從設(shè)計(jì)BIM到施工BIM的延續(xù)

楊遠(yuǎn)豐 袁捷 呂峰 許志堅(jiān)

寶境廣場(chǎng)原名“寶鋼大廈（廣東）”，位于廣州市海珠區(qū)琶洲電子商務(wù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)總部區(qū)，業(yè)主為廣東寶鋼置業(yè)有限公司，其母公司上海寶地置業(yè)有限公司也對(duì)本項(xiàng)目的BIM策劃與實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo)。業(yè)主對(duì)本項(xiàng)目的品質(zhì)及建設(shè)效率提出了高要求，在項(xiàng)目之初即確立了設(shè)計(jì)和施工階段均應(yīng)用BIM技術(shù)的目標(biāo)（圖1）。

本項(xiàng)目的BIM應(yīng)用有三個(gè)鮮明的特點(diǎn)：一是業(yè)主的主導(dǎo)與深度參與使BIM應(yīng)用得以順利推進(jìn)；二是貫徹了從設(shè)計(jì)BIM到施工BIM延續(xù)的理念，避免了重復(fù)建模與信息斷層，提升了BIM應(yīng)用的效益；三是通過技術(shù)上的深入探索與二次開發(fā)，彌補(bǔ)軟件不足，打通技術(shù)路線，使技術(shù)得以“落地”。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目為超甲級(jí)寫字樓，配套商業(yè)裙樓及3層地下室車庫。項(xiàng)目總建筑面積約14.7萬m2，建筑總高度149.5m，整體建筑地上29層，地下3層。地下室為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上塔樓為鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，地上裙樓為鋼結(jié)構(gòu)。整體外立面為鋁合金玻璃組合幕墻，通過方格元素的組合表達(dá)出精煉簡(jiǎn)潔的商務(wù)風(fēng)格。

BIM應(yīng)用概況

業(yè)主期望通過BIM技術(shù)搭建有效的協(xié)同溝通平臺(tái)，在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決各專業(yè)系統(tǒng)之間交叉沖突的問題，通過三維校審及管線綜合、凈高校核，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量；在施工階段，通過BIM模型對(duì)施工組織方案進(jìn)行模擬與研討，消除現(xiàn)場(chǎng)各專業(yè)施工的沖突，通過可視化模擬與交底提高溝通效率，提升施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的施工進(jìn)度控制，同時(shí)為運(yùn)維階段的BIM應(yīng)用打下基礎(chǔ)。項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)有以下幾方面。

（1）堅(jiān)持BIM模型與信息的持續(xù)原則，貫徹從設(shè)計(jì)BIM向施工BIM延伸理念，保持主干BIM數(shù)據(jù)的完整性和可持續(xù)性，避免施工階段的重復(fù)建模，實(shí)現(xiàn)從“設(shè)計(jì)模型-施工模型-4D模型”的有序無縫連接，為4D施工進(jìn)度管控的實(shí)現(xiàn)提供保障。

（2）對(duì)4D施工進(jìn)度管理進(jìn)行了深入的研究與應(yīng)用，對(duì)基于Synchro的4D-BIM技術(shù)路線做了探索與開發(fā)。

（3）通過二次開發(fā)，縮短模型創(chuàng)建、深化、調(diào)整時(shí)間，提升整體建設(shè)效率。

本項(xiàng)目使用的主要BIM建模軟件為Autodesk Revit 2014，土建專業(yè)和設(shè)備專業(yè)的Revit模型如圖2所示。

從設(shè)計(jì)BIM到施工BIM的過渡

我們經(jīng)常聽到“設(shè)計(jì)院所做的BIM模型在施工階段用不上”這樣的說法，究其原因可能有如下幾點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)BIM模型的組織方式不滿足施工需要，比如連續(xù)多跨的結(jié)構(gòu)梁、整層樓板沒有按施工區(qū)段拆分，這樣的模型無法做施工進(jìn)度模擬；

