2022世界杯主场馆BIM模型命名体系与划分标准研究*

张 健

(中国铁建国际集团有限公司，北京 100039)

0 引言

近年来，BIM技术在国内外各类大型项目中得到越来越广泛的应用，已逐渐成为改变传统工程建造模式和项目管理方式最为重要的技术手段[1]。目前在项目全生命周期内，设计阶段BIM应用最为成熟和广泛，而建模工作是BIM技术应用的基础与核心，因此在设计阶段的建模过程中如何科学合理地对模型进行命名和划分成为保证设计质量和项目全生命周期BIM应用效果的关键[2]。

针对不同类型的项目，模型命名体系和划分标准可能千差万别[3]。目前，国内外还未就不同类型的项目建立统一的模型划分体系与命名标准[4]。随着世界经济和体育事业的发展，大型体育场项目如雨后春笋般应运而生[5]。卡塔尔世界杯主场馆卢赛尔体育场具有项目规模大、新技术应用多和专业接口复杂等特点，因此建模过程中的模型划分与命名成为该项目BIM技术应用前需要首先解决的难题。目前我国缺乏在海外大型体育场项目全生命周期中应用BIM技术的成功经验，此类项目的模型命名体系与划分标准研究几乎处于空白状态，无先例可循。

1 工程概况

为举办2022年世界杯，卡塔尔斥巨资新建或扩建了8座体育场，体育场和相关配套设施的总投资达数百亿美元[6]。

卢赛尔体育场为2022年卡塔尔世界杯的主场馆，体育场外部主体结构由屋面索网、受压环梁和V形钢结构柱(简称V柱)等组成，内部主体结构由现浇钢筋混凝土框架结构以及预制钢筋混凝土看台等组成。体育场设计建设过程中需遵守的标准涵盖英标、美标、欧盟标准、ISO标准、国际足联(FIFA)标准以及卡塔尔当地施工标准(QCS)。专业接口众多，专业整合与协调难度巨大。项目管理采用国际化团队，项目部管理人员、设计分包、施工分包、供应商和劳务工人来自全球数十个国家。

2 BIM应用概述

2.1 BIM综合应用管理体系

作为超大型国际工程，对BIM应用提出了需求，也给BIM应用带来了挑战。面对挑战，本项目建立了国际化的BIM应用管理体系。

1)应用模式方面，本项目投入BIM专项资金近1亿元，实现了100%正向设计，制定了明确的建模标准，由473个分专业模型进行出图、计量以及设计成果的交付和审查。

2)应用阶段方面，涵盖了规划设计阶段、施工建设阶段、赛时运营阶段、赛后改建和运维阶段的项目全生命周期。

3)具体应用方面，项目成熟运用BIM技术近百项。其中高精度3D激光扫描、4D施工模拟与监控、5D成本预测与管控，以及结构安全模拟分析、日照光线模拟分析、座椅视线模拟分析等，为项目的顺利实施发挥了巨大作用。

4)在软件平台方面，本项目采用的BIM软件超过30种，涵盖国际主流建模软件、专业分析软件和BIM平台等。主要选用Autodesk系列产品，标准建模软件为Revit，钢结构初始建模软件为Midas和Tekla。卢赛尔体育场主体结构模型如图1所示。

图1 卢赛尔体育场主体结构模型

2.2 施工图模型(IFC)设计阶段BIM应用

本项目招标阶段提供了模型发展等级(LOD)200的方案设计模型(SD)。总承包商在中标后对设计进行优化，形成LOD250的优化方案设计模型(RSD)，之后由总承包商的设计分包建立LOD300的施工图模型(IFC)，再由总承包商的施工分包建立LOD400的深化设计模型(shop-drawing)。最终的竣工模型(as-build)将达到LOD500，并按照建设运营建筑信息交换(CObie)标准交付资产信息模型(AIM)。

在IFC设计阶段，所有图纸均要以Revit图纸集的方式从模型导出，模型为设计成果的主要交付方式。模型交付的格式包括RVT，NWC，NWD和IFC(工业基础类，industry foundation classes)，图纸的交付格式包括Revit模型中的图纸集、DWG和PDF。

3 模型命名体系

3.1 模型命名需要考虑的关键因素

对2022年卡塔尔世界杯工程与卢赛尔体育场项目的建设特点进行分析，模型命名需考虑以下因素。

1)项目(project) 本项目的业主SC负责整个卡塔尔世界杯所有工程的建设和交付工作，包括8座体育场和多处训练场等体育建筑、商务中心和酒店等公共建筑、机场和轻轨等基础设施，因此需要在模型的名称中对不同项目进行区分。

