从设计BIM到施工BIM的延续

杨远丰 袁捷 吕峰 许志坚

宝境广场原名“宝钢大厦（广东）”，位于广州市海珠区琶洲电子商务与移动互联网产业总部区，业主为广东宝钢置业有限公司，其母公司上海宝地置业有限公司也对本项目的BIM策划与实施进行指导。业主对本项目的品质及建设效率提出了高要求，在项目之初即确立了设计和施工阶段均应用BIM技术的目标（图1）。

本项目的BIM应用有三个鲜明的特点：一是业主的主导与深度参与使BIM应用得以顺利推进；二是贯彻了从设计BIM到施工BIM延续的理念，避免了重复建模与信息断层，提升了BIM应用的效益；三是通过技术上的深入探索与二次开发，弥补软件不足，打通技术路线，使技术得以“落地”。

项目简介

本项目为超甲级写字楼，配套商业裙楼及3层地下室车库。项目总建筑面积约14.7万m2，建筑总高度149.5m，整体建筑地上29层，地下3层。地下室为钢筋混凝土结构，地上塔楼为钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，地上裙楼为钢结构。整体外立面为铝合金玻璃组合幕墙，通过方格元素的组合表达出精炼简洁的商务风格。

BIM应用概况

业主期望通过BIM技术搭建有效的协同沟通平台，在设计阶段发现并解决各专业系统之间交叉冲突的问题，通过三维校审及管线综合、净高校核，确保设计质量；在施工阶段，通过BIM模型对施工组织方案进行模拟与研讨，消除现场各专业施工的冲突，通过可视化模拟与交底提高沟通效率，提升施工质量，实现精细化的施工进度控制，同时为运维阶段的BIM应用打下基础。项目的技术特点有以下几方面。

（1）坚持BIM模型与信息的持续原则，贯彻从设计BIM向施工BIM延伸理念，保持主干BIM数据的完整性和可持续性，避免施工阶段的重复建模，实现从“设计模型-施工模型-4D模型”的有序无缝连接，为4D施工进度管控的实现提供保障。

（2）对4D施工进度管理进行了深入的研究与应用，对基于Synchro的4D-BIM技术路线做了探索与开发。

（3）通过二次开发，缩短模型创建、深化、调整时间，提升整体建设效率。

本项目使用的主要BIM建模软件为Autodesk Revit 2014，土建专业和设备专业的Revit模型如图2所示。

从设计BIM到施工BIM的过渡

我们经常听到“设计院所做的BIM模型在施工阶段用不上”这样的说法，究其原因可能有如下几点：

（1）设计BIM模型的组织方式不满足施工需要，比如连续多跨的结构梁、整层楼板没有按施工区段拆分，这样的模型无法做施工进度模拟；

（2）设计BIM模型的信息不完整，比如仅作管线综合应用的BIM模型中，混凝土标号没有区分、梁柱编号没有输入等；

（3）设计BIM模型部分构件的扣减关系没有处理，或处理不对，如果不影响出图有可能被忽略；

（4）设计BIM模型对施工安装需求考虑不足，如管线综合排布的方式未能满足施工要求；

（5）设计BIM模型本身质量欠佳。

除最后一个原因外，其他几方面都可以通过模型的调整来解决。但这种模型调整的工作量非常大，经过深入的研究，我们提出通过两个方向来减小调整的工作量：建模规则和插件处理（图3）。

通过前期制定好建模规则，将后续的信息需求与模型处理需求提前考虑，并对模型组织方式做好规划，可以大幅减小后期模型处理的工作量。通过二次开发插件，可以对模型进行一系列的批量处理，比如批量的扣减处理、批量的信息录入、批量的构件拆分、批量的构件替换等，能够大量减少手工操作，极大提高效率。

