BIM技术在项目工程全生命周期运用

张军 符想

摘   要：文章以南京协泰科技大厦为例，利用BIM技术对工程从设计阶段，施工阶段以及运维阶段进行全生命周期运用。在设计阶段采用Revit软件对项目模型进行节能分析和节能设计，并对项目全专业模型进行碰撞检查，对图纸进行二次深化。在施工阶段对项目大楼进行进度模拟和可视化管理，以缩短工期、节约成本。最后，在项目运维阶段建立信息化平台，保证建筑大楼经济效益，延长项目生命周期。

关键词：BIM;信息化;全生命周期

1    工程概况

南京协泰科技大厦位于南京市建邺区新城科技园云龙山路西侧，用地性质为科研设计用地，容积率≤5.0。规划总建筑面积为50 160.4 m2，地上总建筑面积36 800 m2，地下总建筑面积13 360.4 m2。工程结构形式为框筒结构，地上23层、裙楼3层、地下2层，其中一层为入口大堂，2～3层为研发展示中心，4～22层为研发中心，23层为会议中心。建筑类别甲类，其中节能设计达65%，建筑高度94.85 m。

2    BIM技术在设计阶段的应用

2.1  项目可行性分析

项目可行性分析是指在土地资源和市场分析基础上，通过建设规模、项目产品方案主要采用的建筑材料和工艺、项目的投资回报、投资额及投资市场，对周圈产生的社会效益等的研究和论证，拟定项目建设方向[1]。

协泰科技大厦在项目可行性分析阶段，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）平台，通过渲染功能可以模拟建筑外观效果、项目绿化效果等。根据模型进行区域功能划分以及建筑租售区域的明确，根据区域的差异性可以对项目的用材进行详细的统计，对成本进行可靠的评估，判断大厦的综合效益。

2.2  方案论证

采用Autodesk infrastructure modeler软件对协泰科技大厦建立规划信息和三维模型，初步确定规划设计阶段，并对大楼建筑总平面设计，建筑、结构、机电、排水等专业设计的进一步管理。整个方案论证的过程对协泰科技大厦的建筑安装成本，工程质量、投资、进度，建筑施工完毕后的使用效果和经济效益以及建筑运维成本起着至关重要的作用。

2.3  图纸阶段

此阶段在建筑、结构、机电、排水等专业协调统一的基础上，进行深化设计。传统的二维图纸设计使得各个专业的图纸由于沟通不一致导致“专业打架”问题，例如管道线路与结构碰撞，洞口预留错位，关键部位设计缺失等一些设计漏洞。这些漏洞往往很难在二维平面图中发现，直到工程开始实施会产生大量的设计变工，对工程的工期、成本和项目使用产生很大的影响。

协泰科技大厦项目采用Autodesk Revit软件进行项目大楼全专业的三维模型建立，重点解决施工中管线综合和其他专业冲突问题，以及设计阶段图纸不合理过程，Revit软件强大的计算能力能够快速完成大型项目的检测问题，在满足设计施工规范的条件下，最终实现零碰撞，减少不必要的设计变更，加快后期的施工过程。

经过Autodesk Revit软件的运行，协泰科技大厦项目轻易检查出模型中的碰撞点以及设计部分当不合理的部分，进行前期的设计变更。

其中，设计存在表达深度不够现象，如高层主体屋面排水组织不详，标高屋面未见排水纵坡设计，诸如此类的设计变更共计16处。

2.4  节能分析

本工程建设维护结构、地面和地下室外墙、窗（包括透明幕墙）均采用节能构造，使用泡沫玻璃和岩棉板等保温材料保证结构热工性能。采用Autodesk Revit软件对工程项目建立可视化模型，通过地图搜索项目建设地的地理位置，输入当地的天气情况，输入加热设计温度、晴朗数。

在场地输入选项中设置项目在场地中的方向和位置，以及相对于其他建筑物的方向和位置。之后利用软件对建筑模型周边环境进行模拟，得到能源系统消耗情况和热工分析，优化设计参数。同时对软件的分析结果结合节能材料的特性和成本优化模型节能材料的选取，提高自然资源的利用率。根据计算，可以得到整个工程的窗（包括玻璃幕墙）的可见光透射比、可开启面积比。

3    BIM技术在施工管理阶段应用

根据协泰科技大厦项目特点，基于设计阶段提供的三维模型，对施工阶段的BIM模型进行进一步的深化、4D进度管理、工程量提取、施工模拟以及模型可视化管理等，实现基于BIM技术应用的项目精细化管理。施工阶段是多方协调的阶段，通过BIM平台的进一步建立，有效提高多方沟通效率，确保工程减少返工，达到提高质量缩短工期的目标。

