大型工業(yè)廠房工程建設(shè)中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

孫瑞琨 ，張碩 ，夏剛 ，孔亮 ，左永清

（中建八局第一建設(shè)有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

本項(xiàng)目為大型顯示面板生產(chǎn)廠區(qū)，本期工程用地約36.68萬(wàn)m2，建筑面積約為20.84萬(wàn)m2?？傆?jì)9個(gè)單體同時(shí)施工，單體結(jié)構(gòu)形式主要為混凝土框架結(jié)構(gòu)，各單體間通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)連廊、管架進(jìn)行連接。工程工期僅259天，根據(jù)工期節(jié)點(diǎn)要求，從總包進(jìn)場(chǎng)至移交潔凈包、純水包僅4個(gè)月時(shí)間。建成后將成為國(guó)內(nèi)首屈一指的面板生產(chǎn)線廠房。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的必然性

2.1 BIM技術(shù)的概念

BIM即是指建筑信息模型（Building Information Modeling），國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)（Facilities Information Council）的定義較為容易接受，即：BIM是在開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目全壽命周期信息的可計(jì)算、可運(yùn)算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值[1]。BIM技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)信息為基礎(chǔ)，利用三維數(shù)字技術(shù)模擬建立建筑模型，并將其應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工、管理等項(xiàng)目全生命周期的數(shù)字化技術(shù)。

2.2 BIM應(yīng)用現(xiàn)狀分析

運(yùn)用BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理，是將現(xiàn)階段建筑行業(yè)向更精細(xì)、更高效、更規(guī)范推進(jìn)的助燃劑。但目前，我國(guó)BIM技術(shù)主要應(yīng)用于有強(qiáng)制要求的大型項(xiàng)目中，完全由BIM設(shè)計(jì)完成的項(xiàng)目不到1%，遠(yuǎn)低于美國(guó)、歐洲各國(guó)以及日本的應(yīng)用率[2]。而對(duì)于應(yīng)用BIM技術(shù)的諸多項(xiàng)目，也并沒(méi)有將整個(gè)管理與BIM技術(shù)相結(jié)合，實(shí)際應(yīng)用還僅僅停留在軟件的應(yīng)用上，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)應(yīng)用BIM技術(shù)的意義-4]。

2015年7月，住建部印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中明確了我國(guó)BIM技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)：“到2020年年底，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用?！盵5]

在這個(gè)大背景下，各勘察設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，探索BIM技術(shù)在工程中的效益點(diǎn)勢(shì)在必行。

3 設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用

3.1 逃生模擬

廠房跨度大、空間復(fù)雜，人員密集，對(duì)災(zāi)害逃生要求較高。設(shè)計(jì)階段利用模型進(jìn)行人員應(yīng)急疏散仿真工程軟件進(jìn)行逃生模擬分析，規(guī)劃緊急情況發(fā)生時(shí)的人員安全路徑，對(duì)于所選房間出具人員數(shù)量與時(shí)間曲線，嚴(yán)把安全逃生生命線。

3.2 方案選定

針對(duì)設(shè)計(jì)方案，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案漫游并且提供VR虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)、制作全景照片、能效分析、環(huán)境分析，在方案階段就能切身體驗(yàn)項(xiàng)目建成后的產(chǎn)房?jī)?nèi)飾和管綜排布，“所見(jiàn)即所得”。及早提出修改意見(jiàn)，規(guī)避后期方案調(diào)整帶來(lái)的施工困難、成本提高。

3.3 管線綜合

依據(jù)BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)工程建模配色標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管線方案進(jìn)行初步建模細(xì)化，綜合深化，分專(zhuān)業(yè)劃分下發(fā)。建立工程通用設(shè)備模型納入數(shù)據(jù)庫(kù)，隨用隨取。

基于BIM技術(shù)綜合排布管線，出具沖突報(bào)告，針對(duì)沖突項(xiàng)進(jìn)行合理避讓優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)解決沖突項(xiàng)，提升出圖質(zhì)量。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備主輔套包商劃分，各包商進(jìn)一步深化各自管線設(shè)備模型，一方面利用模型指導(dǎo)施工，另一方面依據(jù)方案提出洞口開(kāi)洞條件，總包依據(jù)開(kāi)洞條件對(duì)砌體洞口進(jìn)行預(yù)留開(kāi)洞。

