昆山万达广场项目BIM技术在施工中的应用

何骏龙，王邱慧

（中国建筑第二工程局有限公司（沪），上海 200000）

昆山万达广场项目BIM技术在施工中的应用

何骏龙，王邱慧

（中国建筑第二工程局有限公司（沪），上海 200000）

文章根据项目体量大、为几个区域贯连的多元化城市综合体，基于项目专业多、造型复杂、施工质量要求高等一系列特点，进行了从施工到竣工的全专业BIM实施。包括BIM技术辅助、BIM设计管理和BIM施工管理等技术方法的阐述，并详细介绍了项目在BIM技术的研究和应用现状。

BIM；项目管理；协同设计；信息化

1 项目概况

昆山万达广场项目位于青阳路与中环（339省道）交界处，接入中环快速路，总占地面积9.38万m²，建筑面积44.32万m²，其中地上32.82万m²，地下11.50万m²；本工程共划分为A、B、C三个施工区域，A区包括A-1#、A-2#两栋14层SOHO公寓和A-3#、A-4#、A-5#裙房商铺；B区包括B-1#楼14层/16层/33层、B-2#楼33层、B-3#楼33层、B-4#楼33层四栋住宅和B-5#、B-6#、B-7#、B-8#商铺；C区包括C-1#楼28层、C-2#楼27层两栋写字楼，C-3#大商业区和C-4#商铺。项目开工日期2014年7月2日，计划竣工日期2017年6月22日，总工期1087天。

1.1 项目建设难点

①由于商业项目的具体特点，功能复杂多变，其工程设计内容和影响因素繁多，设计图纸多变更，通过有效协同实时模型，施工方和监理方都可以充分的了解工程项目中各种问题和情况，与业主、设计加强关于项目图纸的进度与深度的沟通；②后期专业分包多，造成工作面的移交、施工穿插、总体协调工作量大，总承包对专业分包的照管要求较高，模拟施工预先确定各个分承包商进场计划及提交方案设计（深化）的时间，在项目BIM体系确保各个专业信息对等，确保施工顺利进行；③商业综合体地下室设备管线复杂，各专业管线交叉排布频繁，需通过BIM技术综合优化合理排布，墙体预先留洞，避免安装产生返工；④施工场地狭小交叉作业面多，施工设施需合理规划安排，确保可行性。

2 项目BIM技术应用规划

2.1 BIM技术应用范围和阶段

本项目BIM应用于整个项目的施工及运营阶段。

（1）BIM工作开展以主体结构模型为骨架，整合各专业模型。利用BIM技术创建1∶1项目各模型，综合考虑单体的建设体量和各单体之间的相互关系，从建设角度、建设形体进行统筹分析，最终得出项目的总体部署和施工方案。并在总体布局的基础上分析项目的场地，基于各个单体基础上的总项目规划，形成最终的三维效果。

（2）定期（每周）进行各专业三维模型整合及碰撞检测。利用三维模型的直观性、可视化作为设计整合、协调的主要手段。每周进行设计BIM协调，及时发现各专业之间碰撞问题，反馈、协调并跟踪所有设计问题的不断调整，利用BIM协调平台辅助进行问题解决过程管理。

（3）常规造型单体，直接从三维模型中导出平面、立面、剖面、节点底图辅助施工图设计；针对复杂造型单体或复杂造型区域，利用三维模型提取准确搭接的三维线框模型辅助设计；针对多专业综合区域，包括设备、设施集中区域，根据机电、复杂钢结构、设备设施在竖向空间、操作范围要求等进行三维基础上的竖向净空优化调整。

（4）合理调整设计空间，对维修路径可行性、维修通道顺畅情况、维修角度和方式等进行虚拟漫游，优化设备、设施维修通道，提出最优维修方式，保证维修的畅通、便捷。

（5）直接进行三维基础上的施工深化，确保各专业之间无碰撞、施工空间可行。施工深化模型审核通过后，进行三维模型出施工深化图纸，提交审核，并用于现场施工。承包商利用审核通过后的模型进行工程量估算，加强自身施工质量管理，提高施工材料利用率。

（6）将传统的二维设计协调方式转变为全三维化协调，提高设计协调效率和协调方案可行性。同时将传统的会议纪要形式调整为包含三维模型截图和解决方案的新形式会议纪要，记录责任到具体问题、负责人、以及每一个协调日期，使问题可协调、可追溯、可监控。图纸会审也由传统的二维图纸会审转化为二维图纸+三维BIM会审模式，以三维模型辅助进行图纸会审，提高图纸会审效率和质量，做到三维模型审核基础上的图纸会审。