2)模型创作方(initiator organization) 在每一个项目的建模过程中，将涉及不同的模型创作方，因此需要在模型名称中进行体现。

3)子项目(sub-project) 项目建设涵盖体育场主体工程和大场区室外工程等多个子项目。

4)阶段(mood) 卡塔尔世界杯8座体育场中的大部分将会在赛后进行拆除和改建，BIM技术将在体育场全生命周期进行应用，因此应对不同阶段的模型进行区分。

5)专业、楼层和区域(discipline, level & zone) 为了加快建模速度和实现协同设计，大型房建类项目一般会分专业进行建模[7]。对于构成复杂、建模工作量大的专业，还可按照楼层和区域进行再划分。

此外，由于卢赛尔体育场项目为100%正向设计，图纸全部由模型导出，因此图纸和模型采用统一的命名体系，方便设计成果的检索与交付。

3.2 模型命名体系的建立

将每个因素以英文缩写形式定义为一个字段(part)，最后一个字段定义为编号(number)，构建的模型命名体系如表1所示。

在本命名体系中，将所有因素划分为9个字段，共21个字符(CHR)，每个字段间用“-”连接。

表1 卢赛尔体育场模型命名体系

3.3 模型命名体系各字段含义

字段1～4的主要目的为确定模型所属的具体项目和创作方，其英文缩写主要由业主统一制定，适用于2022年卡塔尔世界杯工程的所有项目。

具体到卢赛尔体育场项目中，字段1“项目”的英文缩写为“C01”；字段2“模型创作方”为项目的总承包商，英文缩写为“HBC”；字段3“类型”的英文缩写分为“D”图纸(drawing)和“M”模型(model)；字段4“子项目”的英文缩写分为“STA”体育场主体工程(stadium)和“CAI”室外工程(external works)。如图2所示，室外工程为实线内区域(共分12个区)，体育场主体为虚线内区域(02，05区)。

图2 室外工程与体育场主体工程区域

为方便出图和后续施工，将主体工程周边基础设施又划分为10个分区，具体如图3所示。

图3 体育场主体工程周边基础设施再分区

字段5～9的主要目的为确定模型的内容和编号，其英文缩写由总承包商制定并报业主审批确定，仅适用于卢赛尔体育场，英文缩写直接决定模型划分标准。

4 模型划分标准

4.1 按阶段划分

卢赛尔体育场项目在举办完世界杯后将会拆除所有座椅，改建为学校、医院和酒店等，服务于当地社区建设。因此，总承包商在IFC阶段的主要设计任务既包含了赛时阶段，又包含了赛后阶段。将字段5“阶段”的英文缩写分为“T”赛时阶段(tournament)和“L”赛后阶段(legacy)。

4.2 按专业划分

按专业划分为建模软件普遍采用的方式，有利于不同专业间工程师的协同设计[8]。

本项目的专业数量和模型数量随着项目的推进而不断优化完善。截至2020年6月，IFC设计已经完成98%，共涉及专业22个，模型473个。其中室外工程专业6个，模型36个；体育场主体工程专业22个，模型437个。利用Navisworks对模型进行整合，如图4所示。

图4 工程全专业模型

所有专业的英文缩写、英文全称、中文名称、涉及子项目、涉及阶段和模型数量如表2所示。

表2 体育场模型按专业划分

4.3 按楼层和区域划分

按照体育场的建筑结构，将体育场划分为0～8共9层。由于体育场每层面积过大，按照结构变形缝将体育场划分为1～9共9个区。其中体育场主体工程为1～8区，球场为9区，其区域划分如图5所示。

图5 体育场区域划分

5 结语

通过在卢赛尔体育场项目中建立IFC设计阶段的BIM模型命名体系与模型划分标准，并在项目推进过程中不断优化和完善，可以得到以下结论。

1)世界杯主场馆结构复杂、专业众多、新技术应用多，在IFC设计阶段对BIM模型进行合理命名和科学划分将直接决定建模质量与效率，也会直接决定项目全生命周期BIM应用的成败。

2)在建立BIM模型命名体系时，必须根据项目特点对关键因素进行分析、选择和排序，为方便检索、查看和存档，BIM模型命名体系各字段可采用英文缩写形式。

3)世界杯主场馆类大型体育建筑的模型划分标准，应充分考虑项目阶段、专业、楼层和区域，优先将专业作为划分的第一层级，其次为楼层和区域。

4)在具体实践中，模型划分过细将会增加各模型间的协调难度，而模型划分过少又会导致单个模型较大，影响建模速度。因此需要在项目实施过程中不断对专业和模型数量进行优化。

在大型体育场馆全生命周期中，BIM技术将得到越来越广泛的应用，卢赛尔体育场项目在IFC设计阶段BIM模型命名体系和划分标准中的探索和实践，不仅填补了我国在该领域的空白，更为今后同类项目的BIM应用提供了宝贵经验。