办公建筑的BIM 全过程管理应用

俞亮鑫

［旭瑞（上海）物业管理有限公司，上海 200051］

0 引言

建筑行业在我国GDP 中占有非常大的比重，因此受到国家政府越来越多的重视。但目前，我国的建筑业仍处于粗放式的管理阶段，所以造成了环境污染严重，物资材料浪费，劳动力密集，质量通病多，施工效率低下等缺点。为了改进并解决以上问题，BIM 技术、绿色装配式建筑、施工机器人等一系列先进的建造技术应运而生。其中住建部十三五发展刚要中明确指出，BIM技术作为未来建筑建造的必要手段，必须加大体制机制的建设，强化BIM 技术在设计、招采、施工、运维全过程生命周期中的应用。本项目亦响应政府号召，从设计、招采、施工过程、交付运维管理各个阶段应用BIM技术。

1 工程介绍

本项目位于长宁区核心区域，项目由一栋88m 高的塔楼，一个6000m2的文化设施组成。不同的功能由一个大屋顶连接，形成一个热闹的低层氛围。裙房设计的主要亮点为：一个有活力且新颖的屋顶花园；一个附带多功能大台阶的中心下沉广场。

办公塔楼是一栋高20 层的甲级办公楼。塔楼标准层为2600 多m2，层高4.25m，塔楼提供了灵活的布局形式，可供一层多户，一层一户，多层一户或多层主力租户的不同使用形式。顶层的豪华单元的退进设计创造了住户独享的天际线屋顶花园。垂直交通分低区与高区，低区布置4 台客梯，高区布置6 台客梯，另配置两台货梯。额外的两台换成升降梯连接了办公大厅及四层地下空间。所有的设计元素及6000m2的文化公园设计提供了一系列公共设施以及有趣的用户体验，如图1 所示。

图1 办公塔楼

2 项目各阶段中的BIM 技术应用

2.1 前期策划

在项目前期筹划阶段，需经项目部内部讨论制定针对于本项目可行的BIM 实施方案，内容需包括明确各阶段的各参与方的BIM 人员配备、项目各参与方责任和分工、实施标准精度、实施计划、施工过程中管理、竣工运维模型的验收交付等[1]。把这些内容告知到每一个参与者，是BIM 价值落到实处的必要条件。

2.2 设计阶段

2.2.1 各专业建模

使用AutodeskRevit 软件建立模型，按照设计院图纸及前期要求的实施方案进度进行，BIM 模型需整合汇总设计阶段各专业模型，包括但不限于建筑、结构、水、暖、电、室外管网、桩基、基坑围护等。

2.2.2 建筑性能分析

根据设计阶段的需求，可利用已建立的BIM 建筑模型，进行性能化模拟。对前期设计进行验证。包括但不限于以下6 方面：①舒适度分析。②日照分析。③疏散分析。④噪声分析。⑤设备运输路线分析。⑥车道模拟分析。

2.2.3 管线综合分析

本项目因为高档办公项目，对于净高要求较高（如标准层4.25m 的层高，交付净高需达到3m），所以需对土建梁及综合机电管线进行严格把控，此阶段应用的主要工具为Navisworks。当模型建立完毕，导入到Navisworks 软件中对管线碰撞位置进行检索，并生成碰撞列表；通过人工审阅的方式仔细检查碰撞列表后，对有报错的碰撞问题进行删减[2]。各设计专业根据最终的碰撞列表，依据施工安装工序规范等原则进行相应的模型管线调整，综合管线布置的大致方法如下。

（1）尺寸较小的管道避让尺寸较大管道，因截面较大、直径较大的管道，如空调新风排风管道、排烟管道、空调冷热水管道等占据的空间较大，为了满足净高要求需穿剪力墙或穿梁，所以需在平面图中优先进行设置。

（2）有压力的管道避让无压力管道。这里所说的无压力管道主要为生活污水、污水、废水排水管、雨水管、风机盘管冷凝水排水管，这些管道都是靠重力排水，因此，该些管道的水平管段必须拥有一定的坡度，才能保证排水顺畅无堵塞，所以尽量保证这些无压力管道不受阻碍。

（3）金属材质管道避让非金属材质管道。因为非金属管道多为塑料成品管，现场无法弯曲调整。

（4）电气管道及桥架避让热力管道及有水管道。因为电力线缆遇水容易造成短路，造成电气灾害。

（5）同管径的生活用水及消防水用管道避让空调冷热水管道。因为空调冷热水管道需包橡塑保温棉，若主动避让上翻下翻，会产生额外的材料及人工费用。

（6）强电电缆及弱电电缆需分开设置。由于弱电线路如通信，综合布线，安防和其他建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内，而且强弱电桥架需留有0.5m的间距。

（7）施工安装附件少的管道避让附件多的管道。施工安装附件较多的管道一旦发生避让，有可能会占据额外更多的空间。这样不利于施工和后期的检修，更换管件。

（8）合理划分各专业空间层，尽可能使用成品的共用支吊架。此举不仅能节省安装空间，更能为了实现净高创造条件。在未吊顶区域达到美观、整齐划一的效果。

模型调整完毕后，反馈给设计人员，进行平面图的调整，完成最终施工图。

2.3 招采阶段

通过所建BIM 模型，可精确，快速的查询建筑模型中设备及材料信息。并能利用鲁班、广联达等BIM 算量软件，计算各部位材料及工程量统计表，大大节约时间成本。对于重点部位，与人工算量进行对比，检查差距并分析原因，确保了材料用量的准确，提高了成本管理质量。以母线为例，BIM 材料生成量，线槽150m，管件20 个，实际使用量，线槽159m，管件22 个，相差无几。

