雄安市民服务中心全生命期BIM应用

(中建三局集团有限公司，武汉 430064)

1 工程概况

1.1 项目简介

雄安市民服务中心项目位于容城县小白塔村东，南侧与荣乌高速相邻。项目总占地面积242 449.35，总建筑面积102 105，由8栋单体建筑组成。项目承担着雄安新区政务服务、规划展示、会议举办、企业办公等多项功能，是雄安新区面向全国乃至世界的窗口，也是新区功能定位与发展理念的率先呈现。

1.2 工程特点与难点

(1)雄安市民服务中心采用的是国内首例联合投资人模式(UIP模式)。在该模式下，联合投资人集投资人、建设者、运营方于一身，打破了“投资人不管建设、建设者不去使用”的传统模式。可以发挥BIM在全生命期过程应用的最大价值。

(2)雄安市民服务中心采用了多项国内先进技术，如：地源热泵系统、模块化天窗系统、装配式成品隔墙系统、集成模块建筑、雨水花园、园区综合管廊等。项目装配率较高，应用BIM技术可以有效指导构件的生产、加工、运输与安装[1]。

(3)项目工期仅112天，工期紧且经历冬施。项目通过建立全生命期BIM模型，引入智慧建造平台[2-3]，采用数字化预制加工[4-5]，提高项目管理效率，保证了工期。

图1 雄安市民服务中心园区效果图

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

(1)项目通过建立全生命期基于BIM的数字模型，为雄安新区提供基础数据，依托雄安云，建设首个打破数字壁垒的块数据平台，通过万物互联，打造交互映射，融合共生的数字孪生园区[6-7]。

(2)以BIM及智慧建造应用打造绿色生态宜居新城区、创新驱动发展引领区、协调发展示范区、开放发展先行区、创新发展示范区。

(3)项目设计阶段，集成进度、成本、资源等信息，实现多维虚拟施工与优化，提升设计可行性。

(4)深化设计阶段，集成单专业深化设计与多专业设计协调，减少设计变更与返工，实现资源节约。

(5)施工管理阶段，应用模型信息集成应用平台，支撑项目总承包管理，实现多专业、多参与方的协同工作，发挥建筑信息模型(building information modeling,BIM)在项目建造中的巨大优势。

(6)运营维护阶段，集成BIM与物业运维管理系统，实现数字园区集成交付[8]。

2.2 BIM组织架构

雄安市民服务中心项目建立以中海地产集团有限公司、中建三局集团有限公司、中国中建设计集团有限公司、中建投资基金管理有限公司组成的中建联合体作为项目的联合投资人。中建设计集团作为设计总承包单位负责设计阶段BIM模型的创建及整合，中建三局集团有限公司作为施工总承包单位，向上承接设计阶段BIM模型，经过BIM模型的深化与施工信息的添加向中海地产集团有限公司传递运维阶段BIM模型。

在项目实施过程中，每个单位设置专门的BIM或信息化部门负责项目的BIM技术应用，对内实现各部门信息的综合，对外提升建筑信息传递的效率，形成一条完整的工作链，将项目的图纸信息与生产、进度、质量、成本进行结合，实现高品质建造。

以施工总承包团队为例，组建以项目技术总监为首的BIM管理团队，对接各设计单位汇总整理设计BIM模型，制定BIM实施方案，明确BIM工作目标，完成项目BIM工作的整体协调管理工作，并将竣工模型与现场施工质量数字化记录成果提交运维管理团队[9-10]。

2.3 BIM实施方案

(1)成果一致原则

项目在开工前期已经制定《统一BIM技术措施》、《管线综合规则》、《轻量化模型导出及设置指南》、《BIM交付深度要求》等BIM实施方案，保证各方模型的命名、颜色、材质、拆分等统一。

(2)实体建筑与虚拟建筑同步的原则

在施工过程中，各参建方保证模型与实际建造的同步性。及时将现场所产生的设计变更、现场变更单等内容体现在BIM模型中，保证BIM模型与实际建筑的同步，做到“数字孪生”。

(3)工作职责划分

在项目实施过程中，坚持“谁施工、谁建模”、“谁建模、谁负责”的原则。将BIM模型管理应用工作与项目施工合同、项目施工人员相挂接。保证建设过程模型与实体建筑的一致性。

图2 雄安市民服务中心项目管理组织架构

2.4 BIM软硬件环境

(1)硬件环境：BIM应用采用高端台式机与移动工作站，其具体配置如表1所示[11]。

(2)软件环境：BIM应用主要软件名称、版本及用途如表2所示[12-14]。

3 BIM应用

3.1 BIM建模

本项目根据BIM应用目标，制定各专业BIM模型命名规则、建模细度、配色方案等建模标准，并根据建模标准结合进度，创建全专业的施工图模型、基于施工图模型的深化设计模型、施工应用模型及竣工交付模型。

