BIM技术在建筑工程中的应用

崔 亮，寿振东

（浙江省建筑设计研究院，浙江杭州 310000）

1 项目概况

黄龙体育中心位于杭州市，北临天目山路、南至曙光路、西起玉古路、东至黄龙路，占地面积38.67 hm2。包括有主体育场、动力（物业管理）中心、体育馆、网球场、包玉刚游泳场、网球中心暨省老年体育活动中心、新闻中心、田径训练场、游泳跳水馆及停车场。此次改造建筑主要为主体育场、体育馆、游泳跳水馆、动力与物业管理中心，以及道路、广场、绿化等室外工程。

黄龙体育中心主体于2001年竣工并投入使用，外立面陈旧甚至局部破损，内部设备陈旧，且内部功能分区及流线组织不能满足举办亚运会的比赛要求，需要进行相应的改造；游泳跳水馆虽然竣工时间为2017年，但由于设计的初衷并不是服务于亚运会，所以其内部功能和流线不尽合理，同时其设备也不能完全满足亚运会比赛的需要，也需要局部改造。

基地内物业管理用房及动力与物业管理中心内设施管线也将近使用年限，同样需要进行整体改造升级，从而支持整个黄龙体育中心大部分场馆的日常运营。

黄龙体育中心场地道路面层破损严重，且由于沉降原因导致道路局部积水严重，已严重影响使用体验。场地内的停车位沿主体育场外环道布置，导致现有的总平面交通组织人流、车流混杂。考虑到赛时使用及日后的经营，将对场地内部道路及停车位进行重新梳理，将中心主环道进行人车分流设计。原室外景观缺乏统一设计，树型选择缺少特色，灌木及草坪植被缺少层次，城市家具严重不足，已不能满足广大市民健身、休憩的需求，需整体提升改造。

黄龙体育中心主规划设计时间较早，当时未考虑泛光照明设计，将通过整体改造，将场馆的泛光照明、中心场地内的照明方案与新建成的周边建筑一起统筹考虑重新设计。

2 项目重难点分析

2.1 项目标准高

此次工程改造是迎接杭州2022年亚运会赛事举办的重要场馆，立足于服务亚运赛事比赛、训练的需要，满足场地数量和场地标准的要求，符合相应国际单项组织和亚运会赛程安排的需要。需要从整体上系统性提升黄龙体育中心的整体形象，改旧如新；同时，对运营20多年的黄龙体育中心内部进行重新整理规划，包括功能空间规划及满足国际性赛事举办需求的配套系统规划，如媒体转播、贵宾看台及休息室、安保安防、赛事专用、弱电智能化升级改造等，以适应亚组委关于亚运场馆建设及运营标准的特定需求。

2.2 项目功能复杂

主体育场和体育馆建造时间距今20余年，外立面陈旧甚至局部破损，内部设备陈旧，且内部功能分区及流线组织不能满足现亚运会的比赛要求，其设备也不能完全满足亚运会比赛的需要。存在着图纸资料不足不能实时反映最新建筑状态；看台下方结构复杂净高不足，对后期综合管线及室内空间品质带来较大挑战；同时由于场馆运营年限较久，部分结构构件老化，需要进行结构加固及结构二次改造。

2.3 项目工期紧

此次改造升级工程项目体量大、情况复杂、时间周期紧，在2021年底对项目完成全部改造工作，以满足亚运会场馆试运行。对设计、施工及相关周边配合工作提出了极高的要求。

3 全过程BIM管理应用

根据以上所述该项目的技术特点，制定了符合项目需求的BIM策划方案，通过建立高度集成的、完整的建筑工程项目信息化“数字模型”，提高项目的信息化、集成化程度，增强协同能力，提升工作效率。通过BIM技术实现工程生命期信息集成与相互协作，从而全面改变现有设计手段和设计思维模式，进而优化工程管理模式。

3.1 设计阶段BIM管理应用

3.1.1 三维可视化

运用三维可视化技术对项目进行可视化展示，协助业主提前发现潜在的需求或问题，协助设计方进行设计效果验证。内含全专业设计信息的BIM模型是协同工作平台的数据基础，为参与项目各方提供优化决策的依据。

3.1.2 三维点云扫描

运用三维点云扫描可以使施工现场真实化，得到精准的建筑数据；通过扫描结果与BIM模型的对比得知现场的施工质量是否可控；老旧建筑存在图纸缺漏，致使在其改造的过程中无法准确地获取建筑信息，增加改造难度；点云扫描得出的模型与BIM模型对比，不仅能验证改造方案是否合理性，同时能提高工程质量。

3.1.3 三维设计校审

对施工图，各专业进行全专业设计内容整合，进一步发现设计不合理项，如各专业之间的设计冲突，土建自身的碰撞或图纸内容不匹配，土建与暖通、给排水、电气专业碰撞或不匹配。充分确保设计意图及提高设计出图品质。

3.1.4 流线审查分析

亚运赛事期间，重要领导人与贵宾有可能经过和使用的场馆，房间需要保证建成后的空间形象和室内装修成果必须保证优质，为保证建成质量，空间体验必须在建成之前提前验证。BIM是建筑的数字镜像，在设计阶段能反映真实情况下的空间尺度、材质、外部环境，提前验证最重要场景建成后的效果，及时反馈设计优化。

3.1.5 净高分析

在全专业整合的模型中，检查各功能空间的净高问题，由于该项目为大型体育场馆，存在大面积看台下方阶梯式底部空间，需要对包括贵宾厅、运动员休息室、媒体休息区、裁判休息区、发布会区、安保功能区等重点区域进行全面的净高核查，做到空间利用最大化，以满足亚运赛事及后续场馆运营需求。