2.4 施工阶段

2.4.1 图纸深化设计

在正式施工前第一步工作就是图纸的深化，传统的工作方式是由施工单位在autocad 软件下，将各专业平面图进行叠图，凭借设计及施工经验来圈定易碰撞位置及影响净高的位置，再以平面图，剖面图的方式描绘出综合管线布置示意并加以调整。这种方式固然无错，但很难全方面解决设计过程中碰缺错漏的问题。而利用设计阶段的BIM 模型可以协助施工单位完成施工前期的深化设计，包括综合布管图、综合布线图的深化。应用Navisworks 软件功能加上施工单位丰富的施工经验可以解决设计阶段遗留或未发现的暖通、给排水、电气等各专业间管线、设备的碰撞问题，优化设计方案[3]。

施工单位的BIM 深化团队在负责整合各分包的专业BIM 模型（如机电、消防、精装、弱电），需在考虑所有机电管线及土建预留条件的情况下进行管线综合。管线综合应充分考虑现场实际情况（包括但不限于标识、吊顶、其他影响管线布置的构件等）以及机电构件安装、操作、检修的空间要求，另考虑到本项目办公区域以裸顶交付，机电管线排布需做到布置合理，走向有序、错落有致、美观大气。满足净高要求的同时尽量减少空调及排烟管道上下翻转的频率，避免风阻，并应考虑无压管道的坡度，保证排水通畅。

2.4.2 施工模拟

传统的施工前施工方案都是纸面化文字化的内容，本项目利用BIM 模型对于一些施工过程中的重点施工方案进行了三维动画模拟。如土方开挖施工模拟、现场材料堆放模拟、主楼核心筒爬架施工模拟等。在组会讨论过程中，充分利用BIM 模型对方案进行探讨和优化分析，提高方案审核的可靠性，实操性，安全性，真正实现施工方案的可视化交圈指导，如图2 所示。

图2 主楼核心筒爬架施工模拟

2.4.3 进度管理

基于BIM 模型和进度计划动画展示项目整体进度模拟，反应施工先后顺序。提供基准施工3D 进度模拟。施工单位的BIM 深化团队在施工阶段按月提交最新的与实体工程一致的已完成工作的BIM 施工模型，并与基准施工3D 进度模拟进行比对，形成施工进度3D 比对模拟文件。在此基础上进行现场施工进度的对比分析，及时对进度落后点进行预警。必要时组会进行进度落后点偏差分析，并对现场人、材、机进行调整。

2.4.4 预制加工

本工程钢结构加工制造需要完成2.3 万t 加工制造任务，且有大量需要预拼装的复杂节点、异型构件等，但采用BIM 技术将使钢结构加工生产环节变得容易。在BIM 模型中可以提前实现复杂节点、异型构件的模型建立，并进行模拟预拼装，及时发现构件偏差、接口面间隙、错边等问题。保证材料出厂准确度，减少现场二次加工的情况，大大缩短钢结构生产安装工期。

本项目因场地狭小，堆放材料点不足，拟选取冷水机房、锅炉机房采用工厂预制化的施工安装方案，利用BIM 模型，将机房内管道与支架进行模拟分区模块化，并安排这些提前在工厂内进行加工拼装，施工现场仅需对各模块要组装，需要预留的支架预埋件会在一结构中提前完成，机电管线及阀门阀件等在工厂内完成焊接、组装，减少机房内的零明火作业，加快施工效率。

2.4.5 竣工模型移交

本项目竣工BIM 模型要求达到LOD400 以上深度，与竣工图纸资料一样，施工单位BIM 深化团队在模型信息交付前需进行严格的校对审核，确保业主方获得一个数据准确、信息完整的BIM 模型。

业主方也需组织设计、监理、运营物业等相关单位对竣工验收BIM 模型各部件的信息正确性、与现场实际竣工情况的一致性进行复核。

2.5 运维阶段

2.5.1 数据集成与共享

相较于传统的竣工资料，如竣工图纸、材料表、验收资料等，本项目竣工BIM 模型可集中体现设计、招采、施工各阶段的全过程的信息，包括规划设计信息、各构件设备参数信息、招标采购来源信息、备品备件情况等。运营物业团队能够通过此BIM 模型更直观地了解本项目信息，不再存在信息壁垒，为今后的运营维护工作打上良好的基础。

2.5.2 可视化运维管理

在项目正式投入使用后，运维管理人员在调试、保养和故障检修设备时，通常需要定位该设备所处建筑中的位置，并同时查询其检修所需要的相关信息。按传统工作流程来说，首先需要查阅竣工图纸确定位置，再通过设备资料查看相关信息，这不仅耗费工作人员的时间和劳动力，而且大大降低了工作效率。本项目拟将BIM 模型与EMS、BAS 等常用运维管理系统进行数据对接。通过整合后的BIM 模型运维平台就可以直接查询各机电专业重要设施设备在建筑物中的具体位置，并能够同步显示该设施设备的运行情况、维护保养信息等，实现了项目运行阶段的可视化运维管理。

3 结语

从本文介绍中可以看出，BIM 技术对于建筑行业来说已经不是简单的建立模型。BIM 技术已经可以融入到建筑全过程开发中的各个环节，包括设计、施工、运维。通过BIM 技术可以显著降低施工过程中的变更率，避免劳动力人工成本和材料浪费。笔者相信，随着BIM 技术的进一步发展，该技术会在建筑行业中呈现更高的利用价值，提高建筑工程的效率及质量，提升运营维护的可靠性。