BIM技术在大型货运机场转运中心全专业深化设计中的应用*

龚旭峰，郭晓豹，王鸣翔，杨利剑，王露倩，李 聪

(1.中天建设集团有限公司， 浙江 杭州 310020； 2.浙江中天方圆幕墙有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

目前Revit，Tekla，Bentley等三维设计软件促使建筑业从二维图纸到三维图纸乃至数字建造转型发展，第2次建筑信息化革命已经到来。施工单位利用BIM技术整合与利用多专业间的信息，有效解决了专业间的碰撞问题，同时对复杂节点的三维展示及施工模拟也有良好的应用效果。基于BIM技术的深化设计模型，不仅包含可视化的三维尺寸数据，更含有构件多维度的属性信息(如材质、体积，甚至设计、施工单位等)，信息全面且准确，同时根据现场需要可剖切三维模型中的任意截面，每张三维深化图纸均可实现二维图纸功能。

在鄂州花湖机场转运中心主楼项目中，将BIM技术应用于全专业深化设计、数字化施工、数字化验收中，从而解决大型货运机场转运中心项目在各阶段实施中的问题。

1 工程概况

鄂州花湖机场位于湖北省鄂州市鄂城区燕矶镇附近，不仅为4E级国际机场、航空物流国际口岸，还是亚洲首座专业性货运枢纽机场，航站楼面积1.5万m2，航空货站面积2.3万m2。转运中心主楼为机场中体量最大的项目，建筑面积达54万m2，地坪板及以下为钢筋混凝土结构，以上为钢框架及钢筋桁架楼承板结构。转运中心不仅有分拣转运系统设备，同时含海关、安检、顺丰公司办公业务及配套设施设备在内的用房。鄂州花湖机场建设效果如图1所示。

图1 鄂州花湖机场建设效果

2 基于BIM技术的深化重难点

2.1 各专业深化体量大、协同要求高

本项目建筑面积达54万m2，进行全方位、全专业的深化设计工作，除传统建筑、结构、幕墙、机电安装等专业外，还包含智能化控制、分拣设备系统在内的十余项专业。其中，地坪板结构(含钢筋模型)深化面积16万m2，楼承板结构(含钢筋模型)深化面积49万m2，幕墙深化面积10万m2，钢结构、建筑内装、机电(含屋面)深化面积均为65万m2，各专业深化模型总构件超1 300万个，深化体量巨大。

此外，为实现各专业、标段间的高效协同工作，执行三级审核制，即Ⅰ级审核由标段总承包负责人负责，完成内部专业边界确认及模型整合工作；Ⅱ级审核由审核牵头单位负责，完成相邻标段间的边界确认及模型整合工作；Ⅲ级审核由审核牵头单位负责，完成全场边界确认及模型整合工作。

2.2 模型精度要求高、属性信息多

施工准备阶段的BIM模型基于设计阶段模型深化而成，模型元素包括尺寸、定位、空间拓扑关系等几何信息，名称、规格型号、材料和材质、功能与性能技术参数，系统类型、安装部位、工程逻辑关系、施工方式及模型构件编码等非几何信息。为实现转运中心分拣设备的精准定位及安装，各阶段模型精度应满足施工准备阶段模型精度，且不宜低于LOD350，施工实施阶段模型精度不宜低于LOD400，竣工阶段模型精度不宜低于LOD500。此外，深化模型精度及全部属性信息应满足自动出量及计量支付要求，深化出图完全代替二维设计图纸，满足施工要求。

2.3 深化时间紧张、软件优化不佳

项目实行先深化设计模型、后开工原则，总承包单位根据施工节点，同时考虑单位内部自审时间，建设单位、设计单位、监理单位、造价咨询和BIM总咨询的外部审核时间，倒排确定各批次深化成果审核时间节点，并报审深化工作计划时间表。若无法按期完成深化节点，则根据合同执行相应措施。此外，项目主要为钢筋混凝土及钢框架结构，要求提交基于Revit 2018的深化模型。由于软件优化不佳，存在大体量钢筋模型搭建卡顿及钢结构Tekla与Revit模型间的无损转换等问题，进一步加大了按期完成深化节点的难度。

