EPC模式下BIM全过程实践——以南京江北新区人才公寓(一号地块)为例

汤昱泽 孙昱晨 于 江 唐觉民

(南京长江都市建筑设计股份有限公司，南京 210002)

引言

早在国家“十二五”、“十三五”发展规划中，国家多次强调了发展工程总承包、加强建筑信息化的重要战略。近年来，住建部及各省市相继发布政策，积极推进EPC和BIM技术。2015年6月国务院印发《关于同意设立南京江北新区的批复》，江北新区正式成为江苏唯一的国家级新区。在大力推动江北新区的高速发展的同时，也对工程建设的质量提出了新的要求，在此背景下，EPC管理模式和BIM全过程应用作为项目管控的有力抓手，在许多建设项目中得到了广泛的应用。

1 项目概况

南京江北新区人才公寓(一号地块)项目占地面积约5.96万m2，总面积为23.25万m2，是江北新区第一个以设计为龙头的EPC管理项目，于2018年4月正式启动，计划于2020年10月完工； 本项目是2018年度住建部、江苏省、南京市建筑产业现代化示范项目，同时也是江苏省首个获得绿色三星、健康三星双标识的项目。其中，项目3号楼采用了装配式组合结构，是百年住宅的试点示范； 12号楼社区服务中心采用装配式木结构体系，是江苏省首栋木结构零碳建筑。项目全过程依托BIM技术，进行设计和施工管理。

图1 江北人才公寓一号地块项目

图2 BIM+EPC模式与传统模式对比

图3 依托BIM的项目管理机制

2 BIM整体实施框架

2.1 BIM+EPC打破传统模式下的局限性

传统EPC模式下，信息化程度较低，业主对项目监管缺乏手段和方法； 同时EPC承包商责任压力大，整体成本不易控制。传统的BIM应用模式下，BIM会存在较多应用瓶颈，协同率不高，业主设计施工两头抓，管控困难； 设计BIM、施工BIM相互割裂，数据模型的价值不易延续，最终BIM成为“空壳”。BIM+EPC的模式较好地“继承”了各自的优势，可以让BIM应用贯穿全过程，并成为各参与方得力的工具，解决各方面问题，真正实现风险共担、利益共享。

2.2 BIM全过程应用的目标和解决方案

项目初期，为更好地落地项目实施，制定了4点BIM应用目标：

(1)通过应用BIM来实现全过程的监管，全方面提高项目的质量；

(2)提高协同效率，高效解决设计问题，并结合其他设计点进行设计创新；

(3)实现数字施工、数字建造，有效管理施工现场的质量、进度、成本、构件等；

(4)全过程信息数据的录入和对接，做到项目图纸、数字孪生模型、平台存档成果的数字同步交付。

同时，我们又提出了三个“统一”解决方案：

(1)统一BIM平台:应用协同平台和施工管理平台推进BIM全过程实施。项目通过BIM模型、平台对接各个团队及部门，成为项目管理的有效抓手。

(2)统一整体规划：包括统一的项目标准、族库标准，设置统一的模型样板参数，确保模型搭建的统一性、规范性；

(3)统一BIM模型：全过程一版模型，在一版BIM模型中进行优化、深化，把BIM的价值从设计延续到施工、竣工交付、运维管理；

明确BIM应用目标，并且制定了统一规划、模型和平台的解决方案后，再根据本项目情况和特点，建立以BIM为中心的管控流程和分工职责，形成有效的管理机制(图3)。

图4 基于协筑平台设计阶段流程架构

图5 项目地下施工预留与设计BIM管综模型

3 BIM重点应用

3.1 EPC模式提高BIM应用质量

EPC模式中，打破了传统的设计流程，总包方很早就参与到项目过程中(图4)，BIM也打破了传统的设计BIM、施工BIM的壁垒，协同应用更加整体。项目全过程依托协筑协同平台，帮助项目的文档、任务、图纸、模型管理等。设计方、施工方较早进行沟通和互动，可以前置大量问题，以管线综合为例，存在以下优势：

