BIM技术在嘉兴省身学校项目中的深化应用

来晨熙 何建良 何冠佼 刘艾青

（1.嘉兴市南湖城市建设投资集团有限公司，浙江嘉兴 314000；2.浙江赫德建筑数据科技有限公司，浙江嘉兴 314000）

“数字浙江”概念中指出加快数字化发展关系数字经济、数字社会、数字政府建设[1]。建筑业转型已经提升为国家发展策略，建筑业从工业化转向数字化已经成为必然。将数字化、一体化和现代化贯穿建筑建设的全过程，推动建筑业的现代化，能够对已有数字化应用进行迭代升级，促进建筑业数字改革。“新城建”[2-3]概念中，数字建筑物是实体建筑的衍生产物，是实体建筑的数字化体现，包含了实体建筑对应的BIM数据、实体建筑相关联的文档数据，还包含数据与数据间的关联关系，完整的数字建筑物才能作为驱动数字化业务驱动的基础。目前，工程建设数据无法实现集成的主要原因是缺少顶层设计，BIM技术的应用能够解决各个施工方面的数据集合化和建筑整体规划的顶层设计问题。

1 工程概况

工程为嘉兴省身学校项目，总建筑面积22 231 m2，地下结构部分8 060 m2，位于嘉兴徐王路与佳源都市交叉段，周边人流较多，在使用阶段校内师生密集度高，工程设计的种类众多，交叉作业多，场地狭小，项目工期紧张。

该项目在设计阶段引入BIM技术，避免设计和施工的脱节，实现有效协同，树立建筑行业BIM应用标杆，实现“全阶段、全专业、全参与”的BIM实施目标。

省身学校一标段BIM设计全貌如图1所示。

图1 省身学校一标段BIM设计全貌

2 BIM技术在省身学校项目中的具体应用

2.1 BIM可视化应用

（1）发挥BIM强大的建模和动画技术功能，运用“虚拟现实技术”和“三维可视化技术”，将传统的CAD图纸由抽象的二维变成具体直观的三维信息模型，实现项目的实时可视化，使施工方和业主方都能够更明确清晰了解建筑设计项目。

（2）将建好的模型导入世界坐标系中进行现实坐标的模拟，可以检验项目设计及未来的建设是否会出现偏差，还能够及时发现项目和周围环境之间的冲突，提前修正设计中存在的不足。一旦设计有修改，可以借助BIM实现高效修正。

省身学校一标段建筑结构如图2所示。

图2 省身学校一标段建筑结构

2.2 BIM虚拟碰撞检测

传统建筑流程是设计结束后立即进行施工，设计中存在的一些问题在项目建设阶段才被发现，此时与设计者沟通纠错会产生较大的时间成本和资源成本，甚至部分误差可能无法消除。设计完成后应用BIM技术可以仿真模拟建造过程，将设计成果在模型中真实体现，提前发现设计过程中存在的不合理内容。用最小寿命周期成本实现项目规划的结果，保证项目建设的成果符合业主要求，实现成本和质量的平衡。

2.3 紧急疏散仿真演练

省身学校项目在设计阶段引入BIM技术的紧急疏散仿真演练是公共安全风险早期的预判策略，是统筹运用数字化技术、数字化思维、数字化认知的体现。将数字化、一体化、现代化贯穿实际项目建设，是对公共安全手段和工具的系统性重塑。学校为人员密集的区域，人员结构组成主要是未成年人，面对紧急突发情况易产生慌乱，组织疏散难度较大。学校对紧急疏散通道的建设要求更严格，提前检测紧急疏散通道设计的合理性、分析不利疏散因素、确定最优紧急疏散路线非常必要。

省身学校一标段初中部建筑面积22 231 m2，计划24个班级，每班42名学生，共计1 008人；教职工（包含教学和行政人员）人数按照每班5人配置，共计120人；学生和教职工总规模为1 128人。

根据设计规划，学校人员主要集中于教学区和行政区，在教学区的24个班级按照规模配置每班配置42名学生、1名老师，在行政区的8个办公室每个办公室配置12名老师，利用“计算机模拟仿真技术”将BIM模型导入BIM家族仿真软件，在虚拟空间中进行紧急疏散仿真演练。

省审学校一标段平面图如图3所示。

图3 省身学校一标段平面图

设置模拟场景和参数后，运用BIM家族软件进行仿真模拟，仿真紧急疏散时间分析结果显示，1 128个人在105 s的时间内全部从封闭的建筑中疏散完成。

在计算机仿真模拟的过程中，发现部分疏散通道发生拥堵，尤其是主疏散通道，拥堵时间最久，疏散最慢。为了分散人流、利用闲置通道，制定紧急疏散的优化路线。

（1）2-4楼A班级走3号楼梯疏散；

（2）2-3楼D班级走2号楼梯疏散；

（3）4楼D班级走1号楼梯疏散；

（4）2-4楼B、C班级走主疏散通道；

（5）2-4楼G班级走4号楼梯疏散；

（6）2-4楼E班级走6号楼梯疏散；

（7）2-4楼F班级走5号楼梯疏散；

（8）行政区办公室老师走1号楼梯疏散。

根据建议紧急疏散路线重新对省身学校进行计算机仿真紧急疏散模拟。

模拟时间结果如图4所示。

图4 疏散路线规划后的计算机仿真紧急疏散模拟结果

仿真紧急疏散时间分析结果显示，1 128个人在76 s的时间内全部从封闭的建筑中疏散完成，相比没有按照规划路线的疏散节约29 s的时间，时间缩短28%。将经过计算机仿真紧急疏散模拟后规划后的在学校投入使用，具有指导作用。

2.4 工程量统计

BIM建模完成后对施工所用材料进行分类统计，与造价单位提供的预算用量进行对比，使业主能够准确把控成本。以混凝土统计量为例进行统计，结果显示造价方提供的用量比实际建造用量多5%，材料浪费严重。

2.5 4D施工进度管理

利用BIM家族软件对施工的进度进行全程4D模型的动态监控管理，根据实际的施工情况调整管理平台中的进度计划时，4D施工模型中也随之自动调整。

在BIM建模软件Revit中可以通过操作界面实现4D施工模型的动态管理，包括不同工序的起止时间及施工进度，可以实时查看管理平台中构件或工序的施工状态及工程信息。系统能够根据项目的进展情况自动调整进度数据库，修改进度计划，实时更新呈现4D图像。4D模型或进度计划发生变化时，系统能够自动更新数据，重新进行劳动力、机械、材料等施工资源的计算和调配。资源配置始终与施工进度计划关联，协调时间的同步性，实现基于进度计划的资源动态管理，有效减少了施工过程中信息不对称导致的时间、人力和材料成本。

3 结语

省身学校项目是落实“数字浙江”的典型新城建案例，对BIM技术进行了深化应用。本文详细分析了BIM技术的应用如何为工程信息化提供关键的技术支持，以此加快国内建筑行业的智能化转型升级。BIM技术的应用可以进一步优化设计方案，使抽象的二维方案具象化；能够实现工程的实时动态化，大幅度提升项目管理效率，降低项目成本。随着工程信息化的大力推行、产业不断升级，BIM技术将得到越来越广泛应用。