BIM技術(shù)在項(xiàng)目工程全生命周期運(yùn)用

張軍 符想

摘 ? 要：文章以南京協(xié)泰科技大廈為例，利用BIM技術(shù)對工程從設(shè)計(jì)階段，施工階段以及運(yùn)維階段進(jìn)行全生命周期運(yùn)用。在設(shè)計(jì)階段采用Revit軟件對項(xiàng)目模型進(jìn)行節(jié)能分析和節(jié)能設(shè)計(jì)，并對項(xiàng)目全專業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢查，對圖紙進(jìn)行二次深化。在施工階段對項(xiàng)目大樓進(jìn)行進(jìn)度模擬和可視化管理，以縮短工期、節(jié)約成本。最后，在項(xiàng)目運(yùn)維階段建立信息化平臺，保證建筑大樓經(jīng)濟(jì)效益，延長項(xiàng)目生命周期。

關(guān)鍵詞：BIM;信息化;全生命周期

1 ? ?工程概況

南京協(xié)泰科技大廈位于南京市建鄴區(qū)新城科技園云龍山路西側(cè)，用地性質(zhì)為科研設(shè)計(jì)用地，容積率≤5.0。規(guī)劃總建筑面積為50 160.4 m2，地上總建筑面積36 800 m2，地下總建筑面積13 360.4 m2。工程結(jié)構(gòu)形式為框筒結(jié)構(gòu)，地上23層、裙樓3層、地下2層，其中一層為入口大堂，2～3層為研發(fā)展示中心，4～22層為研發(fā)中心，23層為會議中心。建筑類別甲類，其中節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)65%，建筑高度94.85 m。

2 ? ?BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

2.1 ?項(xiàng)目可行性分析

項(xiàng)目可行性分析是指在土地資源和市場分析基礎(chǔ)上，通過建設(shè)規(guī)模、項(xiàng)目產(chǎn)品方案主要采用的建筑材料和工藝、項(xiàng)目的投資回報(bào)、投資額及投資市場，對周圈產(chǎn)生的社會效益等的研究和論證，擬定項(xiàng)目建設(shè)方向[1]。

協(xié)泰科技大廈在項(xiàng)目可行性分析階段，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）平臺，通過渲染功能可以模擬建筑外觀效果、項(xiàng)目綠化效果等。根據(jù)模型進(jìn)行區(qū)域功能劃分以及建筑租售區(qū)域的明確，根據(jù)區(qū)域的差異性可以對項(xiàng)目的用材進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，對成本進(jìn)行可靠的評估，判斷大廈的綜合效益。

2.2 ?方案論證

采用Autodesk infrastructure modeler軟件對協(xié)泰科技大廈建立規(guī)劃信息和三維模型，初步確定規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，并對大樓建筑總平面設(shè)計(jì)，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、排水等專業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步管理。整個方案論證的過程對協(xié)泰科技大廈的建筑安裝成本，工程質(zhì)量、投資、進(jìn)度，建筑施工完畢后的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益以及建筑運(yùn)維成本起著至關(guān)重要的作用。

2.3 ?圖紙階段

此階段在建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、排水等專業(yè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)使得各個專業(yè)的圖紙由于溝通不一致導(dǎo)致“專業(yè)打架”問題，例如管道線路與結(jié)構(gòu)碰撞，洞口預(yù)留錯位，關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)缺失等一些設(shè)計(jì)漏洞。這些漏洞往往很難在二維平面圖中發(fā)現(xiàn)，直到工程開始實(shí)施會產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)變工，對工程的工期、成本和項(xiàng)目使用產(chǎn)生很大的影響。

協(xié)泰科技大廈項(xiàng)目采用Autodesk Revit軟件進(jìn)行項(xiàng)目大樓全專業(yè)的三維模型建立，重點(diǎn)解決施工中管線綜合和其他專業(yè)沖突問題，以及設(shè)計(jì)階段圖紙不合理過程，Revit軟件強(qiáng)大的計(jì)算能力能夠快速完成大型項(xiàng)目的檢測問題，在滿足設(shè)計(jì)施工規(guī)范的條件下，最終實(shí)現(xiàn)零碰撞，減少不必要的設(shè)計(jì)變更，加快后期的施工過程。