（7）从施工进场即进行四维施工计划模拟。将现场条件作为模拟的基础，具体到每一根构件、区域的施工工序，塔吊的安放及作业周期，不同单体之间的交叉作业安排等。在项目实施工程中，随着项目的不断进行，四维模型进行每周现场情况更新，及每周四维进度协调会议。根据进度计划的调整，进行模拟的持续调整。

（8）利用四维施工过程、施工工序安排，对施工不同时段的设备利用和放置时间、位置，以及材料的堆放和运输进行管理，寻求最快、最高效的施工设备利用方案和材料的及时、快速供应规划。清晰设备与材料管理周期，制定合理的人力资源进行重点管理。

（9）对于施工危险区域，利用三维信息分析施工危险区域范围和危险时间。通过三维信息辅助制定安全保障方案，确保在危险时段、危险区域进行足够的安全保障措施。同时，根据施工进度安排，施工安全管理部门有计划、有重点的进行施工安全管控。

（10）随着项目的施工竣工，不断完善项目竣工数据，及时根据现场实际情况调整模型与施工一致，并在施工设备进场、安装过程中，对设备尺寸、属性、厂家等进行三维记录及复核。辅助相关部门进行分区域施工验收的同时，进行三维竣工模型验收。

运营阶段布置万达广场“慧云智能化管理系统”（简称“慧云系统”）包括消防系统、视频监控、防盗报警、门禁管理、电子巡更、暖通空调、给排水、变配电监控、公共照明、夜景照明、电梯监视、客流统计、停车管理、信息发布、背景音乐、能源管理等16项弱电智能化子系统和慧云集成平台两大部分。通过软件集成和物理集成的方式，将所有需要监控的弱电控制子系统集成在同一个操作台上，利用集中管理，从而达到“降低运行能耗”、“保障运行品质”和“减少人工成本”的目标。

2.2 BIM技术应用的目标

（1）成本管理。BIM技术可大大提高工程量计算工作的效率和准确性，成本管理的精细化和规范化可以通过BIM5D模型与施工进度的结合来实现。资金、人员、材料和机械台班等各项资源使用计划也可得到合理的安排，实施过程中做好成本控制，可有效控制设计变更，并及时观察造价变化结果。由此可见，BIM技术与传统技术在建设项目成本管理信息化方面相较，BIM技术有着不可比拟的优势。

（2）质量控制。BIM包含了大量的建筑构件信息和设备信息，在施工材料的质量控制方面，通过模型的应用，项目管理人员、材料设备采购部门和施工人员能快速查询所需的建筑构件的规格、尺寸、材质和价格，检查施工材料设计要求更为方便。在技术质量管理方面，通过BIM的虚拟施工，施工技术流程可进行动态模拟，为了保证实施过程中专项施工技术的可行性、可靠性，进行各专业之间的配合演练，可以使各工种冲突造成的质量损害有效减少。

（3）安全管理。项目的实施阶段通常存在许多安全问题，最有效的处理方法是用模拟前置的方法从源头预防和消除。通过BIM的危害分析，给出安全设计的建议，安全控制施工现场的危险源。

（4）进度管理。BIM4D模型是进度调整的有力工具。传统的进度控制方法是基于二维CAD，存在设计项目形象性差、网络计划抽象、施工进度计划编制不合理、参与者沟通和衔接不畅等问题，导致施工进度与进度计划出现很大偏差。BIM3D虚拟可视化技术对建设项目的施工过程进行仿真建模，建立4D信息模型的施工冲突分析与管理系统，对施工人员、材料、机械等各项资源的进场时间实时管控，避免拖延进度现象。通过模型将进度计划与实际完成情况对比，了解二者之间的偏差，及时进行纠偏调整。

2.3 BIM技术应用组织形式

由于总包单位根植于施工，在施工中的管理地位便于协调处理各方关系，其共同目标是高标准服务于施工过程。BIM技术符合对建筑工程提倡集约化、精细化的要求，能实现可视化管理，为提升施工质量、节约项目工期、绿色施工降本增效提供可靠保证，是项目实现精细化管理的必备工具。

项目BIM工作由BIM项目经理直接负责，配置优秀的网络环境和先进的硬件设备设施，保证工作得顺利进行。组织优秀的成员成立BIM运行机构，明确机构成员职责，制定整套工作流程。从项目前期规划、总体布置到运用BIM技术对施工班组三维交底，保证项目BIM应用技术落地，积极融入到项目管理的层面里。

3 BIM技术应用内容

3.1 基本应用内容

（1）碰撞检查，减少返工。BIM最直观的特点在于三维可视化（见图1）。BIM的三维技术可以提供前期碰撞检查，降低工程项目的出错率和返工率，还能优化净空，优化管线排布方案。三维管线方案碰撞优化后进行施工交底、施工模拟，可使施工质量得到提高，还能提升施工人员与业主沟通的能力。

