丽泽金融商务区基于互联网技术的BIM应用

■ 王安保 许小虎 杨涛

■ 赵雪锋 顾龙 刘占省 刘继 林金彪

丽泽金融商务区
基于互联网技术的BIM应用

■ 王安保 许小虎 杨涛

1 工程概况

丽泽金融商务区F02、F03地块项目总承包工程位于北京市丰台区丽泽商务区核心地段丽泽桥（西三环）和菜户营桥（西二环）之间，周边交通和市政设施较为成熟。项目用地北侧是丽泽路、东临莲花河路，场地规划用地面积约4.5万m2，由3栋超高层办公楼（分别为F02-1#（31层）建筑高度150 m、F02-2#（25层）建筑高度120 m、F03#（42层）建筑高度199.9 m）、5层高的商业裙房、4层商业及停车场地下室组成。总建筑面积417 187 m2，其中地上建筑面积309 900 m2，地下建筑面积107 287 m2。

本工程包括3栋超高层建筑，其中F02-1#为钢筋混凝土框架-核心筒形式（二层至地上八层核心筒为劲性混凝土柱，地下三层至地上十三层外框架为劲性混凝土柱）；F02-2#为钢筋混凝土框架-核心筒形式（地下三层至地上八层外框架为劲性混凝土柱）；F03#结构形式为钢筋混凝土核心筒-钢管混凝土柱-钢框梁-钢楼面梁-组合楼板体系。

丽泽商务区项目为超高层项目，采用施工总承包管理，现场施工专业队伍多、材料多、工序复杂，对总承包管理要求高、组织协调难度大。在项目实施管理过程中存在以下难点：

（1）总承包方要对业主指定的专业分包、直接发包工程负责；总包范围专业种类齐全，施工周期长，各专业分项工程间的穿插协作频繁，总分包管理、协调量大。

（2）本工程位于市区交通核心地带，施工过程中需要根据专业情况进行总平规划和动态管理，实施人员需要准确了解施工场地在不同阶段的实际情况，保证人、机、料运输正常进行及工程顺利进展。

（3）工程为超高层建筑，工程质量安全问题管理更加繁琐。由于缺乏直观的表述方式，相关人员间的信息沟通时间成本较高，而且效率较低。

（4）该工程涉及人员、材料、成本、质量安全等工程信息量巨大，如利用传统方式进行工程管理，相关工作人员很难在第一时间获取其对应的准确信息。

为了解决施工过程中面临的这些问题，丽泽商务区项目在工程BIM技术应用基础上引入互联网技术，将本地BIM应用软件与互联网技术相结合，开展新的管理作业方式。

2 BIM解决方案

在工程开展前期已成立相应BIM小组，并制定详细BIM应用方案，采用 Revit、GCL、GGJ软件按照各专业建模规范要求创建BIM模型（见图1）。

图1 项目土建模型

在BIM应用阶段，选用广联达BIM5D软件进行本地BIM技术应用，对工程进度、成本、质量安全等业务进行基于BIM技术的管理。为了解决施工过程中面临的多专业协调难度大、相关人员获取信息不及时、工程质量安全问题管理繁琐等问题，项目组在原有BIM5D软件及其他相关软件的基础上，引入互联网技术实现基于互联网技术的多专业协同作业、项目信息实时共享、工程质量安全问题系统梳理等施工过程管理的BIM解决方案。

该解决方案是利用互联网技术将BIM5D软件、BIM5D手机端、BIM5D Web端、项目广联云进行联通，实现数据同步共享（见图2）。

图2 多端口数据联通

（1）BIM5D软件。通过在BIM5D软件中集成全专业BIM模型，并将模型与工程进度、预算、资源、施工组织等关键信息关联。一方面，可以利用BIM5D软件中的碰撞检查功能实现不同专业模型间的碰撞检查，通过BIM浏览器软件实现设计成果的及时获取和在线沟通；另一方面，利用BIM5D软件中的施工模拟功能对施工过程进行模拟，为施工生产组织和协调提供合理的施工流水界面切分，对人力、材料、机械等资源消耗进行优化，提供准确的计划，实现技术、生产和商务的横向综合应用。BIM5D软件应用流程见图3。