在设计BIM模型的基础上对以下部分进行了细化处理：

（1）土建主体模型：地下室分区拆分（图4）、压型钢板组合楼板细化（图5）等。

（2）机电专业模型：深化管线综合模型、补充支吊架、制冷机房、给水泵房等机房深化等（图6，7）。

（3）节点深化模型：幕墙节点和钢结构节点的精细化，模板支撑体系，混凝土柱钢筋节点布置等。

除了模型的处理外，施工阶段还需在设计BIM模型基础上，进行补充、替换等工作。本项目在施工阶段补充了以下模型：临水临电的布置情况、临时建筑用房、施工机械排布、安全围护构件、爬模和铝模板布置、材料加工场和堆放场规划、基坑内支撑体系等施工模型（图8）。

施工阶段需替换的模型则有以下三种：

（1）钢结构模型：替换为钢结构厂家深化设计后的钢结构模型，需通过软件接口进行数据转换（Tekla）。由于Tekla与Revit之间区别很大，且接口也不完善，转换前需经过构件过滤，避免细微构件进入Revit整体模型中影响速度；转换后需对部分构件进行整理，通过二次开发实现构件的分段信息重新录入。

（2）幕墙模型：替换为专业幕墙公司深化设计后的幕墙模型，按单元组合方式、施工组织方式进行拆分重组。

（3）厂供设备模型：大型机械设备替换为设备厂商提供的、与实物一致且带有完备的技术参数与产品参数族（图9）。通过上述的处理，项目整体顺利将设计BIM模型过渡到施工BIM模型，保持了主干模型与信息的完整性与延续性。

4D施工进度模拟管控

基于BIM的施工进度控制是在现有进度管理体系中引入BIM技术，综合发挥BIM技术和现有进度管理理论与方法相结合的优势。通过将施工进度计划与BIM模型相连接，形成4D的施工模拟，项目团队可据此分析施工计划的可行性与科学性，并根据分析结果对施工进度计划进行调整及优化，实现精细化的进度管控。在本项目中，通过4D-BIM模拟实现精细化进度管控是重中之重，因此我们也作了详细的策划与技术准备（图10）。

本项目的4D模拟软件平台选用了来自英国的Synchro软件。作为一款专业4D软件，Synchro有良好的兼容性与强大的模拟功能，显示效果良好，支持对模型与计划的局部修改替换，支持多个计划进行同步对比，是施工阶段理想的4D应用软件。

但Synchro的缺点是操作较为繁琐，在构件的分类过滤选择方面支持度较弱，如果直接将Revit模型导入Synchro会带来后续操作低效的问题。为此，广东省建筑设计研究院BIM团队专门开发了一套名为“向日葵4D-BIM”的工具集，并编写了操作规程，以实现Revit与Synchro的良好配合。这套工具集主要基于模型拆分的思路，通过一系列步骤，将模型按照“专业>楼层>分区>构件类别/系统”的层级进行拆分，并批量导出单个dwf文件，从而实现在Synchro中快速关联WBS（任务分解）（图11）。

解决了Revit与Synchro的配合问题后，即可将细分后的BIM模型与细分后的WBS进行关联，实现4D模拟。在本项目中，通过4D模拟，将施工计划的细度细化到一周以内，使原施工计划中不合理的地方显现出来，从而实现精细化的管理与进度优化。

在4D模拟完成、正式上线运行后，每周由施工总包方录入实际施工进度，并与计划作对比（图12，13），直观展现计划完成情况，在每周的监理例会上，对上周完成情况进行审核，并在4D模型上对下周计划进行安排，通过可视化的方式交底，使各方沟通更加便捷高效。

BIM应用总结

本项目BIM的顺利实施，得益于业主的深度参与与统筹部署，以及业主、设计院、施工总包、监理单位的多方共同参与。

我们深刻体会到在BIM实施的道路上，一定会有一些管理上或技术上的障碍，影响BIM的落地。但一旦突破这些障碍，BIM的优势就可以充分发挥出来。管理方面的障碍，有赖于多方的协作，尤其是业主的强力主导；技术上的障碍，则能够通过技术上的研发来解决——在这个过程中，软件的二次开发技术可以发挥巨大的作用，弥补软件不足，减轻BIM操作人员工作量，提升效率与准确度。

另外，本项目对于5D-BIM及运维阶段的应用，仍处于初始的探索阶段，随着项目推进与技术研发，我们将继续探索更深入的BIM应用。