(1)前置设计问题：施工方较早介入，规避施工、安装难点，减少设计变更，有效控制整体成本。

(2)降低材料成本：结合施工安装建议，合理进行梁、板开洞及管线布置，控制材料消耗。

(3)优化施工组织：优化施工安装的组织顺序，合理的排布管线，确保安装过程的有序进行，保障项目进度实施。

本项目地库有较高的净高要求，大量管线需要穿梁设计，施工方前期的介入，有利管综优化操作，避免后续返工(图5)。

3.2 BIM与装配式技术应用

项目全区域应用装配式技术，各楼预制装配率如表1。

表1 预制装配率表

项目总计包含10大类(预制内剪力墙、预制外剪力墙、预制叠合板、预制楼梯、预制阳台、预制凸窗、预制空调板、预制阳台隔板、预制填充墙、预制外挂墙板)、223种不同种规格预制构件(不包含12#楼木结构预制构件)。这对预制构件的设计、生产提出了很高的要求，BIM技术的应用对项目中预制构件质量把控起到了至关重要的作用。我们建立对应BIM构件库，从族分类、族命名、族参数三个角度规范BIM预制构件。参照项目模型标准以及国标《建筑信息模型设计交付标准》，搭建预制构件模型到G3深度，并保证项目构件信息的有效录入。拆分标准层预制构件，进行预制装配率计算； 核查深化设计问题，出具准确的净量。

同时，装配式建筑“设计、生产、装配一体化”过程中，信息传递非常重要，我们通过BIM5D管理平台构建跟踪系统模块将BIM模型中的构件信息通过二维码直接传送给生产厂家，帮助厂家进行物料采购、模板加工、生产控制、构件质量控制、库存和运输等信息化管理。在现场对预制构件的监管核查，保证预制构件有序、准确进入施工场地。

项目采用了工业化内装的手段，设计了集成式的厨房和卫浴。通过BIM模型对吊顶空间、地面空间、墙面夹层等进行模型深化，确保模块化的卫浴、厨房在生产加工过程中不出现设计问题。通过完善了墙面、地面、天花板等材质和效果，对装修模型进行渲染并可用于VR可视化展示。

(b)构件信息录入

(c)单一构件(飘窗)出量清单

(d)出具预制装配率

(e)构件跟踪和构件现场管理图6 BIM与装配式建筑的应用

(a)一体化卫浴、厨房的BIM深化模型

(b)装修BIM模型(VR体验模型)图7 BIM与集成式卫浴、厨房、装修的应用

图8 BIM与机电竖向分离技术

图9 GRC构件模型和实体

3.3 百年住宅与BIM创新设计

项目三号(3#)楼是新一代百年住宅的示范项目，获得包括绿色三星标识、健康三星标识等多项标识和专利。项目预制装配率超过80%，采用钢结构+混凝土核心筒结构体系，致力于建设新时代2.0建筑。3#楼包含了大量的设计创新点，例如：可变建造技术、竖向机电分离技术(智慧树理念)、高效节能绿色技术、预制外挂墙板技术、智慧建造技术等。BIM串联多个专项应用，为项目技术创新提供有力支持。

(1)BIM与机电竖向分离技术

项目在设计创新的过程中，结合智慧树的理念，将竖向机电管线集中在两个核心筒内，再延生至各楼层。这打破了传统机电管线设计的思维，机电管线的排布也变得更加复杂，且需要多个专业的配合和调整。通过整合竖向核心筒的BIM机电模型，给出整体的空间优化建议。

(2)BIM与预制GRC幕墙

3#楼项目集成了被动式设计和工业化预制装配技术，建立了标准化GRC模块构件+玻璃幕墙立面系统。BIM模型从基本构件到构件的组合和复制，将整合的整体GRC模块构件模型应用于遮阳分析和构件设计优化。优化后，南向的GRC构件实现了水平和垂直综合遮阳，减少夏季辐射40%，窗户可开启率达到35%以上； 构件中间高性能太阳光伏板可支持整栋楼一到六层的全部用电，实现节能绿色的目标。

