2013年12月刊封面解说——BIM技术在云南科技馆新馆项目中的应用

曹 乐 肖 婧 张 涛 林永超 应春颖 姚金杰 张 文 贾维露 左小英

(建研科技股份有限公司信息化软件事业部BIM研究中心，北京 100013)

1 前言

在现代建筑发展史中，异型建筑逐渐形成了独自的风格，云南科技馆新馆作为其中代表性的建筑物脱颖而出，建造过程中遇到的设计复杂、技术难点多、专业多、碰撞多的问题，BIM技术都为其提供了强大的技术支持。

在本项目中BIM技术得以全面的应用，尤其是在风管的布置、机房的优化以及给排水二三维管线同步工作的过程中。着重强调的是钢结构的框架由CATIA软件完成。在钢架中穿风管、水管和桥架的过程中，项目上的工程师使用传统的设计方法做了很久也解决不了这个问题，一画就碰撞，并且所有的碰撞在平面完全分辨不出来，这样我们把CATIA的模型和Revit模型在Navis Works软件中进行整合并进行碰撞检查，实现动态模拟进行漫游检测、审阅并进行调整，解决了这一难题，更好地控制预算和工期，减少了施工中的返工。

在施工过程中，对钢结构吊装的方案进行施工模拟以及方案验证，由施工单位提出施工方案，我方利用BIM技术使施工方案可视化，并进行分析验证，以确保施工方案的可行性。并利用自主开发的4D、5D项目管理平台，对项目整体进行施工模拟，对施工进度和成本进行整体的把控，提高了企业的核心竞争力。

2 BIM技术在云南科技馆新馆项目中的应用

2．1 项目简介

该项目为云南省科技馆新馆建设项目工程，建设地点位于昆明市呈贡新区吴家营片区，昆明市行政中心东侧;本项目为异型建筑总用地面积:99 892．33m2，建设用地面积:75 139．25m2，总建筑面积:58 995m2(地下建筑面积:13 955m2，地上建筑面积:45 000m2)。建筑层楼:地下1层，地上4层，局部有夹层。建筑高度:49．6m(屋顶装饰板最高点距室外地面高度)。建筑层高:地下一层为 4．50m，地上一层为 10．50m，二层为14．00m，三层为9．50m，四层为 15．60m。主要功能:常设展厅、临时展厅、儿童乐园、科普教室、科技实验室、报告厅、穹幕、巨幕、4D动感演示厅、办公会议、餐饮及配套附属用房等。如图1所示。

2．2 BIM模型标准的协调和制定

2．2．1 制定建模的相关标准，如文件存储标准、构件及系统颜色命名标准、协同工作准标

1)项目管理文件夹的设置

在项目准备阶段，创建好项目管理文件夹，制定文件的存放标准以及项目实施人员工作计划安排，做好项目的整体把控。如图2所示。

图1 云南科技馆新馆效果图

图2 项目管理文件夹

2)构件命名标准及系统颜色划分

项目实施之初，制定统一的土建、机电构件命名标准与系统颜色划分原则，将有助于后期工程量统计及协同工作中的过程交接。

如:混凝土梁:【材质类型】－【区域】－【楼层】－【尺寸】;

楼板:【材质类型】－【区域】－【楼层】－【厚度】;

结构柱:【材质类型】－【区域】－【楼层】－【柱编号】－【尺寸BXH】;

墙体:【材质类型】－【区域】－【楼层】－【厚度】

3)中心文件的建立以及工作集的划分

按照项目实施的各个专业进行工作集的划分进行作业，是项目各个专业工作同时进行，并同步更新及时发现问题解决问题，如图3所示。

2．2．2 本项目协同工作应用到的软件

建筑专业:Revit 2014软件

结构专业:Revit 2014、PKPM结构系列软件

机电专业:Revit 2014软件

钢结构、幕墙专业:CATIA软件

施工管理:PKPM施工系列软件(4D、5D施工管理软件、算量计价软件、施工现场布置软件)、Navis Works Manage 2014软件

运维管理:PKPM运维管理系统、能耗监测系列软件

图3 工作集的划分

2．3 BIM模型的建立及整合

2．3．1 建筑、结构模型的建立

云南科技馆新馆为钢筋混凝土框架－剪力墙结构，屋对于这样造型复杂和异型、时间紧、安全性要求高的复杂项目，对施工提出了严峻的挑战，通过建立建筑、结构的BIM模型利用模型的可视化以及局部大样图的方式结合二维施工图纸对施工进行指导，如图5所示。

图5 建筑、结构模型

2．3．2 机电专业模型的建立

利用Revit MEP软件根据设计院的二维施工图纸建立风、水、电各专业的BIM模型，如图6所示。

图6 机电模型

图7 钢结构和幕墙模型

2．3．3 钢结构、幕墙专业模型的建立

屋盖结构分别采用钢管桁架结构及普通型钢梁结构，球幕影院屋盖采用单层钢网壳结构，对于这样造型复杂和异型、时间紧、安全性要求高的复杂项目，我们采用了CATIA软件建立了云科的钢结构以及幕墙专业模型，如图7。

