BIM技术在EPC总承包项目中的应用

马少亭 商健 高黎

项目介绍

中国-马来西亚钦州产业园位于钦州市南部，毗邻广西钦州保税港区、国家级钦州港经济技术开发区，规划面积55km2，是中马双方在中国西部合作的第一个工业区，包含科技研发区、配套服务区、居住区等功能。

中马钦州产业园区启动区农民安置房项目共14万m2，分为B、C地块，B地块总建筑面积为4.17万m2，C地块总建筑面积为9.77万m2（图1，2）。B地块包含4个建筑单体，包括邻里文化中心、菜场、幼儿园和民俗文化中心（古建）；C地块有9个建筑单体，均为住宅；B、C地块地下为整体地下车库。对于约14万m2的建筑体量，BIM模型量非常大，我们在项目启动前就制定了合理的BIM策划方案。其中最主要的挑战和难点是如何把14万m2的多个单体模型（包括单专业之间的模型和多专业之间的模型）进行合理的拆分。

BIM协同平台

Revit提供了一个模型拆分的协同平台，使不同专业的设计师可以在同一平台上分别构建自己的模型。在构建模型之初，BIM协调人员对项目进行了整体的把控与管理，比较重要的有以下三点。

（1）专业样板文件

在进行项目协同之前，先制定好包括项目基本元素在内的专业样板文件，如项目的定位、用地红线和建筑红线、建筑单体的定位，基本的族类别、模型的颜色方案等。确保不同的单体可以在项目场地中自动对齐到各自的位置以及不同模型在场地文件中显示相同的颜色。

（2）中心文件与链接模式交互使用

对于单体较大的建筑，我们会对单个建筑单体进行模型拆分，一般把模型拆分为土建中心文件与设备中心文件，设备中心文件连接土建中心文件。如果单个建筑单体不大，但是建筑单体非常多，我们就会对每个建筑单体建立一个中心文件，然后通过链接模型的模式在场地中把所有模型都链接成一个整体模型。拆分项目模型比较关键，而模型的拆分是否合理则直接影响着整个BIM项目的进程（图3）。

（3）协同平台需要满足项目各个阶段的不同需求

目前，设计院内部的协同、链接模型和工作集的交互使用基本已经不存在问题。如何在一个公共的管理平台上，使设计院建立好的BIM模型与客户、施工方、政府单位、材料供应商等项目各参与方共享，是BIM技术协同平台需要解决的问题。而且正如设计院内部的设计权限一样，在BIM管理协同平台上，项目的各参与方也应具备各自的查看与修改权限。

辅助出图

在规划方案完成后，施工图阶段BIM技术开始介入设计，配合设计出图。在建筑平面图、立面图基本确定后，由BIM建筑师建立BIM模型，导出立面、剖面、墙身大样、楼梯大样、门窗大样等图纸。其中剖面、墙体大样、楼梯大样中没有结构梁，这就需要BIM设计师在剖切出来的剖面图中进行梁的基本布置，然后提交给建筑师进行确认；之后结构师对于建筑师提交的平面图、立面图、详图大样进行结构设计。设计完成之后，BIM建筑师创建项目的协同平台，BIM结构师在协同平台上创建BIM结构模型。BIM结构模型完成后，会在BIM建筑师原来剖切的的详图上，生成真实的梁截面，再由BIM建筑师进行核对，导出真实的墙身大样、楼梯大样等，提交给建筑师进行确认。这种方式建立的BIM土建模型，可以真正用在设计过程中，并能够生成一部分施工图图纸（图4，5）。

碰撞检查

碰撞检查是BIM技术中最常见和应用最广的，用三维模型检查管线之间的碰撞问题，弥补了二维管线综合设计的不足。碰撞检查可以分两种：一种是纯后BIM式的碰撞检查，BIM技术不参与设计；另外一种是参与设计的管线综合。

参与设计的管线综合一般流程：在协同平台上，可以随时看到土建专业的BIM模型，便于设备师布置管线走向。设备专业先处理好管线与土建专业的关系，协商好各自的管线走向，再在具体的设计过程中调整好每个细节，确保专业之间没有大的碰撞之后，可以在Revit中进行定位，标好管线的尺寸、标高。然后每个设备专业导出管线的平面图和剖面图（仅导出管线、尺寸标高、轴网）复制到CAD图纸当中，再按目前的出图标准对各自专业的管线进行标注的调整。这种方式，可以在设计过程中规避掉管线的碰撞，不用后期再翻模型进行碰撞检查（图6～11）。

模型算量

我们在碰撞检查模型的基础上，尝试按照标单进行模型的算量工作，需要对碰撞检查的模型进行深化。基于BIM模型的算量非常准，但也意味着模型要非常细致。建立土建专业算量模型的工作量是建立碰撞模型的两倍，而机电专业其算量模型的建立工作量较小，只要稍作深化即可（图12）。

