BIM技術在IDC項目建造中的應用框架研究

林義峰

（中建-大成建筑有限責任公司，北京 100070）

BIM技術與互聯網數據中心（IDC）項目是建筑業的兩大發展重點，兩者有機結合能夠使BIM技術在IDC項目的快速建設下實現迅速壯大，IDC項目也在BIM技術的幫助下提升建造效率和施工質量。文章從BIM技術在實際IDC項目中的有效應用點出發，對實操性強、推廣性強的應用點進行整理匯總，探討BIM技術如何更好地適應IDC項目建造。

1 BIM技術在IDC項目中的應用優勢

BIM技術具有可視化、參數化、模擬化三大基礎特性，在此基礎上衍生出許多進階性質的特性，如協調性、優化性等。就國內BIM技術發展現狀來看，該技術還具有較強的技術融合性與開發性。

在IDC項目建造過程中，可以基于BIM技術的三大基礎特性及衍生特性輔助項目的施工生產管理，將具備基礎特性的BIM應用點普及在各IDC項目中，將具備衍生特性的BIM應用點運用在有特殊需求的項目中，發揮BIM技術的優勢。

2 實踐項目背景

阿里巴巴張北云計算數據中心察哈爾一期工程項目位于河北省張家口市張北縣經開新村產業園，總占地面積20 萬m2，建筑面積12 萬m2，建設范圍包括5棟數據中心機房樓、綜合樓、柴發樓、門衛、消防泵房及相應室外配套工程。

項目作為阿里巴巴在張北部署大規模云計算服務基礎設施的重要基地之一，也是“中國數壩·張北云計算產業基地”計劃的重要組成部分，建成后將成為北方最重要的大數據產業集聚地，是國家推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，全方位展現大數據產業價值的典型代表[1]。

3 基于實際IDC項目的常規BIM應用實踐

3.1 模型的建立和優化

項目在建模前對比了市面上常見的20款建模軟件，研究僅針對IDC項目進行BIM技術應用，故選取主流建模軟件進行比選，如SketchUp、Tekla、Bentley、ArchiCAD、Revit、Dynamo等，廣聯達系列建模軟件對工程量計算功能生態強，但對復雜圖形模型的支撐度一般，故在建模階段不考慮。

最終通過建模軟件的分析及比選，確定主要核心建模軟件為Autodesk與Trimble公司的系列軟件，鋼結構建模采用Tekla Structures進行精細化建模，鋼混結構、機電、建筑模型采用Revit進行精細化建模，模型精度按照LOD 350執行，異性構件建模則使用自由度最高的Dynamo進行編程建模[2]。

在模型優化方面，IDC項目機房的管線種類多、數量大，各專業交叉協調復雜，在平面設計階段難以發現管道標高的位置沖突，因此多以此類節點作為優化重點。通過模型的搭建，以標高、使用功能、檢修便捷性為優化側重點，提前發現標高過低、管線交叉壓縮檢修空間、管線路由冗雜等問題，提出相應解決方案反饋給相關方。

3.2 機電管線的綜合排布及碰撞測試

模型建立完成后，通過Navisworks軟件將不同專業、同一樓棟的模型進行合并，使用Navisworks軟件中的碰撞測試功能，發現因設備機房集中、管線密集交叉情況嚴重、管道與閥門焊接接駁數量龐大等原因引起的管線碰撞問題，最終以報告的形式進行匯總，及時與相關方進行溝通協調，在施工前完成圖紙及模型的調整[3]。Navisworks碰撞側界面及報告如圖1所示。

圖1 Navisworks碰撞側界面及報告

3.3 漫游技術的應用

在IDC項目中，漫游技術更多應用在模擬施工階段、檢查模型尺寸、生態優化。

（1）使用Lumion進行漫游模擬與平面布置優化。通過Revit導入Lumion的插件，將模型按照順序導入，借助漫游技術對場地布置進行進一步分析和優化，使材料堆場、庫房、移動廁所等臨時設施取得更合理定位，減少臨時設施多次移位而造成的經濟損失。場布漫游模擬及優化如圖2所示。

圖2 場布漫游模擬及優化

（2）通過Fuzor的模型漫游，檢查房間凈空高度及安全質量風險。將Revit模型導入Fuzor軟件后，操作人員可通過仿真小人對各空間的尺寸進行檢查，對高度要求嚴格的房間進行標注，對可能存在安全隱患的位置進行標記。Fuzor漫游界面與凈空高度標注如圖3所示。

圖3 Fuzor漫游界面與凈空高度標注

（3）利用Lumion對樓體內進行生態優化。在前期建模階段，為提高建模效率減小模型體量，不宜添加設備、機柜等構件，但為避免按圖施工后效果不滿足使用要求的問題，需要對其進行提前漫游模擬。Lumion軟件中自帶此類構件，添加所需構件后即可按照正常動線要求進行漫游，對完善建筑生態有一定幫助。建筑生態完善的漫游優化如圖4所示。

圖4 建筑生態完善的漫游優化

3.4 復雜節點的深化、工藝展示與交底

IDC項目建造節奏快，對深化設計的效率和精度要求高，模型建立后應及時對各專業情況進行匯總，將管線交叉多、數量多、凈高要求高的復雜節點位置進行專項深化。采用Revit進行節點深化相對方便且精準，在優化完成后將模型及導出的平面圖紙進行報審，能夠更快速、直觀表達深化意圖，加快報審流程效率。復雜節點二次深化如圖5所示。