图3 BIM5D软件应用流程

（2）BIM5D手机端。对于工程项目中的质量、安全等问题，质量安全人员通过BIM5D手机端（见图4）将现场相关数据进行及时采集和录入，并将数据利用网络上传到广联云的项目空间，其他相关人员可以在BIM5D Web管理舱和BIM5D软件中进行问题查看管理。这减少了项目质量安全人员的数据采集整理工作量，并方便将工程相关问题及时反馈到相关人员进行处理。

图4 BIM5D手机端界面

（3）BIM5D Web端。项目管理人员通过BIM5D Web端（见图5）可随时查看广联云项目空间中的工程数据，包括项目资料、质量、安全、进度、成本等BIM信息。

图5 BIM5D Web管理舱

（4）广联云。广联云是一个面向工程项目的文档管理和多方协作平台，利用广联云作为工程项目BIM数据的云端存储空间。利用互联网技术将BIM5D软件、BIM5D手机端的相关信息上传到此云端存储空间，以打造一个信息共享的工程数据集成管理平台。工程各方可以通过此云端存储空间快速、准确获取其想要的项目进度、质量、成本等各方相关信息。同时，通过确立各自的权限，确保数据的安全性，以满足工程实际应用需要。

3 BIM应用

丽泽金融商务区项目部在项目开展时成立了比较完整的BIM应用管理组织团队（简称管理团队），组织架构见图6，为BIM技术在项目中的应用提供了保证。项目BIM应用组织架构中的成员按照自身职责为工程提供相关的工程数据及进行数据处理工作，保证数据的及时性、准确性。

图6 项目BIM应用管理组织团队组织架构

管理团队在BIM技术实施过程前制定了详细的管理目标和工程实施各阶段的BIM技术应用点。管理团队通过协调项目生产各相关人员的过程参与，确保各BIM技术应用点在工程实施过程中的落地实施，从而协助管理人员为项目质量、安全、成本、进度等方面进行精细化管理。

（1）质量安全问题采集。项目部通过BIM5D手机端利用互联网移动网络技术对施工现场的质量、安全问题进行现场采集、上传、信息共享，打造新的相关问题处理流程，与传统方式相比更加直观、及时、准确（见图7）。

图7 传统方式与BIM方式对比

项目中工长、施工员、质量安全员在进行现场巡检或作业时，将现场发生的问题通过手机移动端（见图8）将问题具体内容及问题发生位置信息以图片、语音、文字备注等形式直接记录、整理并利用互联网上传到云端存储空间。并将问题处理责任分配给相关单位及标注问题处理状态（见图9），实现对问题出现、提交到解决整个过程的实时跟踪。

技术部管理人员通过BIM5D软件或BIM5D Web端管理舱进行实时数据同步，即可获得技术人员通过BIM5D手机端所提交的相关数据。管理人员及时了解工程问题情况并及时给出处理方案，做到现场工程问题发生的第一时间相关负责人能够清晰知道问题的具体内容及处理方法。在项目生产例会中，技术人员通过BIM5D软件和BIM5D Web端管理舱将当前工程质量、安全问题信息、直接负责人信息及问题处理情况进行直观展示，各相关人员快速、准确了解每个问题的具体情况。生产经理依据BIM5D软件或BIM5D Web端管理舱提供的质量安全数据进行下一阶段施工部署。

图8 手机端问题记录界面

图9 责任分配界面

（2）质量安全问题处理过程跟踪。项目部相关管理人员通过BIM5D Web端（见图10）对现场采集的工程质量、安全问题进行实时分析，随时了解工程质量、安全问题的产生情况及变化趋势，从侧面反映工程整体施工质量管理情况。

对工程质量、安全问题的处理情况进行实时跟踪，详细了解各施工单位问题处理进度及工程整体质量、安全的产生、解决情况，确保每个工程质量、安全问题得以解决。为项目管理人员对工程进行质量管控、安全管理提供准确数据支撑。

图10 问题显示界面

（3）工程资料现场查看。项目实施前，通过云端技术，利用BIM5D软件将工程资料（施工图纸、相关工艺规范、施工技术方案等）上传到项目云空间并与对应BIM模型关联。施工实施过程中，现场技术人员可以通过BIM5D手机端对现场施工构件的二维码进行扫描获取相关工程资料，了解施工要求、技术方案等辅助现场施工。

