BIM在某國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓項(xiàng)目中的應(yīng)用

胡華鋒

（上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032）

1 引言

某國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期擴(kuò)建項(xiàng)目新建2號(hào)航站樓位建筑高度33.74m，其中地上4層，地下1層，主要由中心區(qū)主樓及西南指廊、西北指廊、東南指廊、東北指廊組成，總建筑面積29.6萬(wàn)m2，建成后機(jī)場(chǎng)年旅客吞吐量將達(dá)到3500萬(wàn)。

該國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與建造面臨如下難點(diǎn)：

（1）項(xiàng)目體量大，各專業(yè)系統(tǒng)交叉碰撞問(wèn)題多，設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)界面復(fù)雜；

（2）項(xiàng)目工期緊張，工程各項(xiàng)工作緊密相關(guān)，環(huán)環(huán)相扣，工程質(zhì)量把控難度大；

（3）項(xiàng)目在海南省首次使用隔震支座技術(shù)，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工有了新的挑戰(zhàn)。

該國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)單位結(jié)合項(xiàng)目的具體情況，決定在航站樓項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中采用BIM技術(shù)，對(duì)BIM的應(yīng)用進(jìn)行了整體策劃，通過(guò)合同對(duì)設(shè)計(jì)單位、施工單位等明確各主要參建方的BIM實(shí)施職責(zé)和具體要求，在不改變項(xiàng)目的總發(fā)包模式的以BIM技術(shù)解決項(xiàng)目的重難點(diǎn)，提升項(xiàng)目的精細(xì)化管理水平。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的組織架構(gòu)

為保證整個(gè)項(xiàng)目各方在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，責(zé)任明確，分工合理，擬確定項(xiàng)目各參建方在BIM整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的組織架構(gòu)如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目實(shí)施的組織架構(gòu)圖

此組織架構(gòu)下，本項(xiàng)目各主要參與方的BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵職責(zé)如下。

建設(shè)單位關(guān)鍵職責(zé)：

（1）提出BIM管理要求，并確認(rèn)BIM咨詢單位的總體策劃方案；

（2）對(duì)BIM咨詢單位提出的BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行確認(rèn)并發(fā)布；

（3）協(xié)調(diào)推進(jìn)、監(jiān)督執(zhí)行、整體把控BIM實(shí)施工作開(kāi)展。

BIM咨詢單位關(guān)鍵職責(zé)：

（1）總體策劃，制定實(shí)施規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，各單位工作職責(zé)界面劃分；

（2）編制該機(jī)場(chǎng)二期擴(kuò)建航站樓項(xiàng)目BIM應(yīng)用有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和指南；

（3）對(duì)各專業(yè)、各階段的模型以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和成果提出具體要求，使得BIM應(yīng)用符合業(yè)主單位管理需求；

（4）對(duì)設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等第三方公司的BIM工作進(jìn)行指導(dǎo)、監(jiān)督、審查和協(xié)調(diào)，提供必要的BIM技術(shù)支持。

設(shè)計(jì)單位關(guān)鍵職責(zé)：

（1）按照BIM咨詢單位提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求創(chuàng)建、更新模型，完成合同要求的BIM技術(shù)應(yīng)用，并提交BIM技術(shù)應(yīng)用成果；

（2）按照設(shè)計(jì)階段的合約要求完成設(shè)計(jì)階段有關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集、集成、更新和完善等工作。

施工單位關(guān)鍵職責(zé)：

（1）接收施工圖設(shè)計(jì)模型，對(duì)合約范圍內(nèi)的施工圖設(shè)計(jì)模型進(jìn)行必要的校核和調(diào)整，完成各專業(yè)的施工圖深化設(shè)計(jì)的BIM模型，并在施工過(guò)程中及時(shí)更新，保持其適用性，創(chuàng)建和更新施工過(guò)程BIM模型；

（2）按照業(yè)主和BIM咨詢單位要求，總包單位統(tǒng)籌管理各分包方BIM團(tuán)隊(duì)施工深化設(shè)計(jì)模型和施工過(guò)程模型，方便各專業(yè)間模型互用；

（3）提供施工組織方案、進(jìn)度安排等，根據(jù)業(yè)主和咨詢單位要求，完成BIM在施工階段的應(yīng)用，并按業(yè)主方要求提交相應(yīng)成果，滿足工程管理需要；