（2）設(shè)計(jì)BIM模型的信息不完整，比如僅作管線綜合應(yīng)用的BIM模型中，混凝土標(biāo)號(hào)沒有區(qū)分、梁柱編號(hào)沒有輸入等；

（3）設(shè)計(jì)BIM模型部分構(gòu)件的扣減關(guān)系沒有處理，或處理不對(duì)，如果不影響出圖有可能被忽略；

（4）設(shè)計(jì)BIM模型對(duì)施工安裝需求考慮不足，如管線綜合排布的方式未能滿足施工要求；

（5）設(shè)計(jì)BIM模型本身質(zhì)量欠佳。

除最后一個(gè)原因外，其他幾方面都可以通過模型的調(diào)整來解決。但這種模型調(diào)整的工作量非常大，經(jīng)過深入的研究，我們提出通過兩個(gè)方向來減小調(diào)整的工作量：建模規(guī)則和插件處理（圖3）。

通過前期制定好建模規(guī)則，將后續(xù)的信息需求與模型處理需求提前考慮，并對(duì)模型組織方式做好規(guī)劃，可以大幅減小后期模型處理的工作量。通過二次開發(fā)插件，可以對(duì)模型進(jìn)行一系列的批量處理，比如批量的扣減處理、批量的信息錄入、批量的構(gòu)件拆分、批量的構(gòu)件替換等，能夠大量減少手工操作，極大提高效率。

在設(shè)計(jì)BIM模型的基礎(chǔ)上對(duì)以下部分進(jìn)行了細(xì)化處理：

（1）土建主體模型：地下室分區(qū)拆分（圖4）、壓型鋼板組合樓板細(xì)化（圖5）等。

（2）機(jī)電專業(yè)模型：深化管線綜合模型、補(bǔ)充支吊架、制冷機(jī)房、給水泵房等機(jī)房深化等（圖6，7）。

（3）節(jié)點(diǎn)深化模型：幕墻節(jié)點(diǎn)和鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化，模板支撐體系，混凝土柱鋼筋節(jié)點(diǎn)布置等。

除了模型的處理外，施工階段還需在設(shè)計(jì)BIM模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行補(bǔ)充、替換等工作。本項(xiàng)目在施工階段補(bǔ)充了以下模型：臨水臨電的布置情況、臨時(shí)建筑用房、施工機(jī)械排布、安全圍護(hù)構(gòu)件、爬模和鋁模板布置、材料加工場(chǎng)和堆放場(chǎng)規(guī)劃、基坑內(nèi)支撐體系等施工模型（圖8）。

施工階段需替換的模型則有以下三種：

（1）鋼結(jié)構(gòu)模型：替換為鋼結(jié)構(gòu)廠家深化設(shè)計(jì)后的鋼結(jié)構(gòu)模型，需通過軟件接口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（Tekla）。由于Tekla與Revit之間區(qū)別很大，且接口也不完善，轉(zhuǎn)換前需經(jīng)過構(gòu)件過濾，避免細(xì)微構(gòu)件進(jìn)入Revit整體模型中影響速度；轉(zhuǎn)換后需對(duì)部分構(gòu)件進(jìn)行整理，通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的分段信息重新錄入。

（2）幕墻模型：替換為專業(yè)幕墻公司深化設(shè)計(jì)后的幕墻模型，按單元組合方式、施工組織方式進(jìn)行拆分重組。

（3）廠供設(shè)備模型：大型機(jī)械設(shè)備替換為設(shè)備廠商提供的、與實(shí)物一致且?guī)в型陚涞募夹g(shù)參數(shù)與產(chǎn)品參數(shù)族（圖9）。通過上述的處理，項(xiàng)目整體順利將設(shè)計(jì)BIM模型過渡到施工BIM模型，保持了主干模型與信息的完整性與延續(xù)性。