（4）工程进度过程跟踪。项目施工前，在BIM5D软件中根据施工现场划分的流水段将工程BIM模型进行划分，并将进度计划中的计划施工时间信息与相对应流水段模型关联。项目施工开展后，通过互联网技术利用BIM5D手机端将现场实际进度情况及时采录、上传、信息共享。并在BIM5D软件进行数据同步，对各流水段的进度进行直观展示（见图11），为项目进度管理提供可靠依据。

图11 各流水段进展情况

（5）工程成本过程跟踪。利用BIM5D软件及BIM5D Web端中的成本分析功能（见图12），对云端储存空间中的工程成本信息进行分析，得到工程实时资金趋势图及资金、清单、人材机等对比分析表，为管理人员提供最新、最真实的可靠数据，协助管理人员制定科学合理的成本管理方案。

图12 BIM5D Web端成本分析

项目经理、生产经理、工程部经理等各部门管理人员通过BIM5D Web端驾驶舱在日常工作中随时掌握工程项目的质量安全问题及处理情况、工程进度情况、成本分析结果。在生产例会中，技术人员利用BIM5D Web端进行现场各类实时数据的直观展示，使相关人员快速了解当前工程具体情况，提高沟通效率，为做出下一步科学性决策和可行性部署提供准确、可靠的数据参考。

4 应用效果

个流程相比传统方式更加快捷、直观，工程施工过程中的质量、安全问题解决率大幅提升。

（3）有效提高工程进度把控力度。项目通过对工程进度情况的现场实时跟踪，利用互联网技术实现信息及时共享分析。管理人员及时了解工程进度实际进展情况及各流水段间进度的影响关系，为其后期制定相关进度管理方案提供准确、可靠的分析数据。

（4）工程过程成本有效降低。通过BIM技术对现场进行施工顺序预演，对物资、资金使用情况进行分析，确保项目按时完工。利用互联网技术将分析数据进行信息共享，各相关人员可以快速获取工程各阶段相关成本信息，提前做好物资、资金准备，避免因对后续所需物资、资金不清造成准备不足带来的误工或提前准备过多带来物资积压而产生的不必要损失。通过BIM技术与互联网技术的结合有效提高了工程成本精细化管理程度，一定程度上降低了工程总体成本。

丽泽商务区项目通过利用互联网技术将BIM5D软件、BIM5D手机端、BIM5D Web端三者信息打通，搭建了一个信息实时更新、共享的云端储存空间。项目施工过程中，对过程中的质量、进度、成本信息进行及时现场采集并进行系统梳理，为项目各方人员提供了最新、最准确、最可靠的工程数据，取得了以下效果：

（1）工程质量、安全问题采集、查看效率有效提高。与传统工程质量、安全管理方式相比，基于互联网技术与BIM技术打造的新的管理流程更加快捷方便。项目一线人员通过BIM5D手机端可以将现场发生的质量、安全问题快速准确地进行记录提交。问题处理相关人员可以快速通过BIM5D软件或BIM5D Web端获取问题信息。在信息传递过程中，真正做到信息传递及时、无遗漏，问题反映直观、准确，大大提高了对工程质量、安全问题的采集及查看效率。

（2）工程质量、安全问题解决效率大大提高。项目通过互联网技术对工程质量、安全问题的处理情况进行实时跟踪，责任到人。管理人员随时掌握各单位相关问题处理进展及工程项目整体情况，确保工程中各质量、安全问题得以及时解决。整

王安保：广联达科技股份有限公司BIM事业部用户运营部，网络运营总监，北京，100193
许小虎：广联达科技股份有限公司，高级工程师，北京，100193
杨 涛：中国建筑第二工程局有限公司北京分公司项目BIM室，主任，工程师，北京，100060