3.1.6 机电管线综合

大型体育馆项目机电管路走向复杂，专业间交错严重，在符合规范与设计要求的前提下，依旧有大量管线排布方式不经济，通过BIM管综优化对复杂空间（包括地下室、机房、走廊等）进行机电管线综合优化，能确保管线走向合理，排布美观，用料经济节省。

3.1.7 精装修专项

传统二维方式室内设计成果往往与实际施工存在较大偏差，在施工时容易造成管线、建筑构件的冲突，返工现象严重，而亚运场馆涉及到重要贵宾体验，需要最高质量的建设成果。为解决以上问题，在BIM室内设计模型基础上制作更逼真、更准确的体验式动画，一方面能为业主的决策提供技术性参考，提升业主项目把控力；另一方面能顺利地把设计师的想法和业主的意见整合到模型中并体现出来，真正地把业主想要的东西变成现实。

3.1.8 参数化设计

通过BIM参数化设计，完美地实现建筑师的思想和理念。推敲建筑外观异型幕墙的形式、建筑理念是否有逻辑关系，甚至在概念性方案阶段就向业主提供不同方案情况下异形表皮及其精确的材料量，从成本的角度推敲不同方案供业主决策。

3.1.9 工程量统计与动态追踪

将施工图BIM模型通过接口的方式导入土建算量程序，对模型进行检查，补充缺漏的部分。最大化地应用BIM模型，实现基于BIM的智能化三维算量，大大缩短预算编制周期，为业主提供更快速更精准的经济基础指标、工程量信息，设计施工一体化解决费控难题。

3.1.10 室外景观设计

根据景观设计图纸布置室外景观绿化场景，通过LUMION软件进行效果模拟，生成漫游视频，供甲方相关人员核查，提出修改意见，利用这种直观的方式，极大提升了甲方对景观效果的评估效率。

3.2 施工阶段BIM管理应用

3.2.1 预制构件深化

完成施工图设计阶段优化后，针对给排水、暖通、电气等3个专业的设备，提供二维施工图、三维模型图及设备材料清单，并根据实际现场安装要求，将管道、管件及配件统一编号。设备材料清单包含尺寸、材质、厂家等信息。厂家根据三维图纸及清单进行精细化预制加工和现场安装，起到了降本增效的作用。

3.2.2 钢结构预制加工

利用BIM技术进行钢结构构件预制加工，利用软件直接生成各种构件及配件清单，导出成表格形式，供工厂下料。表格数据应包含型材、材质、尺寸、零配件等。

3.2.3 施工场布管理

对施工总平面进行规划，根据现场的施工进度进行场地布置模拟，进而呈现出各阶段的大型设备调度、交通组织规划、加工场地、材料堆场、临建设施规划等内容是否具备可操作性，全面模拟各阶段施工现场及周围的情况，有效地进行场地综合布置及管理，以保证施工合理有序地进行。

3.2.4 施工工序模拟

根据施工方案的文件和资料，在技术、管理等方面定义施工过程附加信息，并添加到施工BIM模型中，构件施工过程的模型。表示出工程实体和现场施工环境、施工机械机具的运行方式、施工方法和顺序、所需临时及永久设施安装的位置等。结合施工工艺流程，对施工BIM模型进行工序模拟、优化，选择最优的施工解决方案，并生成模拟演示动画，提供给现场班组。

3.2.5 施工进度管理

该项目主要利用4D-BIM，对现场施工进度进行管控，以BIM模型为基础，通过对时间参数进行关联，进而展现出施工进度计划，动态地查看各个施工节点的状态，对项目施工计划进度与实际进度进行对比分析。

对项目重难点部位进行分析，制定可实施的对策；将和周、月计划结合在一起；对项目施工方案进行低成本的仿真精细化模拟，在多种施工方案中进行选择和优化，通过定量研究得出科学的可行性施工方案，降低风险，展示成效，提升工程施工的技术水平。同时，通过将项目的进度计划网络图或进度计划横道图，与数字化模型建立关联关系，进行施工进度成本五维（5D=3D模型+时间+成本）仿真模拟，有效提高工程建设进度，提高对项目实时进度掌控和协调，减少不必要的材料和人力机械消耗，提高安全文明施工水平，并进一步提高工程项目质量。

此外，结合现场视频监控系统，同步搭建部署5D-BIM管理平台，可实现远程异地对工程项目的实际进度与计划进度的直观获得和对比，实时掌握最新的工程进展情况。

3.3 竣工阶段BIM管理应用

数字一体化交付是数字化、集成化协同的工程成果优化转型升级的成果形态，相比过去工程数据资料零散、离散型的特点，一体化交付真正实现工程资料数字的高度集成和内生逻辑关联，是真正的工程数字资产。通过数字化工程平台的建设，在整个项目实施过程中积累大量工程数字资产，在工程竣工结束后向建设单位和运营管理单位移交数字资产，为后期体育中心数字化运营和管理提供数据基础。数字一体化移交不仅推动了工程设计和EPC工程未来业态的改变和进步，更重要的是业主方将从源头上掌握工程项目运行管理的原始数据，并以此数据实现后续管理运营的数字化、智慧化，开展智慧化的酒店运维管理和设备资产管理，从而实现整个工程项目的全寿命周期运行管理，是工程项目建设投资的进一步增益。

4 结语

BIM技术的应用及推广能促进建筑业的产业升级，改善传统的经济模式，提升价值和品质，是未来建筑业发展技术与管理的依托。该项目通过BIM技术实现了全过程、全方位的管控，使项目建筑信息化程度大幅度提升，在保证工程质量、安全、环保、降本增效的同时，进一步提高了工作效率。