上海船廠?2E7-1地塊項(xiàng)目施工中的BIM應(yīng)用

上海瑞博置業(yè)有限公司 上海 200120

0 引言

近年來(lái)，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）被引入中國(guó)。作為創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造以及運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程，BIM倡導(dǎo)一種利用數(shù)字模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全壽命周期管理的新理念，并以其智能化、數(shù)字化及模型信息關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)，為項(xiàng)目參與各方創(chuàng)建了一個(gè)便于交流的信息平臺(tái)，從而提高建筑業(yè)的生產(chǎn)效率。

但是，項(xiàng)目參與各方介入項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)間各不相同，即使同一參與方在項(xiàng)目的不同階段其關(guān)注點(diǎn)亦有所不同，誰(shuí)來(lái)主導(dǎo)項(xiàng)目BIM實(shí)施？此外，項(xiàng)目要實(shí)施BIM的哪些部分？這些都是困擾項(xiàng)目決策者的問(wèn)題。本文以上海船廠2E7-1地塊項(xiàng)目為例，介紹了BIM應(yīng)用的一些思路及做法。

1 工程概況

上海船廠（浦東）區(qū)域 2E7-1地塊位于浦東陸家嘴，占地面積12 543 m2。本項(xiàng)目地下1層，地上裙房2層、塔樓18層，建筑總高93.5 m，總建筑面積36 401 m2，用于商業(yè)、辦公。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、竣工階段中全面應(yīng)用BIM技術(shù)，工程效果見(jiàn)圖1。

2 BIM應(yīng)用模式分析與實(shí)施

2.1 BIM應(yīng)用模式分析

圖1 工程效果圖

目前國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用模式主要包括：設(shè)計(jì)方主導(dǎo)模式、施工方主導(dǎo)模式、業(yè)主方主導(dǎo)模式。根據(jù)國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)現(xiàn)狀，無(wú)論是設(shè)計(jì)方還是施工方主導(dǎo)，都很難達(dá)到BIM對(duì)于建筑全壽命周期管理的目標(biāo)。而由業(yè)主方主導(dǎo)，由于其角色定位及具備的掌控能力，則有條件實(shí)現(xiàn)BIM對(duì)建筑的全壽命周期管理[1-4]。

業(yè)主方主導(dǎo)的BIM應(yīng)用模式，最符合BIM全壽命周期管理理念。在設(shè)計(jì)階段，BIM模型作為業(yè)主方與設(shè)計(jì)方的溝通平臺(tái)，一方面業(yè)主可以及時(shí)了解項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況，控制設(shè)計(jì)進(jìn)度，另一方面業(yè)主可以直觀了解項(xiàng)目建成后的幾何形狀及周邊布局情況，通過(guò)變換各種不確定因素來(lái)預(yù)測(cè)項(xiàng)目在不同環(huán)境下的成本、工期等變化，從而對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行優(yōu)化至最佳。施工階段，BIM模型作為參建各方的信息交流平臺(tái)，業(yè)主可以有效控制施工進(jìn)度，合理安排進(jìn)度款支付，起到監(jiān)督施工之作用，保證項(xiàng)目的工期、質(zhì)量、安全。運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，BIM模型經(jīng)參建各方完善，已包含項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)所需的所有相關(guān)信息，利用BIM模型中的信息對(duì)建筑物進(jìn)行空間及設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理，全面提升BIM的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 本項(xiàng)目BIM應(yīng)用模式及構(gòu)架

本項(xiàng)目不僅各類專業(yè)系統(tǒng)眾多，且每一系統(tǒng)自身在技術(shù)要求上都相當(dāng)復(fù)雜。這些系統(tǒng)還需要在建筑中互相交叉，更加劇了技術(shù)要求的難度和復(fù)雜性。如果在設(shè)計(jì)階段不能得到有效的解決，在施工階段，以如此超復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)，會(huì)給工期、造價(jià)等帶來(lái)巨大影響，對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)將是極大的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。因此，在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)與施工相互分離的情況下，單純依靠設(shè)計(jì)方或施工方主導(dǎo)來(lái)化解這一風(fēng)險(xiǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，業(yè)主需要一個(gè)第三方，站在業(yè)主的角度，為項(xiàng)目在施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，搭建一個(gè)有效的溝通平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)并解決各專業(yè)系統(tǒng)之間交叉矛盾等問(wèn)題，從而支持項(xiàng)目順利有序地進(jìn)行。

本項(xiàng)目業(yè)主聘請(qǐng)了專業(yè)咨詢公司組建BIM團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)設(shè)建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電小組，與設(shè)計(jì)方、施工方BIM人員對(duì)接，項(xiàng)目BIM實(shí)施組織架構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 項(xiàng)目BIM組織構(gòu)架