3.4 BIM施工圖

模型方案深化后，使用BIM模型直接出圖，用于多方簽合會(huì)審，方便變更修改，定稿后出具施工圖下發(fā)相應(yīng)包商進(jìn)行施工。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)深化

基于BIM技術(shù)可對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，編制構(gòu)件編號(hào)出具構(gòu)件清單，按照編號(hào)及清單分批進(jìn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)材料，做好物資管控。經(jīng)過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連廊管架的深化設(shè)計(jì)，鋼構(gòu)件分批加工入場(chǎng)，合理安排施工段。

4 施工階段的BIM應(yīng)用

4.1 方案交底

將施工方案、技術(shù)交底BIM技術(shù)化，利用模型直觀描述方案或交底的工藝、工序、控制點(diǎn)，關(guān)聯(lián)二維碼，張貼與現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)位置，現(xiàn)場(chǎng)人員使用手機(jī)進(jìn)行掃描查看，提高交底的滲透性，普遍性。

此外，針對(duì)具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)點(diǎn)，可利用BIM模型深化出具交底視頻，將整個(gè)交底或方案已視頻的方式展示出來(lái)，并整合為工程標(biāo)準(zhǔn)化工藝節(jié)點(diǎn)庫(kù)，結(jié)合二維碼技術(shù)覆蓋推廣，為類(lèi)似工程提供幫助。

4.2 工藝展示

工業(yè)廠房中，建筑功能是以滿足特定生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)的，對(duì)施工的把控是需要考慮這些工藝原理的。依托BIM技術(shù)，可在指導(dǎo)施工的前提下，利用模型簡(jiǎn)明展示廠房各功能區(qū)系統(tǒng)的工作原理，使得所有參建人員快速了解所建區(qū)域的使用功能、運(yùn)作原理，充分理解各個(gè)施工過(guò)程的要點(diǎn)、控制點(diǎn)，共同嚴(yán)把現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量的同時(shí)，還能對(duì)工程有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)及了解。

4.3 平面布置

針對(duì)施工用地緊湊，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)各施工階段進(jìn)行場(chǎng)地平面布置深化，采用標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)對(duì)施工器械、臨建、堆場(chǎng)等進(jìn)行布置，合理規(guī)劃塔吊節(jié)數(shù)、加工棚數(shù)量，實(shí)現(xiàn)群塔施工有避讓?zhuān)F(xiàn)場(chǎng)倒運(yùn)無(wú)沖突的三維化空間利用。

4.4 BIM+無(wú)人機(jī)

使用無(wú)人機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行傾斜測(cè)量，建立現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)模型，上傳云平臺(tái)，施工單位根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行近期場(chǎng)地布置規(guī)劃，各參建單位隨時(shí)查看，進(jìn)行相應(yīng)工作安排，高效利用場(chǎng)地，保駕工程進(jìn)度。

針對(duì)場(chǎng)地面積大，土方平整較復(fù)雜，利用BIM+無(wú)人機(jī)點(diǎn)云技術(shù)，對(duì)土方平衡進(jìn)行計(jì)算，合理規(guī)劃土方平整方案，配合物資及商務(wù)，有準(zhǔn)備地進(jìn)行土石方工程的招標(biāo)、管理及結(jié)算。

4.5 強(qiáng)化生產(chǎn)

在生產(chǎn)方面，根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行BIM4D項(xiàng)目進(jìn)度模擬。并以BIM5D平臺(tái)為工具，對(duì)各個(gè)單體進(jìn)行流水段劃分，根據(jù)生產(chǎn)例會(huì)內(nèi)容進(jìn)行每周任務(wù)派分。

過(guò)程中可做到上傳每日現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、勞動(dòng)力數(shù)據(jù)上傳至BIM5D平臺(tái)，并輔以輕量、直觀的進(jìn)度模型，整合每日實(shí)際進(jìn)度并更新模型，通過(guò)平臺(tái)將模型傳遞給各方，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度跟蹤和每日巡場(chǎng)進(jìn)度核實(shí)。