项目整体BIM模型如图3所示；BIM建模范围及各专业BIM模型细度要求如表3所示。

图3 雄安市民服务中心整体BIM模型

BIM交付成果包括应用过程成果及最终成果[15]。

BIM应用过程成果：提交各阶段BIM模型以及相关资料成果，包括深化图纸(如钢结构深化加工图)，复杂节点模型、3D大样图，施工方案模拟资料(包括方案模型，方案模拟演示动画或视频)。对于各专业内、不同专业间的碰撞检查，提交检查报告，优化建议。对于设计变更，提交变更模型，变更前后对比资料及相关信息。

BIM应用最终成果：收集整理并整合各专业BIM模型，形成项目竣工BIM模型，交付业主。竣工BIM模型包括产品、构件、材料以及建造信息，产品信息如专业分包各设备规格、型号、生产厂家、生产日期、相关设备参数等；构建信息如主体梁、板、柱等的几何尺寸、混凝土标号、工程量等；材料信息如规格、型号等；建造信息如施工流水段划分情况、建造日期等信息。

3.2 BIM应用情况[8]

3.2.1 项目设计阶段

(1)基于BIM的设计辅助

1)BIM辅助图纸会审及优化：建模过程中，随时发现并记录图纸问题，并以BIM模型为媒介进行图纸会审和优化，减少后续变更。

2)基于BIM的深化设计：项目将各专业模型整合后进行碰撞检查，快速发现专业间的碰撞问题，提高机电综合管线排布、钢结构构件深化设计等工作的效率与质量。同时为项目复杂节点做深化设计服务。本项目能源中心机电管线比较复杂，利用BIM技术进行管线综合及能源中心泵房的深化设计，极大的提高了深化设计的速度和质量[16]。

拓展使用”BIM+”系列应用，如BIM+VR、BIM+三维扫描、BIM+3D打印、BIM+二维码技术、BIM+GIS技术等新技术应用。

图4 BIM+GIS模型整合

3.2.2 项目施工实施阶段

3.2.2.1 智慧建造系统创新应用

采用中建自主研发的智慧建造系统包含全景监控、进度管理、质量管理、安全管理、物料管理、环境管理、劳务管理、工程资料等多个模块，以信息化的手段管理项目建设的整个建造过程，以一个大数据中心为枢纽，承载项目建设的所有工程数据，打造建造过程的环境、数据、行为三个透明。最终实现资源数据的全面共享。

图5 智慧建造系统web端

图6 智慧建造系统移动端

(1)进度管理

进度计划与模型相关联根据实际情况及各工序穿插逻辑关系，编制施工进度计划并与BIM模型相关联，施工员每日进行现场实际进度的填报，对施工滞后工序在智慧建造平台上进行预警：

1)节点启动预警：关键节点或者里程碑节点可以通过设置关注度进行不同层级的预警；通过不同的颜色进行节点启动的集中的预警分析；

2)节点完成预警：关键节点或者里程碑节点可以通过设置关注度进行不同层级的预警；通过不同的颜色进行节点完成的集中的预警分析。

3)质量安全管理

基于BIM的智慧建造平台系统中录入质量安全管理的规定，项目质量安全管理人员能够通过平台完成质量安全部门的日程工作，质量安全管理的表单能够通过BIM模型参数相互关联。质量安全巡检及过程检查借助BIM模型进行现场定位。设置工程质量安全隐患、重点部位锚点。定时提醒巡查制度。

4)环境管理

项目通过物联网技术，采集项目环境、能耗、监测的实时数据，通过对数据进行分析，实现对现场环境的综合管控。

5)物料管理

实时汇总和展现钢筋、混凝土、砂石等主要材料从开工到现在为止累计收料情况和累计消耗情况。实时汇总和展现钢筋、混凝土、砂石等主要材料当月的收料情况和发料情况。实时汇总和展现主要构配件当月的收料情况和发料情况。实时汇总和展现主要构配件当月的运输状态。

6)劳务管理

劳务实名制。显示项目实名制工人当前总数以及累计进场的工人总数。分包单位考勤：统计分包单位劳务人员出勤人数，便于管理人员掌握分包单位对工人的管理情况，避免分包单位管理不善、工人迟到、旷工的情况。工人考勤。汇总展示现场实时工人人数及班组出勤人数，可帮助管理了解每个队伍、班组当前进场人员情况。帮助管理人员动态监控在场劳务人员变化，掌握人数变化趋势。

7)全景监控

通过移动端、PC端远程监控施工现场情况及施工进度, 直观了解各区域的详细状况，跟踪生产进度，检查工人的工作状态。发现安全隐患并及时处理，最大限度地确保工人的安全，减轻灾难带来的损失。

(2)基于BIM的移动数字化加工

本项目在机电管道制作安装过程，引进了基于BIM的移动式数字化预制加工厂。

移动式数字化预制加工厂将成套预制加工设备安装在集装箱内，根据需求快速的部署到选好的场地，在最短时间内形成预制加工能力。本项目预制加工设备为管道切割、管道坡口、管道组对及管道焊接四道工序，配以自行式龙门起重机，形成流水作业，提前预制。