圖5 復雜節點的二次深化

在施工工藝展示與交底方面，可以利用Revit導出擬展示的節點三維圖片，對節點內容進行細化標注，直觀展現不同部位的施工工藝做法。施工節點的三維交底如圖6所示。

圖6 施工節點的三維交底

遇到復雜節點無法在一張三維效果圖中進行詳細展示及交底，可以借助3DMax、Fuzor、Lumion、廣聯達5D等軟件進行三維動畫模擬，廣聯達5D與Lumion的動畫制作實用度更高，操作簡單，適合在IDC項目中運用。施工節點的動畫展示如圖7所示。

圖7 施工節點的動畫展示（廣聯達5D）

3.5 BIM 4D技術的進度管理應用

BIM 4D技術是將靜態BIM模型按照時間軸進行模擬生長，在3D模型的基礎上添加時間維度即為4D模型，主要用于項目進度管理。區別于傳統方式上采用Oracle Primavera P6、Project等軟件的邏輯連接方式，BIM 4D技術采用建模掛接的方式進行編制，可以有效減少進度計劃排布過程中的邏輯漏洞。完成BIM 4D進度計劃編制后，可以直接生成項目建造動畫，在直觀的3D動畫中能更有效地對進度計劃合理性進行評估。目前使用較多且效果較好的4D軟件主要有廣聯達5D、Navisworks Manage、Project Wise Navigator、Visual Simulation、Synchro 4D。

Navisworks Manage可以兼容多種模型格式，且軟件操作界面友好，便于掌握，經過實踐測試，認為其較為適用于IDC項目，但如果考慮后期添加5D成本模擬，則選擇廣聯達5D平臺更劃算。BIM 4D技術的應用可以給工期控制嚴格的IDC項目帶來一定輔助，可以為工期調整與工期合理性帶來更直觀體現，在一定程度上實現了項目的動態管理理念。4D進度模擬如圖8、圖9所示。

圖8 基于Navisworks Manage平臺的4D進度模擬

4 基于實際IDC項目的BIM應用創新及拓展

4.1 即時力學計算的應用

多數IDC項目自立項至圖紙設計再到現場施工的總耗時不足3個月，無法給設計方留出更多的精細設計時間，多是由相似案例套圖得來。因此對特別功能分區的管線調整后，不能及時對管線支吊架的細部構造結合受力分析結果進行圖紙修改。

項目借助BIM模型對管線進行了綜合排布，在包間、走廊等位置采用聯合支吊架代替原方案中的各專業單獨支吊架。為保證支吊架的使用安全性，使用廣聯達MagiCAD組件對聯合支吊架進行即時受力計算分析，并在多次管線優化排布中同步更新計算結果，使支吊架的理論安全性得到數據支撐。

MagiCAD聯合支吊架受力驗算如圖10所示。

圖10 MagiCAD聯合支吊架受力驗算

4.2 復雜節點的模塊化生產技術

模塊化生產建造主要流程為模型參數收集、建立模型、模型優化、模塊分割、出具加工圖和二維碼。在深化設計前應確定加工生產所需的設備及材料的規格、型號、技術參數，編制專項設備及材料樣本要求細則，嚴格按照設備及材料廠家提供的樣本進行深化設計。根據二維圖紙對設備布置、管線走向、標高控制等進行三維模型建立并優化，采用碰撞檢測功能找出沖突位置并完善設計[4]。

以項目的水泵房為例，在BIM深化設計時，結合施工區域內的管線綜合布置情況和運輸吊裝條件，進行合理設備及管線預制模塊劃分，將水泵房內12臺水泵拆分為2個泵組共4個模塊，將主管道拆分成6個主管道模塊，將設備進出口閥門及配管拆分為4個閥組模塊。模塊分割完成后，按照劃分思路進行模型細化，形成工廠預制生產的施工圖、現場模塊化施工的模塊組合圖、機房施工平面圖等。

4.3 BIM與VR技術的融合應用

VR虛擬現實是集生態仿真技術、影像技術、人機連接技術、計算機圖形學、體感傳輸技術、互聯網同傳技術等多種技術的集合。該技術的主要應用范疇包括真實環境模擬、人體體感感知和三維影像交互等方面，不僅是影像技術帶來的視覺感知，還有聽覺、觸覺、體感運動傳達等[5]。把BIM技術與VR技術融合后，可以將兩者的應用優勢相輔相成，以BIM技術對工程真實環境進行高精度的三維呈現，為VR技術提供可靠的真實環境影響模擬基礎，以VR技術展現真實的BIM模型與施工現場真實環境。可以將工程項目的全壽命周期以分階段的形式展現，在工程建設之初讓參建者獲得真實的項目各階段施工安排、場地布置、施工技術、安全施工構思、工期進度、質量控制、工程成本造價、裝飾裝修效果展現等信息。

BIM+VR技術是BIM應用的發展方向之一，可實現真實體驗漫游、渲染、測量尺寸、查看材料屬性等功能，將需要確認的樣品進行實景搭建，將多種備選導入設備，即可實現VR實景展現，對不同材料單顏色、尺寸、材質信息進行空間展示，對于裝飾裝修工程中的裝修效果確認、樣品確認等工作具有輔助作用。在安全施工方面，將預建造模型導入VR設備，提前模擬現場施工環境，對臨邊洞口未封閉、臨邊部位未圍護的位置提前發現和預防。

5 結語

文章以實體工程為實踐樣板，總結適用于IDC項目工程特點的BIM技術應用體系，所介紹的BIM技術應用技術均是在目前較為成熟的BIM技術基礎上進行實踐和拓展。