4D施工進(jìn)度模擬管控

基于BIM的施工進(jìn)度控制是在現(xiàn)有進(jìn)度管理體系中引入BIM技術(shù)，綜合發(fā)揮BIM技術(shù)和現(xiàn)有進(jìn)度管理理論與方法相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。通過將施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型相連接，形成4D的施工模擬，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可據(jù)此分析施工計(jì)劃的可行性與科學(xué)性，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的進(jìn)度管控。在本項(xiàng)目中，通過4D-BIM模擬實(shí)現(xiàn)精細(xì)化進(jìn)度管控是重中之重，因此我們也作了詳細(xì)的策劃與技術(shù)準(zhǔn)備（圖10）。

本項(xiàng)目的4D模擬軟件平臺(tái)選用了來自英國的Synchro軟件。作為一款專業(yè)4D軟件，Synchro有良好的兼容性與強(qiáng)大的模擬功能，顯示效果良好，支持對(duì)模型與計(jì)劃的局部修改替換，支持多個(gè)計(jì)劃進(jìn)行同步對(duì)比，是施工階段理想的4D應(yīng)用軟件。

但Synchro的缺點(diǎn)是操作較為繁瑣，在構(gòu)件的分類過濾選擇方面支持度較弱，如果直接將Revit模型導(dǎo)入Synchro會(huì)帶來后續(xù)操作低效的問題。為此，廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院BIM團(tuán)隊(duì)專門開發(fā)了一套名為“向日葵4D-BIM”的工具集，并編寫了操作規(guī)程，以實(shí)現(xiàn)Revit與Synchro的良好配合。這套工具集主要基于模型拆分的思路，通過一系列步驟，將模型按照“專業(yè)>樓層>分區(qū)>構(gòu)件類別/系統(tǒng)”的層級(jí)進(jìn)行拆分，并批量導(dǎo)出單個(gè)dwf文件，從而實(shí)現(xiàn)在Synchro中快速關(guān)聯(lián)WBS（任務(wù)分解）（圖11）。

解決了Revit與Synchro的配合問題后，即可將細(xì)分后的BIM模型與細(xì)分后的WBS進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)4D模擬。在本項(xiàng)目中，通過4D模擬，將施工計(jì)劃的細(xì)度細(xì)化到一周以內(nèi)，使原施工計(jì)劃中不合理的地方顯現(xiàn)出來，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理與進(jìn)度優(yōu)化。

在4D模擬完成、正式上線運(yùn)行后，每周由施工總包方錄入實(shí)際施工進(jìn)度，并與計(jì)劃作對(duì)比（圖12，13），直觀展現(xiàn)計(jì)劃完成情況，在每周的監(jiān)理例會(huì)上，對(duì)上周完成情況進(jìn)行審核，并在4D模型上對(duì)下周計(jì)劃進(jìn)行安排，通過可視化的方式交底，使各方溝通更加便捷高效。

BIM應(yīng)用總結(jié)

本項(xiàng)目BIM的順利實(shí)施，得益于業(yè)主的深度參與與統(tǒng)籌部署，以及業(yè)主、設(shè)計(jì)院、施工總包、監(jiān)理單位的多方共同參與。

我們深刻體會(huì)到在BIM實(shí)施的道路上，一定會(huì)有一些管理上或技術(shù)上的障礙，影響B(tài)IM的落地。但一旦突破這些障礙，BIM的優(yōu)勢(shì)就可以充分發(fā)揮出來。管理方面的障礙，有賴于多方的協(xié)作，尤其是業(yè)主的強(qiáng)力主導(dǎo)；技術(shù)上的障礙，則能夠通過技術(shù)上的研發(fā)來解決——在這個(gè)過程中，軟件的二次開發(fā)技術(shù)可以發(fā)揮巨大的作用，彌補(bǔ)軟件不足，減輕BIM操作人員工作量，提升效率與準(zhǔn)確度。

另外，本項(xiàng)目對(duì)于5D-BIM及運(yùn)維階段的應(yīng)用，仍處于初始的探索階段，隨著項(xiàng)目推進(jìn)與技術(shù)研發(fā)，我們將繼續(xù)探索更深入的BIM應(yīng)用。