通过管道预制软件实现预制管道建模、生成管道安装平面图、生成管道单线图、生成预制管段图、生成设备材料明细清单、统计预制及现场焊口数量等；从三维BIM模型产生的各种材料表，可以帮助项目更好地进行材料控制，有助于及时开展材料集中采购，避免浪费；从三维模型产生的焊接工程量，可以计算加工周期及现场焊接时间，便于项目施工进度的整体安排。

(3)基于BIM的装配标准化

本项目企业临时办公区为装配式集成房屋[17]。利用BIM软件，建立建筑、结构、水、暖、电、精装各个专业的BIM模型，进一步细化建筑、结构及各专业在方案设计阶段的协同，达到完善建筑、结构设计方案的目标。施工深化设计阶段利用BIM建立构件标准化拆分模型：

图7 管道预制加工

1)标准化户型;

2)预制构件拆分标准化设计;

3)预制集成房屋节点标准化设计;

4)各专业整体模型融合的单个集装箱BIM模型,包含：结构、建筑、装饰、机电等专业。

图8 集成房屋标准模块BIM模型

3.2.3 项目运维阶段

(1)基于BIM的数字园区运维

雄安市民服务中心运维阶段采用中国建筑自主研发的SOP-BIM运维管理平台，实现运维期间对整个园区的智慧运维管理[18]。

项目通过SOP-BIM运维管理平台，配合智能传感设备，对园区的人车流量、温湿度、设备运行及保养维修情况、房屋空置率、物业工单、水电能耗、停车场使用情况等实现智慧运营管理。

4 BIM应用效果

4.1 智慧建造平台应用

采用中建自主研发的智慧建造系统以信息化的手段管理项目建设的整个建造过程，以一个大数据中心为枢纽，承载项目建设的所有工程数据，打造建造过程的环境、数据、行为三个透明，实现了对项目建造过程的进度、质量、安全、环境、劳务、物料的全面管控，使现场建筑垃圾减少约80%。

图9 雄安市民服务中心SOP-BIM运维管理平台

图10 系统能耗统计分析统计

4.2 基于BIM的移动数字化加工厂的应用

移动数字化预制加工厂可在最短时间内形成预制加工能力，且可以减少恶劣天气的影响，配备以自行式龙门起重机，形成流水作业，采用自动焊接设备大大提高焊接质量和效率，自动焊的速度为人工的4～6倍，达到每小时15～20m；焊接质量至少达到15年工龄焊工的水平，有效地保证了项目的工期及履约。

4.3 基于BIM的深化设计

应用BIM技术进行机电管综深化设计及精装修点位排布，通过参照优化完成的机电管综模型就行二次结构机电洞口的预留。避免了二次结构的二次开洞。提高了深化设计出图效率，降低了现场的拆改和浪费。

4.4 拓展使用“BIM+”系列

BIM+VR的使用是精装修效果更直观的展现，运用三维扫描技术校核现场施工完成的钢结构、机电等专业内容与图纸模型的偏差和冲突，及时沟通解决，为内外装深化设计工作提供准确的依据。将BIM模型与二维码技术链接起来，实现了材料的实时追踪和现场质量安全的协同管控。

4.5 BIM运维

通过SOP-BIM运维管理平台，配合智能传感设备，对园区的人车流量、温湿度、设备运行及保养维修情况、房屋空置率、物业工单、水电能耗、停车场使用情况等实现了智慧运营管理。

5 总结

5.1 实践创新

(1)创新使用智慧建造管理平台，以一个大数据中心为枢纽，承载项目建设的所有工程数据，实现了对项目建设过程中的进度、安全、质量、环境、劳务、物料、工程资料的全面管控，是目前阶段建造管理技术的一次创新。

(2)基于BIM的移动数字化加工厂的使用，使管道焊接提高了4～6倍，焊接质量可达到15年工龄焊工水平。

(3)通过BIM模型的综合应用，严格按照预先制定的建模标准，除直观展示外，还用于图纸会审、碰撞检查、深化设计、3D打印、三维扫描等。提高了深化设计速度，推动项目履约。

(4)通过BIM运维系统，关联智能数据采集设备(如：智能电表、智能水表、智能燃气表等)，利用采集到的数据，开展运维阶段对园区人车流量、温湿度、设备运行、能耗分析等智慧运营管理。

5.2 展望与思考

(1)BIM模型是BIM应用的基础，模型细度及创建质量直接影响着BIM的应用深度及其应用价值。但精细的BIM模型会花费大量的精力，因此工程前期需充分理解设计意图，掌握工程重难点，明确各专业BIM应用需求。针对不同应用需求制定BIM建模标准及实施规程，确保各专业模型应用价值的最大化。

(2)目前市场上BIM模型轻量化的引擎还有待优化，当加载大体量园区、多单体、全专业的情况下，解析能力较差，还需要行业进行改进。

(3)BIM全生命期应用需要做到全阶段、全部门、全专业参与，以合理的组织为基础，提高项目人员的参与度，才能发挥其真正价值。

(4)目前运维期BIM相关的数据和技术标准均不完善，还需要继续研究数据存储标准，提高数据的利用效率。此外，如何有效的将施工阶段冗余的数据进行分离，精准提取运维所关注的内容，仍需大量的实践和探索。