按照施工合約的要求，進(jìn)行施工階段BIM模型專業(yè)信息收集、更新和完善。

材料供應(yīng)商關(guān)鍵職責(zé)：

（1）完成合同范圍內(nèi)的各項(xiàng)BIM工作并提交相關(guān)工作成果；

（2）積極響應(yīng)和落實(shí)業(yè)主和BIM咨詢單位的各類BIM工作要求；

（3）完成各自工作范圍內(nèi)的各類相關(guān)配合工作。

3 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

按照機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓的整體考慮，項(xiàng)目對(duì)三維BIM設(shè)計(jì)的基本原則為能夠正向設(shè)計(jì)的，盡量采用三維正向設(shè)計(jì)，由BIM三維BIM設(shè)計(jì)導(dǎo)出準(zhǔn)確的二維CAD圖紙；對(duì)于條件不成熟，暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維正向設(shè)計(jì)的，則通過(guò)二維轉(zhuǎn)三維的形式，建立BIM三維設(shè)計(jì)模型，降低設(shè)計(jì)圖紙的錯(cuò)誤與矛盾，提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量；進(jìn)行三維碰撞檢測(cè)，查找和糾正設(shè)計(jì)多專業(yè)協(xié)調(diào)的缺陷和錯(cuò)誤，避免流入施工環(huán)節(jié)；應(yīng)用三維BIM模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底，提升施工圖交底的質(zhì)量。

3.1 BIM的正向設(shè)計(jì)

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位雖然實(shí)力雄厚，但是由于各種原因用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行BIM的正向設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)巨大，市場(chǎng)對(duì)于這么大體量的工程也沒(méi)有成熟的正向設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大，所以在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中有限的使用了正向設(shè)計(jì)。比如：

（1）在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用Tekla軟件直接進(jìn)行三維模型創(chuàng)建，再輸出準(zhǔn)確的二維CAD施工圖。由此完成鋼梯CAD圖紙9張，屋頂鋼結(jié)構(gòu)CAD圖紙28張；

（2）在核心筒的建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用Revit軟件進(jìn)行三維BIM設(shè)計(jì)，直接輸出三維和二維圖紙37張，圖2為核心筒結(jié)構(gòu)BIM模型和二維圖；

（3）另外有玻璃電梯、自動(dòng)步道、衛(wèi)生間、自動(dòng)扶梯等由正向設(shè)計(jì)得到的施工圖超過(guò)100張（見(jiàn)圖2）。

這些正向設(shè)計(jì)圖紙具有準(zhǔn)確、參數(shù)關(guān)聯(lián)等特點(diǎn)，是未來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。2號(hào)航站樓項(xiàng)目從實(shí)際出發(fā)，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中踐行BIM技術(shù)三維正向設(shè)計(jì)應(yīng)用，在市場(chǎng)環(huán)境、軟件環(huán)境等多條件的限制下尋求了設(shè)計(jì)過(guò)程的次優(yōu)解，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.2 BIM技術(shù)輔助圖紙預(yù)審查

圖2 核心筒正向設(shè)計(jì)得到的BIM模型和二維詳圖

BIM三維建模過(guò)程，就是建模工程師的讀圖識(shí)圖過(guò)程，也是個(gè)虛擬建造的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，建模工程師需要充分理解圖紙，最終將二維的CAD圖紙信息“建造”為虛擬的三維空間模型。由于本項(xiàng)目體量大、圖紙信息量大，雖然傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中有多重審核審批，但是圖紙中的一些錯(cuò)誤，比如立面圖與剖面圖不一致的情況、標(biāo)注不明確不統(tǒng)一的問(wèn)題仍然無(wú)法完全避免。建模工程師在虛擬建造時(shí)，讀懂圖紙并深入理解設(shè)計(jì)意圖，可以將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題反饋給設(shè)計(jì)師，完善圖紙，從而在施工圖紙發(fā)放之前，提前解決圖紙中存在的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)層面盡可能的避免后期的錯(cuò)施工漏施工甚至于返工，在設(shè)計(jì)的源頭上保證施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度和節(jié)約施工成本。

航站樓項(xiàng)目通過(guò)建立全模型針對(duì)建筑各系統(tǒng)進(jìn)行一般性的審核，還重點(diǎn)檢測(cè)了板邊與機(jī)械設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，混凝土電梯基坑及沖頂是否夠用，所有設(shè)備基坑下方使用空間是否過(guò)小，扶梯土建條件是否滿足廠家要求，核心筒樓梯排布是否滿足規(guī)范，衛(wèi)生間器具排布是否滿足規(guī)范。通過(guò)建立剖切模型，對(duì)板邊與設(shè)備交接關(guān)系不準(zhǔn)確的，基坑下方使用空間緊張等問(wèn)題，在三維模型上直接與各設(shè)計(jì)師溝通，優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 BIM的三維碰撞檢測(cè)