3 BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)階段

3.1.1 三維設(shè)計(jì)

現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體都是以三維空間狀態(tài)存在的，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間由于受到設(shè)計(jì)工具的限制，二維圖紙成為主流的表達(dá)方式。隨著基于BIM的設(shè)計(jì)可視化技術(shù)的出現(xiàn)，空間設(shè)計(jì)有了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，進(jìn)而變得簡(jiǎn)單易行。在施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，正是由于Revit對(duì)于多種其他數(shù)據(jù)格式的支持，通過(guò)第三方的SAT格式，Rhino等模型被導(dǎo)入到Revit中進(jìn)行詳細(xì)的模型創(chuàng)建。在被準(zhǔn)確創(chuàng)建的前提下，模型上任意的剖切使得復(fù)雜空間的定位成為可能[5-8]。

3.1.2 三維管線偵錯(cuò)

建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)通常平行進(jìn)行設(shè)計(jì)，到施工時(shí)常常發(fā)生無(wú)法合攏的矛盾。通過(guò)各專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建，進(jìn)而進(jìn)行合模、碰撞檢查，可以直觀地看到錯(cuò)漏碰缺問(wèn)題，及早采取解決方案。通過(guò)此技術(shù)，真正地將以往在二維平面做管線碰撞的方式提升為三維空間的碰撞檢查，為設(shè)計(jì)方提供了之前無(wú)法想象的三維碰撞檢查報(bào)告，并且通過(guò)在可視化的模型中實(shí)時(shí)修改、更新，使得模型的調(diào)整和優(yōu)化變得異?？旖菖c便利。這一事前控制手段，有效地避免了施工階段發(fā)生返工和產(chǎn)生額外變更的代價(jià)。

3.1.3 建筑凈空分析

無(wú)論是商業(yè)還是辦公，凈空對(duì)于衡量整個(gè)項(xiàng)目的品質(zhì)來(lái)說(shuō)是個(gè)重要的指標(biāo)。在項(xiàng)目施工前就能準(zhǔn)確知道項(xiàng)目?jī)艨眨瑢?duì)將來(lái)的裝修和招商都是一個(gè)強(qiáng)有力的保證。

3.1.4 機(jī)房布置與深化

機(jī)房工程是整個(gè)項(xiàng)目的重中之重，利用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)房設(shè)備和管線的模擬排布，既可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免出現(xiàn)實(shí)際建筑空間不能滿足設(shè)計(jì)要求的情況，也可以根據(jù)實(shí)際需要，在滿足規(guī)范要求和使用空間要求的前提下，對(duì)機(jī)房工程進(jìn)行優(yōu)化，使設(shè)備的擺放和管線的布置更加合理，節(jié)省建筑空間的占用（圖3）。

圖3 機(jī)房布置模擬

3.2 施工階段

3.2.1 施工進(jìn)度模擬

根據(jù)施工方提供的施工組織設(shè)計(jì)及進(jìn)度計(jì)劃，通過(guò)將BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃相連接，將空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的 4D（3D+Time）模型中，從而直觀、精確地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程，進(jìn)度模擬所依據(jù)的WBS編號(hào)，與進(jìn)度計(jì)劃的WBS編號(hào)一致，并反映在模型規(guī)劃的編制中。BIM施工進(jìn)度模擬可以準(zhǔn)確顯示項(xiàng)目施工中各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的計(jì)劃形象進(jìn)度以及各交叉施工專業(yè)進(jìn)度計(jì)劃的內(nèi)在聯(lián)系。項(xiàng)目參建各方將BIM施工進(jìn)度模擬作為可視化交流平臺(tái)對(duì)整體施工計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，在總控時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求下，以直觀的方式表達(dá)、推敲、驗(yàn)證進(jìn)度計(jì)劃的合理性并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合對(duì)項(xiàng)目實(shí)際施工進(jìn)度的追蹤，使項(xiàng)目施工進(jìn)度得到有效控制。

3.2.2 設(shè)備安裝及吊裝模擬

根據(jù)施工方提供的設(shè)備安裝方案，使用DS平臺(tái)DELMIA軟件結(jié)合BIM模型對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，模擬的內(nèi)容包括：設(shè)備行走路徑障礙點(diǎn)檢測(cè)、設(shè)備吊裝過(guò)程中的障礙點(diǎn)檢查、設(shè)備安裝過(guò)程工序及安裝作業(yè)工藝等。通過(guò)模擬幫助施工方驗(yàn)證方案的可行性，為施工方優(yōu)化施工方案提供三維可視化平臺(tái)，并幫助施工人員充分理解和執(zhí)行施工方案，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 可視化施工指導(dǎo)