责任编辑 高红义

基于BIM技术的叶盛黄河公路大桥智慧建造应用研究

■ 赵雪锋 顾龙 刘占省 刘继 林金彪

0 引言

根据国家“一带一路”的顶层战略，多种跨越大江（河）、海峡（湾）的大型桥梁需要建设，推进我国桥梁建设信息化、智能化达到“智慧建造”的建设理念。智慧建造［1-2］，要求工程在施工过程中必须兼顾对环境的保护实现“绿色施工”，即在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学的管理手段和技术的进步，最大限度地节约资源、减少对环境有负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护。建设项目在“智慧建造”［3-4］的理念下至少节约20%的资源消耗和碳的排放，其中施工一线的精细化建造带来的节约可达5%～10%。BIM技术［5-9］作为智慧建造实现过程中的重要技术之一，在21世纪被广泛应用，从应用的范围来说包括建筑、结构、机电、市政管廊、风电塔架以及桥梁建设；从应用的结构形式来说包括钢结构和混凝土等结构。可见，从制造行业衍生而来的BIM技术［10-15］在国家城市的建设中起到了从量到质的改变。BIM技术具有施工过程可视化、参数化、仿真性和信息化等优点，结合桥梁施工特点对BIM技术在叶盛黄河大桥智慧建造中的应用做出研究及探讨。

1 工程概况

叶盛黄河公路大桥项目（简称本项目）起于青铜峡市叶盛西，接北京至拉萨国家高速公路叶盛互通式立交，止于灵武农场一站，接在建的211国道灵武南环西延线和已建成的银川西安高速公路，项目全长10.3 km，其中灵武境内4.3 km，全线采用一级公路标准建设。叶盛黄河公路大桥长1.3 km，桥面宽31.5 m，两岸连接线长9 km，包括主桥、西引桥、东引桥和滩地引桥4个部分共计21跨。桥梁上部结构采用波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁，其全景效果图和整体结构BIM模型见图1。

2 BIM技术应用的必要性

本项目施工内容主要包括道路、桥梁和地下管线等，在施工过程中主要面临以下难点及问题。

图1 叶盛黄河公路大桥整体结构BIM模型

（1）工程量大，工程变更容易引起施工效率低。传统二维设计图纸参数化程度低，当工程变更时，对模型的修改费时费力，不利于模型后期的应用和施工进度的推进；表达内容有限，细度不够，可视化程度较低，不利于工人对构件的加工和安装，施工效率低。

（2）施工环境复杂，施工过程对自然环境影响较大。施工过程受地形、水流、天气和季节等自然地理因素影响较大，同时该工程的施工过程也会对周边自然和人文环境造成一定影响，现场规划和交通流线组织关系的不合理布置将会对施工场地产生不必要的浪费。

（3）施工工艺复杂，技术交底困难。因地理位置及结构本身的特点都会造成一定程度的施工难度，传统施工方案的编制重点在方案的可行性研究和比选上，更多的是依靠工程师和专家的经验与一些施工标准，缺乏对施工过程变故的灵活预见性，故在施工阶段因方案及工艺的不合理引起的工程变更将会造成物质材料的不必要浪费，不利于工程交底。

（4）施工工期要求紧，施工进度管理困难。二维图纸和网络计划式的进度管理是静态的，不能预测、模拟、动态调整整个施工过程，不能直观全面的对整个施工过程进行管理，造成不必要的时间浪费。

综上所述，将BIM技术应用于施工过程中，充分发挥其参数化、可视化和仿真性的特征。施工前按照真实环境对场地仿真模拟，能够从根本上提高施工效率，减少施工安全问题与质量问题，减少对周边环境的影响。并且，将设计和施工阶段中的构件尺寸、材料、用料量等信息关联相应模型，基于模型的参数化技术实现模型动态更新，通过人性化的输入界面，将全桥施工实测数据上传至数据库，通过模型数据与数据库的联动技术，实现利用数据改变模型的高参数化工作方式，最终减少由设计变更带来的工程变更等问题。

3 BIM技术在叶盛黄河公路大桥智慧建造中的应用

3.1 基础模型

3.1.1 地形

在Revit软件中根据勘察阶段提供的地质资料选取关键点，确定其相应标高，从而建立与真实地形相似度较高的地形BIM模型（见图2）。在此地形模型的基础上，对周边环境进行建模，如林区、田区、水流和周边建筑等（见图3）。