管线综合协调是碰撞检测的重点，运用BIM技术直观进行管线调整，满足业主对空间的要求和确保施工质量，最大限度地减少机电安装设备专业设计之间的协调错误。它能够以数据驱动的系统建模和设计来优化建筑设备与管道（MEP）专业工程。在深化设计阶段，自动解决管线之间的碰撞问题，合理排布管线（见图2）。

图1 三维可视化

图2 管线综合协调

（2）虚拟施工，有效协同。三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。相关设计与管理、施工人员在任何时间和任何地点都可以方便快捷地对比施工计划和实际进展，以此来了解和掌握建筑工程项目的各种问题，达到实时掌控的目的。通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改（见图3）。

图3 虚拟施工

（3）三维渲染，宣传展示。三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。BIM模型完成后，可以作为二次渲染开发的模型基础，不断地提高三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率（见图4）。

图4 B1M的三维模型

（4）运维管理，便捷使用。运营阶段采用万达慧云系统以满足商业管理便捷使用的要求：①弱电系统集中在一个操作台上便于监控，运行管理人员通过中控机房实现远程操作或监控万达广场各机电系统；②实时监测各个子系统的关键运行数据；③可以通过网络远程访问平台，在多个地点（现场）监控各子系统。

满足业主商业管理安全监控的要求：①各子系统重要报警信息，管理人员能够第一时间获取；②长期记录并综合对比各子系统运行数据、报警记录等信息，便于管理人员定期对机电系统进行全面诊断。

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最后，满足商业管理绿色运营的要求：①集成平台对各集成子系统进行统一管理，通过预设的控制逻辑，使机电系统遵循集团的统一标准，实现自动节能运行；②集成平台具有能够提供长期运行数据记录、可编辑修改运行模式、可修改具体设备设定参数的功能；③集成平台综合汇总各集成子系统信息数据，技术人员和高级管理人员定期分析数据，找出能耗漏洞，修正运行参数，达到进一步节能运行的目的。

3.2 拓展应用内容

（1）前期规划。施工前期，通过模型体量模拟施工进度，在三维模型上直观布置施工各阶段工况模拟，为项目前期规划及施工部署提供了有利条件。3D现场布置即直观显示出各构筑物之间的关系，同时使现场布置合理，施工效率提高，也有利于施工安全文明的实施。利用软件对现场临建根据公司CI要求进行布置，在展示布置效果达成一致时组织实施。通过可视化和漫游功能最终确定布置效果，做好前期策划，相对以往传统2D平面图布置，更加直观、高效（见图5）。

图5 BIM的前期规划与实际效果对比

根据施工现场情况，规划布置塔吊、施工电梯、现场加工棚、临水临电、土方开挖外运、外架搭设、二次砌筑等方案，通过模型进行直观三维交底。

（2）深化设计。对建筑、结构等进行参数化建模，保证模型准确度的前提下，链接机电管线模型实施深化设计，查找碰撞点。过程中通过向设计院提交问题反馈纪要，减少返工（见图6）。

图6 链接机电管线模型

项目模型采用分层分区对各楼层构件进行工程量统计，效率高，工程量精确，为项目成本管理提供有力的数据支持。对施工场区大门（包括门禁系统）、广告牌桁架、样板区、场地布置、人行道规划排砖进行设计，利用模型直接出图，为临建设施提供更标准化的图纸（见图7）。

图7 楼层构件设计

根据当地气候特点，制定不同时间所需采取的便利措施。模拟雨季暴雨来临时的躲避路径和躲避时间，得出最优躲避方向和路径，并相应进行提醒标注。

（3）幕墙深化。根据幕墙设计图纸采用小组内分工协作的方式完成三维建模，通过细化并构建连接固件、幕墙嵌板、预埋板等族文件，完成整体模型。同时采用每块嵌板编号的方式复合深化的图纸和结构模型，大大缩短加工周期，为后续测量放线、龙骨定位得到更多的应用（见图8、图9）。

图8 幕墙深化一

图9 幕墙深化二

（4）采光顶深化。在结构模型基础上构建采光顶钢结构模型，预制埋件与锚固钢板的族文件，空间内控制钢梁标高，进行三维模型交底（见图10）。

图10 采光顶深化

图11 施工图审查

3.3 模型应用程度和交付成果

项目采用正向建模。在建模前期会议中规定定制统一的样板文件（采用标准化命名，保存在网络路径下），集体讨论研究定制本项目族文件，统一保存在项目族库（网络路径下）。其中族文件和构件的命名规定统一的格式标准，利于后期检索；以BIM项目负责人设定族库和其他公共资源的更新和修改权限，防止错误修改关键文件。制定模型的进度计划，建立中心文件(设定轴网和标高，定义项目基点)。同一专业内，以中心文件为基础建立工作集，同时实现权限分配（工作集名称定义分工，可见性为全部可见，团队成员以姓名设置用户名领取权限），避免交叉编辑。采用建模软件对项目跟踪建模，通过将2D图纸转化为3D模型，把各专业的信息整合到统一的模型中，这一阶段主要采用“模型链接”的形式，把项目划分成不同部分，不同组员分开建模。