經(jīng)過Autodesk Revit軟件的運(yùn)行，協(xié)泰科技大廈項(xiàng)目輕易檢查出模型中的碰撞點(diǎn)以及設(shè)計(jì)部分當(dāng)不合理的部分，進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)變更。

其中，設(shè)計(jì)存在表達(dá)深度不夠現(xiàn)象，如高層主體屋面排水組織不詳，標(biāo)高屋面未見排水縱坡設(shè)計(jì)，諸如此類的設(shè)計(jì)變更共計(jì)16處。

2.4 ?節(jié)能分析

本工程建設(shè)維護(hù)結(jié)構(gòu)、地面和地下室外墻、窗（包括透明幕墻）均采用節(jié)能構(gòu)造，使用泡沫玻璃和巖棉板等保溫材料保證結(jié)構(gòu)熱工性能。采用Autodesk Revit軟件對工程項(xiàng)目建立可視化模型，通過地圖搜索項(xiàng)目建設(shè)地的地理位置，輸入當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，輸入加熱設(shè)計(jì)溫度、晴朗數(shù)。

在場地輸入選項(xiàng)中設(shè)置項(xiàng)目在場地中的方向和位置，以及相對于其他建筑物的方向和位置。之后利用軟件對建筑模型周邊環(huán)境進(jìn)行模擬，得到能源系統(tǒng)消耗情況和熱工分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。同時對軟件的分析結(jié)果結(jié)合節(jié)能材料的特性和成本優(yōu)化模型節(jié)能材料的選取，提高自然資源的利用率。根據(jù)計(jì)算，可以得到整個工程的窗（包括玻璃幕墻）的可見光透射比、可開啟面積比。

3 ? ?BIM技術(shù)在施工管理階段應(yīng)用

根據(jù)協(xié)泰科技大廈項(xiàng)目特點(diǎn)，基于設(shè)計(jì)階段提供的三維模型，對施工階段的BIM模型進(jìn)行進(jìn)一步的深化、4D進(jìn)度管理、工程量提取、施工模擬以及模型可視化管理等，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)應(yīng)用的項(xiàng)目精細(xì)化管理。施工階段是多方協(xié)調(diào)的階段，通過BIM平臺的進(jìn)一步建立，有效提高多方溝通效率，確保工程減少返工，達(dá)到提高質(zhì)量縮短工期的目標(biāo)。

3.1 ?施工圖深化及3D交底

設(shè)計(jì)模型在施工圖、現(xiàn)場施工工藝、施工要求、施工規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的優(yōu)化，通過Autodesk Revit軟件檢查土建專業(yè)中梁、柱、板、墻體與機(jī)電、暖通、給排水管道之間碰撞點(diǎn)[3]，并根據(jù)碰撞點(diǎn)情況對管線綜合進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，其中屋頂排煙風(fēng)機(jī)出口段用風(fēng)管拉至外墻邊，與正壓系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口相對位置進(jìn)一步優(yōu)化，保證采風(fēng)安全。正壓風(fēng)井與排煙井相鄰，磚墻分隔，補(bǔ)充明確防漏措施。地下一層和地下二層水泵接合器出戶管進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整增加DN150消火栓管、DN150噴淋管。

3.2 ?虛擬施工及4D進(jìn)度管理

根據(jù)項(xiàng)目大樓總進(jìn)度計(jì)劃表，采用luban MC按照各專業(yè)工作進(jìn)行虛擬施工，查看施工過程中時間所對應(yīng)的工作段是否沖突。經(jīng)過施工模擬對工程進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行微調(diào)，主體混凝土結(jié)構(gòu)與水電、暖通、消防預(yù)埋工作同時進(jìn)行，其中1～20層塔樓主體結(jié)構(gòu)施工全部完成花費(fèi)了223 天，與此同時水電、暖通、消防預(yù)埋工作也全部施工完畢。BIM技術(shù)的應(yīng)用對項(xiàng)目施工階段的優(yōu)勢有如下幾點(diǎn)：（1）在施工模擬的過程中發(fā)現(xiàn)施工中的技術(shù)難點(diǎn)和安全隱患，提前發(fā)現(xiàn)問題，提高施工人員與設(shè)計(jì)方的溝通效率，保障了施工安全。（2）優(yōu)化了施工進(jìn)度，提高施工效率縮短工期，節(jié)約成本。（3）對施工現(xiàn)場有更好地把控，科學(xué)堆放物料，保證大型器具的安全進(jìn)場以及線路的合理規(guī)劃。

