BIM技术在中国铁物大厦项目施工阶段综合应用

(中建八局第三建设有限公司，南京 100097)

1 依托工程简介

某工程位于北京市丰台丽泽商务区，总建筑面积23.25万m2，由两栋超高层主楼、两栋裙楼组成，地下整体5层，A座主楼地上45层，结构高度203.95m，B座主楼地上32层，结构高度149.95m，C座、D座地上3层，结构高度30m。主要功能为国际5A甲级高端写字楼、商业和会议中心，建造标准高，功能复杂，建筑、结构、机电等专业施工难度大。工程建造效果如图1所示。

图1 工程建造效果图

2 BIM技术在工程施工阶段应用目标

1)在项目施工过程中全专业全方位应用BIM技术[1]，辅助解决图纸问题、施工效果展示、管线碰撞、深优化设计、可视化交底、重难点问题解决等[2]；

2)运用BIM平台化技术，通过模拟和协同管理技术提升项目施工阶段质量、安全、工期及成本等整体管理水平；

3)通过BIM技术应用，培养工程BIM建模和应用人才，为企业发展储备BIM人才，提高企业核心竞争力[1]。

3 BIM技术在各专业的应用

3.1 土建专业应用

1)辅助解决图纸问题

各专业BIM建模过程也是对工程设计的复盘，会暴露图纸中存在的建筑、结构、机电、幕墙等各专业冲突及设计不明确的问题，同时也可借助模型立体直观的特点，方便与设计等单位沟通，辅助找到解决问题的思路或方法，如图2所示[3]。

图2 辅助解决图纸问题记录

2)施工效果展示

在项目施工过程中应用BIM技术可视化特点[4-5]，建立工程整体建筑信息模型，方便为参建各方展现项目建设效果，提高沟通效率。特别是在建筑立面效果展示、精装修效果展示和二次砌筑深化方面应用效果良好，充分发挥BIM技术立体、模拟现实技术，有效地减少了施工过程返工，如图3～4所示。

图3 建筑立面效果展示

3)施工模拟及可视化交底

为了更好地协助一线作业工人对工程施工方案的理解，对关键技术有直观的理解，运用BIM技术可进行施工模拟及可视化交底，有效传递相关信息，避免误解，影响工程施工。如图5～6所示。

图5 工程整体施工模拟

图6 柱卡箍应用可视化交底

4)辅助现场平面管理[6]

本工程施工场地狭小，基坑开口线即为用地红线，项目充分利用BIM仿真技术，在项目各阶段综合考虑建筑物、垂直运输工具及各类机械、材料堆场及加工场、临时道路、办公区、水电管线及其他动力管线等排布，对施工现场动态仿真排布，辅助现场平面管理，合理有效利用每一块土地[7]。如图7～8所示。

3.2 钢结构专业应用

1)深化设计

通过Tekla Structures软件虚拟仿真技术建立钢结构施工阶段构件及节点深化设计模型，并对模型进行优化设计，特别是梁柱接头、多杆件交接部位等复杂节点进行仿真模拟，在保证满足设计要求的前提下充分考虑实际施工各专业配合和施工需要，极大地减少施工难度和避免返工。利用BIM软件可将模型转化为构件加工图和施工图纸，指导工厂加工和现场施工[8-9]。如图9～10所示。

图7 辅助现场临建布置

图8 辅助主体结构施工阶段现场平面布置

图9 裙楼大跨度复杂屋盖钢结构深化设计模型

图10 复杂节点深化设计

2)模拟施工过程

针对工程为超高层项目，钢结构含量大，施工复杂的特点，对关键工序及做法进行模拟，更好地方便操作人员理解和掌握，对关键的主楼钢管混凝土外框柱安装和浇筑、外框钢结构梁安装等工序进行仿真模拟，清晰直观地反应操作过程和控制要点[10-12]。如图11～13所示。

图11 外框钢管柱吊装模拟

3.3 机电专业应用

1)碰撞检测

根据设计图纸建立项目各专业整体模型，利用Navisworks软件进行管线碰撞检测，形成碰撞检测报告，根据报告找出存在问题的部位，查看模型，在满足设计要求的前提下，调整各管线布置，最大限度的避免施工过程可能存在的因工序和标高等问题返工，保证工程施工的顺利推进[10，13]。如图14～15所示。

图14 碰撞检测发现的存在问题部位管线排布

图15 调整后管线排布

2)优化管线及设备加工

通过BIM技术形成管线综合排布平面图、三维轴侧图、剖面图等，结合定位分析，可方便的将模型转化为管线加工图，为管线预制、非标设备加工提供详细图纸，减少现场工作量，提高工厂化作业水平。如图16～17所示。