項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)向施工方提供現(xiàn)場(chǎng)使用移動(dòng)終端（iPad）進(jìn)行施工標(biāo)段模型瀏覽及距離測(cè)量的培訓(xùn)，提高整個(gè)項(xiàng)目BIM模型的使用率，有效地將BIM模型價(jià)值發(fā)揮到最大，如現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)二維圖紙表達(dá)不明的地方，可隨時(shí)通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行BIM模型的查看，減少錯(cuò)誤施工，提高施工質(zhì)量。

3.2.4 重點(diǎn)部位質(zhì)量控制

項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)利用模型針對(duì)重點(diǎn)部位向施工方交底，進(jìn)行質(zhì)量預(yù)控。同時(shí)通過(guò)三維掃描儀對(duì)已完成部位進(jìn)行掃描，將搜集到的數(shù)據(jù)傳回BIM模型比對(duì)，對(duì)施工中產(chǎn)生的誤差在模型中進(jìn)行調(diào)整（圖4），避免因施工誤差對(duì)將來(lái)其他專業(yè)施工造成影響，使實(shí)體工程施工質(zhì)量更加完善。

圖4 模型與實(shí)體比對(duì)、調(diào)整

3.2.5 工程量統(tǒng)計(jì)

施工階段項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)主要進(jìn)行兩方面的工程量統(tǒng)計(jì)：一是針對(duì)項(xiàng)目重要材料和設(shè)備的工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在結(jié)算階段提供工程量清單，主要包括混凝土、設(shè)備、儀表、閥門、管道、接頭等；二是配合施工方造價(jià)部門對(duì)項(xiàng)目的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，通過(guò)多方計(jì)算，提高整個(gè)項(xiàng)目工程量統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

3.2.6 BIM竣工模型信息錄入

竣工階段，項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)將項(xiàng)目中重要設(shè)備信息（包括設(shè)備廠家信息、各類技術(shù)參數(shù)信息等）錄入到模型內(nèi)，使其與最終竣工的工程實(shí)體一致，成為一個(gè)完整、直觀的三維數(shù)字化BIM竣工模型，并根據(jù)各類設(shè)備設(shè)施的使用信息，預(yù)留與各類外部信息相關(guān)聯(lián)的接口。BIM竣工模型既有利于施工方在項(xiàng)目竣工后的歸檔工作，使施工方只需查詢竣工模型，就能得到需要的資料；又是未來(lái)運(yùn)營(yíng)維護(hù)平臺(tái)的基礎(chǔ)，為將來(lái)的運(yùn)營(yíng)部門提供直觀可視化的三維平臺(tái)，方便其進(jìn)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理[9-12]。

4 本項(xiàng)目BIM應(yīng)用的效果

1）本項(xiàng)目采用業(yè)主方主導(dǎo)的BIM應(yīng)用模式，避免了設(shè)計(jì)方或施工方主導(dǎo)BIM應(yīng)用的局限性，最大程度地實(shí)現(xiàn)了BIM的理念及價(jià)值。

2）設(shè)計(jì)階段，通過(guò)三維設(shè)計(jì)、三維管線偵錯(cuò)、凈空分析等BIM技術(shù)的應(yīng)用，既優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，又減少了施工圖錯(cuò)漏，使設(shè)計(jì)問(wèn)題在施工前得到解決，避免施工時(shí)產(chǎn)生返工和額外的變更。

3）施工階段，通過(guò)施工進(jìn)度模擬、施工方案模擬及可視化施工指導(dǎo)等BIM技術(shù)的應(yīng)用，既使項(xiàng)目工期得到有效控制，又確保了工程質(zhì)量、安全。

4）竣工階段，通過(guò)信息錄入，形成準(zhǔn)確、完整的BIM竣工模型，為未來(lái)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是一種全新的理念，是建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑全壽命周期管理，提高建筑行業(yè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的科學(xué)技術(shù)水平，促進(jìn)建筑業(yè)全面信息化和現(xiàn)代化，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。作為建設(shè)項(xiàng)目的參與者，必須對(duì)BIM有正確和全面的認(rèn)識(shí)，既不能消極抗拒、裹足不前，也不宜貪大求全、輕率冒進(jìn)，而是要客觀地評(píng)判自身?xiàng)l件、能力和需求，考慮清楚怎么用、誰(shuí)來(lái)用、用到什么程度等具體問(wèn)題，走適合自己的BIM應(yīng)用之路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目效益的最大化。