該機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓項(xiàng)目工程體量大，專業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜，整個(gè)建筑體涉及到土建、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻、屋面、暖通、給排水、電氣、行李系統(tǒng)等20幾個(gè)專業(yè)和系統(tǒng)。面對(duì)這樣龐大的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師應(yīng)用傳統(tǒng)的方法無(wú)法對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)都花費(fèi)很多的精力去實(shí)現(xiàn)相互間的協(xié)調(diào)。本項(xiàng)目充分發(fā)揮BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)，將創(chuàng)建好的各專業(yè)模型通過(guò)Navisworks模型進(jìn)行整合，并應(yīng)用軟件的自動(dòng)檢測(cè)功能進(jìn)行專業(yè)間的碰撞檢測(cè)，從而將傳統(tǒng)二維圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)漏碰缺問(wèn)題暴露出來(lái)，并尋求協(xié)調(diào)解決的辦法。

比如結(jié)構(gòu)圖紙的開(kāi)洞問(wèn)題，往往會(huì)出現(xiàn)洞口遺漏或者留洞位置不確定的問(wèn)題，通過(guò)BIM的三維碰撞檢測(cè)就能夠清楚的查找出結(jié)構(gòu)與暖通、給排水、電氣等專業(yè)的碰撞問(wèn)題，將留洞圖紙進(jìn)一步的校核。

3.4 BIM的三維設(shè)計(jì)交底

設(shè)計(jì)的三維交底同樣是機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓項(xiàng)目一個(gè)重要的BIM技術(shù)應(yīng)用。由于項(xiàng)目在采用了隔震支座技術(shù)，航站樓中心區(qū)地下室設(shè)置了專門(mén)的隔層，地下室存在深區(qū)、淺區(qū)、隔著管溝等特有的結(jié)構(gòu)形式。為加強(qiáng)施工單位對(duì)結(jié)構(gòu)的理解，設(shè)計(jì)單位靈活應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)復(fù)雜區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域，采用二維和三維相結(jié)合的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。圖3所示是隔震溝結(jié)構(gòu)的三維交底圖。

同時(shí)，設(shè)計(jì)單位對(duì)于幕墻與鋼結(jié)構(gòu)之間、幕墻與屋面之間、鋼結(jié)構(gòu)與屋面之間需要深化的18類重要的連接節(jié)點(diǎn)，結(jié)合BIM的三維模型，列出列表清單，形象、直觀的BIM三維模型，加深了施工單位的理解，提高了設(shè)計(jì)交底工作的效率，也為后期BIM的深化工作打下了基礎(chǔ)。

4 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

施工階段是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化為工程實(shí)體的過(guò)程，也是整個(gè)項(xiàng)目的資源投入和費(fèi)用支出的高峰時(shí)期。工程項(xiàng)目施工過(guò)程受自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境等多方面影響，BIM技術(shù)的應(yīng)用為克服工程困難、降低工程風(fēng)險(xiǎn)、提升溝通效率等多方面發(fā)揮作用。在該國(guó)際機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓項(xiàng)目中，進(jìn)入施工階段，施工總包單位即接收BIM模型，并在項(xiàng)目的施工深化、三維管線綜合、施工方案模擬等應(yīng)用點(diǎn)上發(fā)力，為項(xiàng)目的整體目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)揮功能。

圖3 隔震溝復(fù)雜區(qū)域的設(shè)計(jì)交底

4.1 基于BIM的三維施工深化

本項(xiàng)目施工單位根據(jù)BIM咨詢單位制定統(tǒng)一的的BIM實(shí)施規(guī)劃和BIM模型切分和施工精度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步的深化?；谕两Ｐ停隑IM模型中的時(shí)間參數(shù)，為后期的4D進(jìn)度模擬的打下基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的監(jiān)控和指導(dǎo)。

結(jié)合采購(gòu)確定的隔震支座的規(guī)格型號(hào)、結(jié)構(gòu)形狀完成隔震支座的深化工作，建立中心區(qū)夾層隔震支座模型，確定7種不同類型隔震支座的排布情況，并統(tǒng)計(jì)出隔震支座的數(shù)量，從而提高了隔震支座的工程量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由此也確定了與隔震支座連接的不同柱的具體長(zhǎng)度。