图16 局部地下管线综合排布平面图

图17 局部管线综合排布剖面图

3)机房深优化设计

本工程功能复杂，存在大量机房，包含大量设备和管线，多专业交叉，施工工序较多，是最能体现工程机电安装水平的部位，也是工程创优的重中之重。通过BIM技术可预先对机房内设备、管线等进行综合排布，并模拟其施工过程，考量其最终完成效果能否满足创优要求等，极大地促进机房施工质量。如图18～19所示[14]。

图18 制冷机房设备管线BIM模型图

图19 制冷机房内部模型图

3.4 幕墙专业应用

1)辅助深化设计

利用BIM技术进行幕墙深化设计，明确幕墙与结构连接节点、幕墙单元体分块大小、接缝处理、外观效果等，出具加工图纸，用来指导加工和现在安装[15]。如图20～21所示。

图20 幕墙与结构连接节点

图21 幕墙单元体分块深化设计

2)复杂曲面幕墙造型深化

本工程裙楼幕墙外观为多曲面几何形式，造型复杂多变，运用犀牛软件强大的曲面造型功能，对弧形幕墙进行三维建模、划分幕墙表皮分格、进行曲率分析、划分幕墙板块。同时配合Grasshopper插件，提取加工、安装数据，实现模型分析参数化。如图22～23所示。

图22 裙楼幕墙模型

图23 提取加工安装数据

3.5 计量计价专业应用

本工程广泛运用BIM技术进行工程计量计价。在施工过程中，利用Revit和广联达BIM软件建立全专业BIM信息模型，配合进行钢筋翻样、复杂节点的优化等，促进现场施工精细化管理。同时，利用建立起的计量计价模型，形成工程量清单、核算工程量和工程造价，极大地促进了工程物资及商务合约管理[16]。如图24～25所示。

图24 工程计量计价专业模型

图25 形成工程量清单

4 BIM技术平台化运用

本工程通过与合作单位共同研发，推广使用BIM平台化技术，从现场工作协同、进度、质量、安全、材料等各方面进行管理，极大地提高了现场施工效率。

4.1 BIM+VR技术

工程设置了VR虚拟现实体验馆，结合BIM建筑信息模型，对现场实际场景虚拟再现，模拟行为安全事故和施工工艺、施工工序，通过“BIM+VR”技术逼真的展示出来，达到对工人安全教育、技术培训、交底的目的。如图26所示。

图26 VR虚拟现实体验

同时，利用BIM+VR技术模拟建筑设计效果，将室内装饰效果逼真的展示出来，在样板施工前，判断是否符合要求，减少返工。如图27所示。

图27 建筑设计效果模拟

4.2 BIM+全息投影技术

工程设置全息电子沙盘，结合BIM技术，直观的展示工程建造过程和关键施工工序，有效地帮助施工管理人员了解和掌握项目建造方法，辅助项目管理。如图28所示。

图28 BIM+全息投影技术

4.3 BIM+二维码技术

本工程钢结构达到2.3万t，各类构件多，管理难度大，项目通过利用BIM管理平台将模型中各构件信息制作生成二维码，构件出厂时即粘贴在构件上，在施工材料制作、运输和安装阶段，通过二维码去集成更多的信息，实现构配件制作信息、物流信息、安装信息与设计信息的融合，大幅提高工程材料和施工管控水平。如图29所示。

图29 BIM+二维码技术应用

4.4 BIM+进度管理

本工程合同工期紧，任务重，过程节点考核多，为保证工程顺利履约，项目利用BIM管理平台将进度计划、责任人与BIM模型相结合，对工期节点进行分级预警，并实施考核，促进现场生产效率的提高。截至目前，各工期节点均提前完成。如图30所示。

图30 BIM+进度协同管理应用

4.5 BIM+质量、安全管理

本工程质量目标为争创鲁班奖，安全目标为AAA级安全文明标准化诚信工地，质量安全目标高。为保证合同目标的顺利实现，项目利用BIM管理平台将现场质量、安全问题进行协同处理，问题发现人将问题照片及相关信息描述利用手机端软件录入BIM管理平台，限定期限指定落实责任人，问题整改完成后，相关责任人通过手机端软件反馈相关信息。

5 总结

本文结合工程实例，详细介绍了BIM技术在中国铁物大厦项目施工阶段的综合应用场景和方法，通过实践证明，极大地提高了工程管理水平，有效地辅助解决工程施工中的一系列重难点问题，取得了良好的应用效果，可为后续类似工程提供一定的参考。