIM 工作由業主方主導，聘請 BIM 顧問作為項目總協調，共同參與制定 BIM 實施標準，并共同制定 BIM 計劃，接收成果交付，并對各參與方進行管理，要求設計單位、總承包單位、專業分包單位和供應商根據要求組建自身 BIM 團隊形成 BIM 應用能力。BIM顧問制定項目標準與管控措施，統籌和管理整個 BIM 團隊。總包單位負責施工階段 BIM應用的實施，根據項目需求，安排專職 BIM 人員，制定相應的工作制度，對各分包 BIM 人員進行管理與組織協調，實現成果交付。圖 1 為本項目的 BIM 團隊組織體系，圖 2 為 BIM實施大綱內容。

圖1 BIM 團隊組織體系

圖2 BIM實施大綱內容架構及各參與方主要職責

2.3.2 制定 BIM 全過程生命周期實施策略

根據《上海市建筑信息模型應用指南（2017）》以及《陸家嘴BIM技術應用管理標準》，以應用為抓手、管理為重點，結合項目實際情況，編寫《前灘中心 25 號地塊 BIM 技術實施管理大綱》并搭建項目 BIM 平臺。實施大綱是項目 BIM 應用落地的重要指南，其中明確了 BIM 組織架構、各方 BIM 職責、制定工作流程、建模規范、例會制度、周月報制度，以及各個階段 BIM 實施策劃，項目BIM實施大綱內容架構及各參與方主要職責如圖 2 所示。

2.4 設計階段

2.4.1 模型建立

前灘中心項目 BIM 團隊在各專業圖紙的基礎上，以 Revit、Tekla、Rhino 等系列軟件創建 BIM 三維模型，考慮到本項目模型體量較大，在模型創建時分專業創建，并賦予構件尺寸、規格、型號等參數。

2.4.2 碰撞檢查

碰撞檢查分為單專業碰撞檢查和多專業碰撞檢查，尋找沖突點，并完善優化設計圖紙。進行碰撞檢查應用時，BIM 工程師、設計師與施工方技術人員協同工作，及時調整設計方案，相比傳統方法，提高了工作效率，也優化了設計方案。

2.5 施工準備階段

2.5.1 土建深化

根據設計圖紙及施工工序對圖紙進行三維深化設計，解決建筑、結構與其他專業相沖突的地方，深化后導出平面圖紙及三維構造，幫助現場進行構件的安裝，如圖 3 所示。

圖3 鋼結構深化

并利用BIM技術模擬底板滑槽架體搭設及混凝土澆筑方案，用以驗證腳手架搭設可行性，滑槽架體模擬。辦公樓首層完成后，將安裝塔吊固定用的支承鋼梁，在核心筒處預留洞口，利用模型進行深化復核。

2.5.2 機電正向深化設計

機電方面，應用 BIM 技術集成機電、土建、裝修全專業模型，結合管線綜合原則和項目特殊要求，在滿足凈高和規范要求前提下進行管線綜合深化設計。考慮到本項目的特殊性，以及更好的提高施工階段機電深化工作的效率和質量，嘗試使用 BIM 技術進行正向深化，將各專業設計集成于 BIM 模型中，進行管線綜合、凈高分析。支吊架安裝前，充分考慮施工安裝和檢修空間，完成機電管線精細化排布和支吊架排布深化，避免管線立體交叉，減少現場協調和返工，保證管線和設備整齊美觀。同時，基于優化后的機電模型，導出二維圖紙，指導現場機電安裝。

機電 BIM 正向深化模式中，機電深化團隊和 BIM 團隊是一個團隊，在根據設計單位提供的施工圖紙完成各專業建模后，直接在 BIM 模型中進行三維管線建模綜合排布設計，隨時發現問題隨時調整模型，對空間區域進行凈高分析，最終使得機電管線零碰撞且凈高滿足要求后，對風力、水力進行復核計算，并直接通過 BIM 模型導出二維管線綜合排布圖、機電各專業平面圖、復雜區域剖面圖、預留預埋圖，提供給施工人員用于施工。圖 4 為該項目所運用的機電 BIM 正向深化模式。

圖4 機電 BIM 正向深化模式

2.6 施工階段

2.6.1 可視化交底

在傳統施工交底的基礎上，進行多樣化交底：三維模型可視化交底、施工工藝模擬以及二維碼交底，從而提升施工質量和安全。通過 BIM 模型和在中體現真實的場容場貌，這樣相對于傳統的二維平面圖更能反映出多一維的空間信息，更加直觀，方面項目人員優化布局，該項目可視化交底示例如圖 5 所示。

圖5 附著式腳手架可視化交底

2.6.2 塔冠施工模擬

通過 BIM 模型直觀地展示施工工序、施工工藝和實際施工進度，更有效地進行作業，優化施工方案和進度計劃，塔冠施工模擬流程如圖 6 所示。

圖6 塔冠塔吊拆除方案

2.7 竣工階段

現場施工完成后，將模型根據現場進行比對復核，以確保模型與現場一致，并出具模型與現場比對報告。之后，將模型中的各類設備替換為廠商提供的參數化設備族，將竣工設備參數、空間信息錄入竣工模型中，形成數據化 BIM 竣工模型。

3 結語

前灘中心項目，包含 280 m 超高層甲級辦公樓及五星級酒店，對工程品質要求極高。本文基于 BIM這一數字化技術從施工圖設計階段開始介入，通過 BIM 項目管理及 BIM 應用雙重作用，將 BIM 深入到項目管理的各個方面，為項目整個生命周期提供服務。在將常規的 BIM 應用做精做細同時，還改變傳統協同方式，打破各專業間壁壘，提高協同效率。解決土建與機電碰撞 2482 處、機電內部碰撞 8028 處、精裝修與土建機電專業碰撞 373 處。在施工階段采用機電 BIM 正向深化設計，直接利用模型導出施工深化圖紙，指導現場施工。利用 BIM 技術形象直觀的模擬各階段施工方案，動態模擬施工階段過程中的重要施工工藝，提前解決施工協調中的問題，提高現場施工質量，減少工程變更。

BIM 與數字化技術的成功應用，代表了國內建筑業的設計與建造方式的新趨勢。建筑業的發展，正是由一個個這樣的項目磨練技術，鍛煉隊伍，整合上下游產業鏈，形成合力，慢慢改變建筑設計、實踐的世界觀與方法論，逐步重塑建筑業未來圖景。