3 基于BIM技术的深化设计实施应用

3.1 深化设计实施流程

基于BIM技术的项目深化设计实施流程主要分为深化准备、深化设计及施工应用阶段(见图2)。深化准备阶段包含施工图设计交底、设计成果(含设计图纸与设计模型)审查、深化内容策划、深化信息确认；深化设计阶段主要是创建和自审总包单位的深化设计模型及深化图纸，设计、咨询、监理和造价单位综合会审深化成果，并进行成果会签；施工应用阶段则为施工单位依据深化成果进行施工交底、数字化施工及数字化验收。

图2 深化设计实施流程

3.2 基于BIM的深化设计

3.2.1模型拆分

为保证现场施工如期进行，专业间工作信息顺利传递，在深化准备阶段，施工单位根据设计成果交底及现场情况拆分整合转运中心主楼深化模型，使各专业子模型满足施工和计算机的性能要求。将主楼模型拆分为地坪板及以下模型和地坪板以上模型，其次根据专业及部位进一步拆分两部分模型，确定子模型深化内容。转运中心主楼模型拆分如图3所示。

图3 转运中心主楼模型拆分示意

3.2.2深化内容

转运中心主楼实行全专业深化，总承包单位根据施工需求及既定的深化标准，深化建筑、结构、机电等多专业内容及精度，以下就主要专业深化内容及典型模型做重点介绍。

1)现浇混凝土结构深化 基于设计模型和施工图，采用Revit软件进行二次结构、预留预埋、复杂节点及钢筋的深化设计，主要难点为搭建钢筋深化模型复杂节点。现浇混凝土结构对全部钢筋进行建模，不仅需要表示形状、占位，赋予可识别的材质，还应表示弯钩尺寸、锚固搭接长度等信息。

2)钢结构深化 采用Tekla软件创建深化设计模型，同时基于钢结构施工图创建所有详细节点的深化图纸，并验算焊缝、螺栓连接及与其他专业的协调内容。其中钢梁、钢柱均应创建附属零件模型，如加劲板、预埋件、螺栓、孔洞等。由于Tekla模型无法完成Revit标准的属性字段赋值工作，集团研发TTR二次开发插件不仅能实现Tekla模型至Revit模型的无损转换，还能对钢筋桁架楼承板进行快速建模。

3)建筑内装深化 建筑内装深化包含内装节点设计、构件细部设计、机电末端设备选型等，具体包括楼地面、踢脚线、楼梯、台阶装饰、墙饰面、隔断、挡烟垂壁、洁具、便器、无障碍卫浴、家具、厨具等内容。内装模型深化构件不仅包含材质、厚度、规格、型号等属性信息，还应明确说明具体的构造做法，以满足施工需求。楼梯间深化如图4所示。

图4 楼梯间深化示意

4)机电深化 机电深化模型基于自身设计模型、建筑、结构、装饰等专业深化模型进行创建，不仅需要保证施工过程中的可落地性，还要充分考虑施工工序、操作空间、维护及检修空间等因素，同时需预留一定施工空间以调整误差。深化过程中，深化人员根据现场施工及功能需求补充或完善设计阶段未确定的设备、附件、末端等模型构件。当管线综合布置完成后，应复核水泵扬程及流量、风机风压及风量、冷热负荷、电气负荷、灯光照度、管线截面尺寸、支架受力等系统参数。

3.2.3图纸审查

图纸会审作为施工质量管理的有效手段，结合BIM技术，可将抽象的二维图纸转换为可视化的三维信息模型，解决自身图纸错误及专业间乃至标段间的碰撞问题。以下就图纸会审过程中利用BIM技术解决的部分典型问题做说明。

1)单专业设计图纸复核

2)多专业图纸复核

3)标段间合模图审

转运中心主楼总承包项目与指廊、分拣、灯光、场道等多个标段接壤，通过合模可有效避免施工过程中的标段间问题，并减少返工。在进行主楼A3区地坪板与场道标段间合模工作时，基于施工图深化模型，发现雨水井和雨水口连接管段与消能井冲突，经标段建设单位、施工单位及设计单位统一协调沟通后，通过调整雨水井位置避免碰撞，如图5所示。