每周基于追蹤進(jìn)度模型返回檢查情況和本周的任務(wù)完成情況，出具進(jìn)度檢查報(bào)告。在協(xié)同平臺(tái)中，將檢查報(bào)告反饋給施工部門(mén)，由項(xiàng)目生產(chǎn)負(fù)責(zé)人分析滯后原因，提出方案，并落實(shí)在下周的任務(wù)派分。

4.6 協(xié)調(diào)質(zhì)量安全

①現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全問(wèn)題的平臺(tái)管理：實(shí)施依附BIM技術(shù)的平臺(tái)化協(xié)同管理，各管理方通過(guò)移動(dòng)端隨時(shí)將問(wèn)題標(biāo)注于模型相應(yīng)位置，并上傳至平臺(tái)指定責(zé)任人進(jìn)行整改，做到了有理可尋，有據(jù)可查，確保質(zhì)量安全雙把控。

②現(xiàn)場(chǎng)安全性提前分析：對(duì)施工模型進(jìn)行安全分析，自動(dòng)識(shí)別臨邊、洞口等危險(xiǎn)源并出具報(bào)告，做到墜落風(fēng)險(xiǎn)提前統(tǒng)計(jì)，計(jì)劃性采購(gòu)材料設(shè)備。

③質(zhì)量樣板、安全體驗(yàn)虛擬化：結(jié)合BIM+VR技術(shù)，質(zhì)量方面建立包括有模板、鋼筋、混凝土澆筑、防水、砌筑、安裝以及裝飾裝修等一系列工程樣板模型；安全方面，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)安全問(wèn)題，如高處墜落、坍塌、物體打擊、起重傷害、觸電、機(jī)械傷害、中毒窒息、火災(zāi)、爆炸等類(lèi)型，制作模擬場(chǎng)景模型。在現(xiàn)場(chǎng)周邊設(shè)置BIM+VR虛擬體驗(yàn)區(qū)，豐富質(zhì)量安全教育形式。

4.7 助力商務(wù)物資

在商務(wù)方面，充分利用BIM模型的信息化特性，優(yōu)化模型精度，對(duì)模型進(jìn)行商務(wù)化信息添加；并落實(shí)模型現(xiàn)場(chǎng)100%校核，保證模型真實(shí)性。實(shí)現(xiàn)各工程量清單明細(xì)表精確提取，移交商務(wù)部門(mén)用于上下游核算；另一方面可以結(jié)合BIM5D關(guān)聯(lián)施工流水段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料進(jìn)行精細(xì)管控[6]。

5 運(yùn)維階段的BIM應(yīng)用

運(yùn)維階段運(yùn)用BIM技術(shù)，管理方通過(guò)模型信息可獲得整個(gè)工程全生命周期的真實(shí)信息，基于這些信息，可以輕松實(shí)現(xiàn)受腐蝕、易耗損以及高精度等構(gòu)件的按時(shí)巡查，定時(shí)檢測(cè)。追溯損壞構(gòu)件源頭，及時(shí)保護(hù)相關(guān)聯(lián)構(gòu)件，隨時(shí)掌握供應(yīng)商信息，獲得全面細(xì)致的解決方案，避免不必要的損失，進(jìn)一步提高運(yùn)維管理的效率。

6 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的可視化、一體化、參數(shù)化以及協(xié)調(diào)化等優(yōu)勢(shì)將成為建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向[7]。近些年我國(guó)對(duì)于BIM技術(shù)的大力支持與政策的扶持，極大地促進(jìn)了行業(yè)內(nèi)BIM技術(shù)的普及。以工程模型為基礎(chǔ)，在不同階段中發(fā)散出相適用的應(yīng)用點(diǎn)，就是BIM技術(shù)應(yīng)用的根本。在落實(shí)已有應(yīng)用的基礎(chǔ)上循序漸進(jìn)，將應(yīng)用點(diǎn)提升為效益點(diǎn)，以效益點(diǎn)促進(jìn)新的應(yīng)用點(diǎn)，攜工程數(shù)據(jù)邁入建筑業(yè)的三維信息時(shí)代。