(3)BIM与预制外挂墙板技术

(a)预制外挂枪版的拆分

(b)预制外挂墙板模型用于结构受力分析

(c)BIM模型节点的剖切和出图图10 BIM与预制外挂墙板的应用结合

预制混凝土外挂墙板具有施工速度快、质量好、维修成本低、具备建筑外墙独特表现力等优点。在3#项目中，立面设计整体目标以标准化为基础，遵循模数协调的要求，采用模块化的设计方法，按“少规格多组合”的原则，实现“现代化和工业化”。通过先对单层模型进行拆分，辅助设计实现“多组合的标准化”，搭建预制外挂墙板的BIM深化模型，给出局部的剖切图。

3.4 BIM应用助力施工创新

(1)BIM平台应用提高施工管理水平

(a)现场进度与模型比对

(b)质量问题核查

(c)生产任务管理图11 基于BIM5D平台的施工管理

施工阶段参与方较多，纸质文档、二维图纸作为产业链成员之间信息沟通的载体，其弊端也越来越明显。应用协同平台和BIM5D施工管理平台，帮助施工管理在施工过程中实时收集信息、修正信息、分析信息、应用信息，有效地实施现场管理、生产任务管理、构件跟踪管理、整体进度管理、质量安全把控等，提升整体施工管理水平，保证项目的有序推进。

(2)虚拟建造提高施工质量

设计阶段施工方早期的介入，保证了BIM模型在施工图交付阶段符合现场施工和安装的基本要求。通过细化模型，构建项目施工阶段支撑模型、铝模板模型、木模版模型、构件堆场模型、二次排砖模型等，来指导整个施工，为施工质量提供保障。

(a)木模版模拟指导施工

(b)铝模版模拟指导施工

(c)构件支撑指导施工

(d)二次排砖模型图12 部分施工BIM模型指导施工现场

(3)可视化技术辅助施工

BIM技术具备可视化、模拟性的优势。项目为方便施工管理，解决预制构件多、工期紧张等难点，通过场地模拟，装配式构件的吊装安装模拟，项目进度的整体模拟等，实现了动态可视化展示，帮助项目管理团队管理和决策。

(a)场布模拟(场地和临建)

(b)吊装模拟和进度模拟图13 可视化指导施工

4 BIM应用效果

(1)全过程一体化管控：BIM+EPC模式的应用，是帮助BIM落地的有益实践。全过程BIM平台的应用，是项目管理的有效工具。对比常规分阶段、多BIM模型参与方的BIM的应用，由一个团队完成BIM全过程模型、平台管理和现场服务更具优势，也让BIM应用更加务实落地。同时，这也对BIM实施方提出了更高的要求，是对BIM团队能力和人力资源的考验。高频率、高时效的BIM模型修改，才能做到平行设计，紧跟施工进度，实现更大的BIM应用价值。

(2)标准化管理：项目初期的应用目标，就决定了项目从管理标准化和模型标准化两个维度入手，提升项目的管理成效。统一协同管理平台和施工管理平台，保障数据的统一性。参考国标体系，建设项目级的BIM模型标准、族库标准，实施于全过程BIM模型，保证项目各阶段模型、预制构件模型、竣工交付模型的统一性； 项目级的BIM模型样板，帮助BIM出图、工程量清单等成果标准化输出。一系列标准化的措施，让项目管理的过程有了追溯的根据，让项目的数字化交付具备统一性并可在运维端沿用。

(3)以点带面，多点应用：重点项目的建造过程中，专项应用和创新较多，但是多数专项应用相对独立。在和其他设计专业、专项应用配合过程中，协同工作往往会遇到困难和瓶颈。在本项目3#楼的设计创新过程中，BIM将各设计创新点进行了整合，多项应用可以基于BIM模型进行直接的计算分析和设计优化，大大提高了设计效率和设计成果质量，打破了各专业、专项应用的壁垒，形成了以点带面的效果。

5 结语

南京江北新区人才公寓(一号地块)项目是长江都市对EPC管理项目的研究和探索，BIM全过程的应用，成为了串联众多参与团队的抓手。BIM平台、模型提供了开放、共享的环境，解决了各设计专业部门、EPC项目管理部、绿色、装配、智慧、景观等专项部门、施工参与方及分包方、监理方、采购方等各方共同工作的问题。面对困难和挑战，各方共同讨论，共同解决，共同应对，为后续的EPC+BIM的管理项目提供宝贵的经验。