实行BIM会议制度，主要讨论各个阶段模型进度完成情况，上一阶段模型问题，以及结合现场实际变更检查模型更新情况，会议后同时备份中心文件。在建模过程中理解设计意图，解决设计问题，运用更正后的3D模型对现场进行交底，尽量避免返工。完成结构模型后作为底图提供给机电深化设计团队，运用Navisworks进行碰撞检查，形成一套深化问题解决流程。在Revit环境下，模型构件具有很强的关联性，对于管线综合过程中某项构件参数的修改，即能自动准确反映在深化图纸中，从而提高工作效率。

在项目完成中期，通过3D模型结合进度计划做成施工模拟视频展示后续的施工建设过程，简洁直观的传达施工意图，并可通过施工计划调整完成多种施工计划的对比和分析，方便配合项目管理的宏观调控。对模型信息加工和提取后可直接生成工程量，目前项目采用广联达软件进行管理，更适合项目实际需要。竣工模型可以为后期运营提供准确的参数数据，保证慧云智能化系统的搭建提供数据支持和维修参考。

整个项目实施过程中，根据项目的实施情况，反复协商，制定合理、可行的整体BIM目标，搭建各单位之间的合作框架及BIM协同平台，不同阶段的BIM实施方案、建模标准和BIM工作流程。在阶段性BIM工作推动过程中，根据在参与单位的能力情况，机动化调整工作方式以及工作流程，确保项目的顺利实施。以帮、带、管的综合方式进行基于项目的BIM管理，确保项目BIM目标的达成。

4 应用效益

质量体系：通过BIM技术综合排布室内管线、预留洞口、检测碰撞使管线安装返工率降低95%，墙体后期开洞率可控制为5%。实际施工前通过模型现场交底，过程中管理人员可通过手持移动端模型进行现场比对，发现问题及时整改。

管理体系：采用BIM模型对二次砌筑墙体模拟排砖，减少后期砌块加工造成的损耗，计划采用排砖图预先加工砌块运送至现场，避免现场加工减少粉尘，绿色施工。通过排砖模型出具砌筑深化图，按层下发各班组，控制现场灰缝、放线尺寸。

经济效益：综合管线排布优化，节约管材1000m；碰撞检测设计优化，节约砼500m3，节约钢筋50t；模拟排布CI策划，节约广告布80m2，节约涂料3000m2。

进度体系：预先建模优化设计，主体结构工程计划提前15天完成；通过BIM方案模拟，砌筑工程计划提前10天完成，外立面提前5天完成。

深化设计：“降本增效，提高机电综合管线深化设计质量”，采用BIM对机电综合管线进行综合排布，以达到：①解决机电综合管线碰撞；②机电管线排布合理、美观、快捷；③BIM深化设计降本增效；④提高管线安装标高，增加走廊净空；⑤提高深化设计质量准确率至98%。管线排布更加趋于合理，优化、快捷。在三维空间进行模拟现实施工安装情况，可以使管线之间的定位更直观的表达，并且很方便的进行管线线路走向的优化。缩短深化设计时间，直观的表现各专业管线之间的定位，相同工作量，比传统方式的深化设计节约7～10天的时间（见图12）。

图12 进度体系对比

5 结束语

BIM是建筑项目信息化的重要革新，通过BIM技术在施工管理中的应用，使精细化管理成为常态。实现项目信息管理、进度管理、安全质量管理的进步，通过BIM模型与实际项目的虚实对比、统计准确可信的工程基础数据。建立中心数据库、便于工程基础数据的透明、共享、合理运用。

[1]中国房地产业协会商业地产专业委员会,中国建筑业协会工程建设管理分会,中国建筑学会工程管理研究分会及中国土木工程学会计算机应用学术委员会联合发布.中国工程建设BIM应用研究报告2011[R].2011.10.

[2]牟茗.四维建筑信息模型技术研究[D].北京林业大学,2009.

[3]过俊,陈宇,赵斌.BIM在建筑全生命周期中的应用[J].技术专栏―BIM应用,2010,(Z1):209-214.

TU74

A

2096-2789（2016）12-0001-04