建筑漫游和VR技术

Revit的模型在效果表现方面比较欠缺，而一些业主比较重视模型的效果，这就需要有其他软件来对Revit模型进行后期的加工处理（图13～16）。

模型完成之后，通过VR技术软件平台，制作VR文件，可通过VR眼镜真实地感受建筑师的设计。由于软件技术的局限性，目前还不能把整个项目做成完整的VR模型。完整的VR模型需要具有很多要素，比如佩戴VR眼镜后，可以通过控制手柄在模型中进行漫游，不仅可以看到目前所处的楼层、位置，而且可以对模型中某个构件进行其信息的查看，同时可对其进行隐藏。在VR模型里游览漫游并不单单是在浏览一个视频，而是可以对模型进行编辑的浸入式体验（图17，18）。我们还将VR模型漫游体验导出二维码，扫描左侧二维码就可以体验VR模型漫游。

施工进度模拟

以BIM模型为基础进行5D施工进度模拟，项目的工期与造价在BIM模型中相关联，在工地的例会上直接查看BIM模型，讨论施工方案，在虚拟建筑中预先解决目前需要在现场才能解决的问题。通过使用施工进度模拟技术，在整个项目建设过程中预先把所有分包商、供货商的工作顺序安排好，提高各方的工作效率，减少返工。对于施工细节问题进行提前预测与解决，对每一道工序及每一个机械设备进行系统的控制，清楚设备何时入场和退场，对设备机械进行跟踪管理及实现与其直接相关的工序无缝对接（图19）。

如图20，塔吊的施工覆盖范围清晰可见，对塔吊的控制、作业起止时间一目了然，并确切知晓其他设备和材料入场时可以在原塔吊位置堆放的时间节点，进而实现对施工场地空间的合理调度和安排，对施工工序进行及时调整。当某个工序出现滞后或拖延，需要对后面工序进行及时调整以满足总进度工期的要求，如在BIM5D施工模拟过程中对后续某些工序的工程量进行核算，再对人材机的投入量进行细化，合理调度人力物力，以压缩后续工期，进而达到总进度目标。对每一道工序所需要的材料用量以及资金的投入情况精确掌控，进而合理安排现场工序对人材机数量的需求，合理安排物资的进场计划，合理布置施工现场，防止物资长期堆放和浪费，避免现场管理混乱和保证施工工序的无缝衔接（图21～23）。

BIM应用感想

（1）EPC总承包可以借助BIM平台进行项目信息的综合管理，使图纸设计、成本造价、施工建造等环节紧密联系在一起；使施工建造过程透明化，有利于提高分包商的专业化程度，减少项目管理成本。

（2）BIM模型在项目各阶段的传递，也是EPC总承包模式力求解决的问题，这就需要统一的标准来维持项目的整个生命周期。就像目前的CAD制图标准一样，需要使项目各个阶段的工程师都能认识与操作。

（3）对于施工过程中产生的变更，BIM技术有强大的管理优势。可视化设计本身具有精确设计的特点，同时减少了施工过程中的变更数量。项目设计、建造过程中会有不同的变更，在传统的设计模式中，设计院出具变更单，但是不会计算由变更产生的对造价、工程进度等环节的影响。而基于BIM技术产生的变更，数据中模型的变化会使造价与工程进度等环节联动改变。模型的变动会实时反馈给造价单，进行数据的无缝链接。

（4）正确利用BIM模型的数据库。BIM模型不应当跟以往的CAD图纸一样，还按照拷贝复制等方式提交给业主或者施工单位，而是应该存储在互联网云平台上，使项目的各参与方共享同一个模型。在本项目中采用EPC总承包的模式，需要各个参与方都要看懂并使用BIM模型，并在同一个BIM模型中讨论问题和解决问题（图24）。

（5）管理机电专业施工进度。现场安装工程师可以通过云平台登陆BIM模型，安装好的构件可以在BIM模型中确认是否安装，业主也可以通过云平台登陆BIM模型，查看其工程进度，并可对比计划进度与实际进度的差别。

BIM技术与EPC总承包

BIM技术应结合EPC工程总承包模式与建筑师负责制来进行发展与推广。BIM是技术手段，EPC是工程模式，而建筑师负责制是核心，这三者必将成为未来引领建筑工程领域向前发展的三把利剑。建筑师可以通过BIM技术平台来管理整个项目工程的各个阶段，但目前如何把三者有机结合起来仍是我们亟需解决的问题。这需要在项目的各个阶段进行BIM人才的培养，加强人员的信息化设计能力和信息化管理水平，建立各个阶段的BIM设计、管理团队。

结语

BIM技术的出现及普及无疑是当今建筑行业最大的技术性变革，它颠覆了原有的传统设计、建造、管理的工作模式，也让各行各业的人士对建筑行业有了重新的认识。然而我国目前BIM技术的普及和发展虽有一个遍地开花的大好形势，但真正在项目上有成熟应用的却很少。相信在不久的将来，BIM技术会像今天的CAD制图技术一样，成为很普及的工程技术方式，并给项目工程上带来巨大的经济效益和社会效益。