图5 标段合模模型

3.2.4深化出图

传统深化设计往往需要丰富的专业知识和工程经验，难以保证深化效率与质量。应用BIM技术进行深化设计，可充分利用可视化、优化性及出图性的特点，任意剖切数字孪生模型，快速得到二维图纸难以充分表明的复杂节点深化图纸，可有效加深施工人员对设计图纸的理解，有利于提升工程质量。

3.3 成果会审

施工单位完成深化设计模型及图纸创建工作后，应自审深化成果并完成质量校审，在自审合格的基础上发起深化设计报审流程至设计、BIM总咨询、监理及造价咨询单位，由4方综合会审深化设计模型及图纸。

其中，设计单位主要审查模型设计属性、图模一致性、是否符合设计规范、标准性等方面。BIM总咨询单位审查模型标准、族类型、构件编码、视图规范性、通用属性等内容。监理单位主要审查模型边界、构件拆分是否符合检验批要求，施工属性、碰撞检测及质量验收评价指标要求。造价咨询单位主要审查造价属性、构件扣减关系及模型是否符合计量计价规则等内容。施工单位根据4方审查问题报告整改深化成果，并重新发起深化设计报审流程，直至成果审核无误，才能完成深化设计成果会签。

截至2022年2月份，转运中心主楼项目已审查全专业200余批次深化成果，每批次深化成果自开始创建至4方审查完成平均耗时10d，其中每批次模型审查2～3轮，深化成果质量及效率在机场各标段均属前列。

3.4 实施应用

项目基于移动端轻量化平台开展数字化施工，为此配备专属移动端设备。现场施工人员可通过轻量化平台对模型进行属性查看、视图剖切、问题标注等操作，同时可关联检查的问题照片与模型构件，提醒责任人进行整改。

数字化施工交底采用三级交底制度，第一级为BIM负责人给专项负责人交底，第二级为专项负责人给现场施工管理人员交底，第三级为施工管理人员给工人交底。其中各级交底每周进行3次以上，需确保所有相关专项负责人、管理人员参加。

钢结构模型深化完成后，钢构件生产厂家根据BIM模型明细表生成的材料清单采购材料，将所有零件按材料板厚、材质等属性进行分类，形成可下料切割的数控数据，同时应用BIM模型测量预先拼装的构件接口控制点位数据，实现构件加工的信息化模拟预拼装。

3.5 数字化验收

三维激光扫描是利用激光测距原理，通过记录被测物体表面大量密集点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等图件数据，精度可达毫米级。本项目对验收部位进行全方位激光扫描，根据扫描的点云数据合成受检区点云模型，应用数字化工具进一步保证施工质量。如在A4区部分钢框架结构BIM模型及激光扫描模型中，对点云模型与深化模型进行叠加分析，若偏差值在3mm内，则分析模型为黄色，证明验收部位误差极小。

4 效益分析

1)深化成果可充分展示构件的三维几何信息及材料信息，三维可视化交底可使作业人员准确理解设计意图，降低施工错误率，提升工程质量。

2)应用BIM技术进行建模图审，可有效解决图纸错误、图纸含义表达不清、多专业间碰撞等问题，减少工程返工，缩短工期，节约成本。

3)通过深化模型导出构件明细表，准确输出构件的施工、造价管理属性，实现工程量自动统计，减少人为误差，有效控制材料使用量。

4)建立全专业高精度深化模型，可实现各类构件精准定位，使二次结构准确预留洞口，满足分拣设备安装需求。

5 结语

随着数字化技术与建筑领域的不断融合，越来越多的建筑企业开始深入应用BIM技术。基于BIM技术深化设计，有效提升建筑设计图纸的信息表达效率，实现设计与施工的无缝对接。本文结合鄂州花湖机场转运中心主楼工程，针对BIM技术在全专业、高精度深化设计中面临的重难点展开研究，阐述基于BIM技术的深化设计实施应用流程，着重分析BIM技术在项目深化设计中的应用成效，表明BIM技术在大型工程深化设计中的应用价值，有利于施工管理协调。