2．3．4 各专业模型整合

最初是想通过将CATIA模型导出Revit可以打开的格式，然后进行整合，后来发现模型会以整体的形式打开，不能进行构件级别的选择，而且信息丢失，经过多次尝试，最终在Navis Works中将各专业模型整合，如图8。

图8 模型整合

3 BIM模型的专业化应用

3．1 Revit导入PM进行工程量统计

将Revit建立的土建模型导入建研科技开发的PM软件中进行梁砼计算以及钢筋计算，如图9－10。

3．2 MEP构件族的制作

在项目建立过程中，针对通风系统会遇到很多特殊的风管管件，对于这些异型的风管管件建立对应的族，并且族的制作方式、族参数的设置、族的使用方法等都设置一个相应的规则，保证族的通用性，可以为施工机电安装过程中提前进行预制件加工，并且可以保存到项目样板中去为以后项目实施减少少工作量。如图11所示。

图9 将rvt模型导入PM

图10 结构算量

图11 族库

图12 碰撞检查

3．3 管线的碰撞检查

限于模型的大小与硬件的运行速度，将模型拆分为5层，分层进行碰撞检查，不仅是机电专业内部，同时检查机电专业和与建筑、结构、钢结构、幕墙专业的碰撞，并导出碰撞检查报告。如图12－13。

3．4 管线综合及机房整体布置

根据碰撞检查导出的碰撞报告，反馈给施工单位，由施工单位调整二维深化图纸，修改完成后，根据施工单位依据现场施工的方案，调整BIM模型，最终通过BIM模型为机电管线施工提供指导，并对重点的设备机房进行管线综合使其合理美观，如图14－15。

图13 碰撞报告

图14 管线综合

图15 制冷机房管线布置

3．5 大型机组设备安装方案模拟

对于大型设备如离心式冷水机组将视现场具体条件选取适当的方案，并针对施工单位提供的安装方案进行动态模拟，验证方案的可行性，并且可以使施工方案可视化，图16所示方案为使用吊车通过预留口吊入地下层进行安装。

图16 大型设备吊装方案模拟

图17 钢结构吊装方案模拟

3．6 钢结构吊装方案模拟

图18 4D施工模拟

图19 5D施工管理平台

利用CATIA软件建立的钢结构模型可以正确反映钢结构平面(包含板边、标高、降升板、板上开洞)、钢结构构件截面尺寸(钢梁、钢柱、牛腿、组合楼板)、钢结构截面、杆件的曲率及钢结构连接节点、钢结构构件留洞(钢结构梁、板、柱上留洞)。并且可以根据施工单位提供的施工方案，对施工放进行可视化模拟验证其可行性，在施工过程中可以针对主体结构安装检测;吊装构件的避让检测;运行轨迹控制和允许范围的检测等，如图17，吊装悬挑环桁架和屋面环桁架，稳定框架体内的屋面径向桁架及其次桁架。

3．7 4D施工模拟

X将施工进度计划导入Navis Works软件，并关联相应的集合进行4D施工模拟。通过它不仅可以直观地体现施工的界面、顺序，从而使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了;通过四维施工模拟与施工组织方案的结合，能够使设备材料进场，劳动力配置，机械排版等各项工作的安排变得最为有效、经济，并且可以实现对比计划进度与实际进度的对比。如图18。

3．8 PKPM5D施工管理平台应用

PKPM 5D施工管理平台是在BIM技术在施工领域应用的成果。平台基于目前最为流行的BIM技术，结合Project、PKPT等主流的进度计划软件，可根据用户不同需求，整合工程项目全过程信息，将施工场地及设备、设施的BIM模型与施工进度计划相连接，实现施工场地布置可视化和各种施工设备、设施的动态管理，有助于实现施工管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化，如图19。

4 项目总结

通过BIM技术在云南科技馆新馆项目中的应用，我们取得了一定的成绩但是也发现了在项目实施过程中所遇到的一些问题:

(1)BIM技术在云科项目中的应用提高了项目整体的施工质量以及工作效率，从而减少了后续施工期间的返工，保障了施工周期，节约了项目资金;

(2)尤其是在机电管线在异型结构、钢结构中的综合排布为机电管线施工提供了强有力的技术支撑;

(3)通过BIM技术在重点、复杂的施工工艺和工序的模拟预演，使施工工艺可视化，减少了因施工工序、施工技术不合理造成的返工和浪费;

(4)在协同工作中，各个专业的BIM工程师与项目现场工程师紧密配合，也证明了BIM技术应用已经不再是停留在理论阶段，已经可以为现场施工提供实际有力的支撑;

(5)我们在取得成绩的同时也发现了一定的问题，首先就是软件的本地化工作，目前BIM类的软件基本都是国外引进的，在项目实施中还是会遇到软件本土化不够的问题;

(6)Revit软件中族库有限，使我们花费了很大一部分时间在建立项目的族库;

(7)因为在项目实施中我们使用的软件种类不只一种，在项目整合过程中，也遇到了很多问题，信息的丢失，构件的不完整等;

(8)最后，希望继续加强和施工单位的配合更好的发挥BIM技术在施工过程中的优势，并逐步将其运用到整合项目周期中去。

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