图2 地形模型图

图3 周边环境模型

3.1.2 主体

基于BIM技术，根据设计图纸及施工要求建立相应参数化桥梁模型，包括大桥主体、波形钢腹板、预应力和主桥挂篮（见图4）。

3.2 场地布置模拟

在场地模型的基础上，根据施工要求及经验对现场进行布置，合理安排塔吊、库房、加工厂地和生活区等位置，解决现场施工场地平面布置和划分问题，减少不必要的场地浪费，降低对周边环境和居民的影响，实现智慧施工。同时通过与业主的可视化沟通协调，对施工场地进行优化，选择最优施工路线，避免后期方案更改及返工。场地布置模拟见图5。

3.3 施工方案模拟

图4 BIM参数化桥梁模型

图5 场地布置模拟

基于BIM技术对本项目的施工方案进行预演，避免传统施工方案编制过程中出现的平、立面图标书不确定性的问题，施工方案模拟有“静态”和“动态”2种方式。以吊装方案为例，依据方案逐步检查吊车机位与吊装，静态调整，找出最合理的吊装机位，初步排除吊装高度、工作半径不合理的地方（见图6）。在静态模拟的基础上对施工方案进行动态模拟，找出施工过程中潜在的安全隐患提前处理（见图7）。

图6 静态施工模拟（吊车机位检查）

图7 动态施工模拟（碰撞监测

3.4 施工工艺动态展示

本工程存在大量复杂节点，施工工艺复杂（如波形钢腹板施工、挂篮悬臂施工和黄河桥主桥预应力施工），通过BIM技术对项目的重点或难点部分进行可见性模拟，以提高计划的可行性。通过图纸和人工指导施工的旧有工作方式存在以下缺陷：（1）由于交流和理解不当，导致错误施工和返工；（2）二维图纸不能直观表达精细复杂的施工工艺，且图纸修改困难。

基于BIM技术分解具体施工工艺，在Revit平台上建立相关族和整体模型，将模型导入Navisworks、Lumion效果处理后进行方案模拟。由于所有的模型和仿真动画文件可以云储存并共享，实现图纸与模型、模型与实际相关联，动态展示施工工艺，直观了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序，清晰把握安装过程中的难点和要点。施工方也可进一步对原有安装方案进行优化和改善，以提高施工效率，减少工程变更造成的浪费。

3.5 工程进度控制

进度作为工程项目三大管理之一，受施工方案、资源（人材机等）、环）境、地质、天气、管理水平等多种因素影响，其相应的管理技术也在不断发展。从横道图到网络图，实现了工序的优化，但这种二维图纸和网络计划式的进度管理是静态的，不能预测、模拟、动态调整整个施工过程，在施工过程中存在不必要的时间浪费。

为了解决以上施工进度问题，本项目运用了5D-BIM技术将时间和成本维度加载到三维模型上，实现了施工进度的实时控制和动态跟踪优化。首先将project格式的进度计划和BIM模型通过数据接口导入5D平台，在平台上根据进度计划进行流水段的划分，同时将进度与BIM模型相关联，便可实现进度计划可视化模拟，然后在进度模拟的基础上进行进度管理，步骤如下：

（1）将实际进度录入平台与计划进度进行对比，判断提前完工还是延期；

（2）将进度与模型相关联，实时动态、直观地了解施工进程；

（3）基于BIM的施工模拟，统计当前或本阶段的资源、资金消耗情况，这种快速精确的统计可以为进度调整提供依据，有效减少工程重新计量浪费的时间。

4 结论

（1）BIM技术在叶盛黄河公路大桥项目施工中的成功应用，积累了参数化建模、场地仿真性布置、施工过程模拟和进度控制等方面的经验，对以后路桥施工项目管理中BIM技术的应用提供参考。

（2）BIM技术的应用有效解决了叶盛黄河公路大桥施工过程中面临的难点和问题，实现了施工过程的可视化、参数化、信息化的管理及控制。

（3）叶盛黄河公路大桥智慧建造技术的应用实现了绿色施工中节地、节材和节时控制。

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赵雪锋：北京比目鱼工程咨询公司，董事长，北京，100103
顾 龙：宁夏路桥工程股份有限公司，高级工程师，宁夏银川，750000
刘占省：北京工业大学，副教授，北京，100124
刘 继：北京比目鱼工程咨询公司，工程师，北京，100103
林金彪：宁夏路桥工程股份有限公司，工程师，宁夏 银川，750000

责任编辑 李葳