3.1  施工图深化及3D交底

设计模型在施工图、现场施工工艺、施工要求、施工规范的基础上进一步的优化，通过Autodesk Revit软件检查土建专业中梁、柱、板、墙体与机电、暖通、给排水管道之间碰撞点[3]，并根据碰撞点情况对管线综合进行深化设计，其中屋顶排烟风机出口段用风管拉至外墙边，与正压系统进风口相对位置进一步优化，保证采风安全。正压风井与排烟井相邻，砖墙分隔，补充明确防漏措施。地下一层和地下二层水泵接合器出户管进行调整，调整增加DN150消火栓管、DN150喷淋管。

3.2  虚拟施工及4D进度管理

根据项目大楼总进度计划表，采用luban MC按照各专业工作进行虚拟施工，查看施工过程中时间所对应的工作段是否冲突。经过施工模拟对工程进度计划进行微调，主体混凝土结构与水电、暖通、消防预埋工作同时进行，其中1～20层塔楼主体结构施工全部完成花费了223 天，与此同时水电、暖通、消防预埋工作也全部施工完毕。BIM技术的应用对项目施工阶段的优势有如下几点：（1）在施工模擬的过程中发现施工中的技术难点和安全隐患，提前发现问题，提高施工人员与设计方的沟通效率，保障了施工安全。（2）优化了施工进度，提高施工效率缩短工期，节约成本。（3）对施工现场有更好地把控，科学堆放物料，保证大型器具的安全进场以及线路的合理规划。

3.3  三维可视化管理

根据项目大楼的施工情况，对整个项目进行三维可视化管理，以漫游形式展示协泰科技大楼的内部建筑、设备管道、给水排水等情况。一方面，项目的三维可视化管理展示建筑的细节部分，增加视觉效果;另一方面，有助于项目负责人在施工过程中发现建筑内部不匹配的情况进行及时更正。

4    BIM技术在运维阶段应用

南京协泰科技大厦作为研发中心大楼，在竣工验收合格后迅速投入使用，根据建筑内部户型进行不同类别的租售以及大楼日常物业维护管理，此阶段即为工程项目运营维护阶段。项目运行维护阶段在项目全生命周期中时间和成本占比最长，只有采用有效的运营管理工作方法，才能延长项目的寿命。基于BIM技术的项目运营维护管理充分发挥了大数据和信息化管理优势，主要体现在以下几个方面：（1）完善建筑信息模型，達到建筑信息统计与建筑使用状态同步更新，并对建筑内部设备进行实时健康监测，保证建筑设备功能正常运转。协泰科技大厦作为科研设计用地，建筑内部的科研设备以及资料情况至关重要，进行信息的实时更新不仅能够保证产品项目研发的准确性，还能保证建筑大楼的安全性。（2）对建筑租售盈利项目信息进行把控，实现建筑项目资产信息化管理，完成项目资产实施更新，提高建筑项目的经济效益。（3）南京协泰研发中心大楼高为94.85 m，一旦发生紧急事故会对项目大楼的研发成果以及建筑内部的人员造成巨大的伤害，利用BIM技术在运维阶段进行地震、火灾等应急方案的规划和模拟，可以有效地降低风险，保证建筑项目人员和财产安全。

5    结语

BIM技术在建筑项目全生命周期过程中的运用已经成为一种趋势。2019年4月1日，建筑信息模型技术员成为人社部发布的新职业之一，预示着将来建筑行业向高科技、信息化、结构升级方向发展。现阶段BIM技术在建筑项目全生命周期过程中的应用还处于初级阶段，受地方建筑行业发展水平良莠不齐的限制，国内BIM技术的全生命周期过程推广还存在以下问题：（1）BIM技术缺少系统化平台以及规范化的标准。（2）BIM技术全生命周期运用所涉及的软件出现部分文件接口不兼容的情况。（3）BIM技术全生命周期应用在一二线城市较为成熟，地方差异大。BIM技术在项目整个生命周期中的优势显而易见，随着建筑行业在信息化方向不断地发展，相信不久的将来，BIM技术将会更深入、更全面地在项目全生命周期过程中应用。

[参考文献]

[1]宋麟. BIM在建设项目生命周期中的应用研究[D].天津：天津大学，2013.

[2]马少雄，李昌宁.BIM在某工程施工管理中的应用[J].施工技术，2016（11）：126-129.

[3]浦红娟. BIM技术在工程造价管理中的应用研究[D].郑州：郑州大学，2017.