鋼結(jié)構(gòu)的深化是施工深化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。特別是對(duì)于梁柱交叉節(jié)點(diǎn)位置，由于項(xiàng)目體量龐大，節(jié)點(diǎn)是受力的節(jié)點(diǎn)，直接關(guān)系到整個(gè)航站樓的結(jié)構(gòu)安全，交叉處有橫向梁體、縱向梁體的鋼筋與柱體銜接，鋼筋密密麻麻匯總在一起，如何排布、如何銜接都是需要深化的，并要確保滿足結(jié)構(gòu)受力安全要求。該機(jī)場(chǎng)施工單位BIM團(tuán)隊(duì)，針對(duì)這樣的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行三維深化，清晰表達(dá)各構(gòu)件之間的相互關(guān)系、連接方式等。這一方面為鋼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確算量提供了可能，另一方面也為現(xiàn)場(chǎng)施工交底提供了便利。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)深化節(jié)點(diǎn)模型

4.2 基于BIM的三維管線綜合

基于BIM的三維管線綜合被認(rèn)為是現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用價(jià)值最明顯的一項(xiàng)BIM應(yīng)用，對(duì)于解決復(fù)雜管線空間排布問(wèn)題具有傳統(tǒng)二維CAD所不具有的優(yōu)勢(shì)。在2號(hào)航站樓項(xiàng)目中除了一般建筑中的暖通、給排水、電氣等專業(yè)，還有航站樓特有的行李系統(tǒng)、民航弱電系統(tǒng)等專業(yè)，管線交叉更加復(fù)雜，對(duì)管線排布要求更高。

針對(duì)這樣的具體情況，本項(xiàng)目按照前期的BIM整體策劃，由總包單位牽頭充分整合各專業(yè)管線，在同一的三維Revit平臺(tái)中，BIM工程師會(huì)同具有豐富項(xiàng)目管綜施工經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工程師，共同完成項(xiàng)目的管線綜合排布，并按照前期建立的管綜出圖規(guī)則，將管綜的成果輸出到二維工程圖，便于帶到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工人施工。

BIM的三維管綜排布完成后，還會(huì)與土建工程進(jìn)一步的進(jìn)行碰撞檢測(cè)，從而將前期多專業(yè)協(xié)調(diào)的工作更進(jìn)一步。項(xiàng)目通過(guò)這樣的一輪碰撞檢查流程，BIM團(tuán)隊(duì)與設(shè)計(jì)工程師合作，進(jìn)一步確認(rèn)126個(gè)剪力墻預(yù)留洞口位置、優(yōu)化了6扇門(mén)及180m二次結(jié)構(gòu)墻的位置，從而保證了項(xiàng)目的連續(xù)施工，避免了后期拆改對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度影響。

4.3 基于BIM的施工方案模擬

應(yīng)用BIM的三維模型，結(jié)合多媒體技術(shù)的應(yīng)用，可以將具體的施工方案進(jìn)行形象化的視頻展示，從而提高施工交底的效率和效果。該國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓隔震支座屬于新技術(shù)的應(yīng)用，其安裝精度要求高，是本項(xiàng)目重要的質(zhì)量控制項(xiàng)，為此，總包單位應(yīng)用BIM模型，專門(mén)制作隔震支座的安裝工序模擬視頻，配以質(zhì)量把控重點(diǎn)的說(shuō)明，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工班組人員進(jìn)行統(tǒng)一的培訓(xùn)宣講和交底。這樣的多媒體視頻形式形象直觀，通俗易懂，深受工程現(xiàn)場(chǎng)人員的歡迎，交底效果良好，這對(duì)隔震支座的施工質(zhì)量保證起到了積極的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

某國(guó)際機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓項(xiàng)目是典型的業(yè)主驅(qū)動(dòng)型的BIM技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，由業(yè)主借助外部BIM咨詢單位的智力和BIM實(shí)施經(jīng)驗(yàn)建立整個(gè)項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和組織架構(gòu)，進(jìn)行BIM具體實(shí)施工作的分派和職責(zé)界定，并在合同中對(duì)BIM實(shí)施單位資源投入和實(shí)施成果進(jìn)行約定，過(guò)程中由BIM咨詢單位加強(qiáng)對(duì)各實(shí)施單位進(jìn)行過(guò)程指導(dǎo)、督促和成果收集，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)主關(guān)心的項(xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度、投資的管控的目標(biāo)。

項(xiàng)目基于項(xiàng)目環(huán)境和BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的實(shí)際情況，在BIM設(shè)計(jì)校核、碰撞檢測(cè)、管線綜合優(yōu)化、設(shè)計(jì)和施工交底、工程量統(tǒng)計(jì)等工作發(fā)揮了BIM的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理形式進(jìn)行了補(bǔ)充和突破。

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