3.3 ?三維可視化管理

根據(jù)項(xiàng)目大樓的施工情況，對整個項(xiàng)目進(jìn)行三維可視化管理，以漫游形式展示協(xié)泰科技大樓的內(nèi)部建筑、設(shè)備管道、給水排水等情況。一方面，項(xiàng)目的三維可視化管理展示建筑的細(xì)節(jié)部分，增加視覺效果;另一方面，有助于項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在施工過程中發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)部不匹配的情況進(jìn)行及時更正。

4 ? ?BIM技術(shù)在運(yùn)維階段應(yīng)用

南京協(xié)泰科技大廈作為研發(fā)中心大樓，在竣工驗(yàn)收合格后迅速投入使用，根據(jù)建筑內(nèi)部戶型進(jìn)行不同類別的租售以及大樓日常物業(yè)維護(hù)管理，此階段即為工程項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)階段。項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)階段在項(xiàng)目全生命周期中時間和成本占比最長，只有采用有效的運(yùn)營管理工作方法，才能延長項(xiàng)目的壽命?；贐IM技術(shù)的項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)管理充分發(fā)揮了大數(shù)據(jù)和信息化管理優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）完善建筑信息模型，達(dá)到建筑信息統(tǒng)計(jì)與建筑使用狀態(tài)同步更新，并對建筑內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行實(shí)時健康監(jiān)測，保證建筑設(shè)備功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。協(xié)泰科技大廈作為科研設(shè)計(jì)用地，建筑內(nèi)部的科研設(shè)備以及資料情況至關(guān)重要，進(jìn)行信息的實(shí)時更新不僅能夠保證產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)的準(zhǔn)確性，還能保證建筑大樓的安全性。（2）對建筑租售盈利項(xiàng)目信息進(jìn)行把控，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目資產(chǎn)信息化管理，完成項(xiàng)目資產(chǎn)實(shí)施更新，提高建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。（3）南京協(xié)泰研發(fā)中心大樓高為94.85 m，一旦發(fā)生緊急事故會對項(xiàng)目大樓的研發(fā)成果以及建筑內(nèi)部的人員造成巨大的傷害，利用BIM技術(shù)在運(yùn)維階段進(jìn)行地震、火災(zāi)等應(yīng)急方案的規(guī)劃和模擬，可以有效地降低風(fēng)險(xiǎn)，保證建筑項(xiàng)目人員和財(cái)產(chǎn)安全。

5 ? ?結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目全生命周期過程中的運(yùn)用已經(jīng)成為一種趨勢。2019年4月1日，建筑信息模型技術(shù)員成為人社部發(fā)布的新職業(yè)之一，預(yù)示著將來建筑行業(yè)向高科技、信息化、結(jié)構(gòu)升級方向發(fā)展?，F(xiàn)階段BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目全生命周期過程中的應(yīng)用還處于初級階段，受地方建筑行業(yè)發(fā)展水平良莠不齊的限制，國內(nèi)BIM技術(shù)的全生命周期過程推廣還存在以下問題：（1）BIM技術(shù)缺少系統(tǒng)化平臺以及規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)。（2）BIM技術(shù)全生命周期運(yùn)用所涉及的軟件出現(xiàn)部分文件接口不兼容的情況。（3）BIM技術(shù)全生命周期應(yīng)用在一二線城市較為成熟，地方差異大。BIM技術(shù)在項(xiàng)目整個生命周期中的優(yōu)勢顯而易見，隨著建筑行業(yè)在信息化方向不斷地發(fā)展，相信不久的將來，BIM技術(shù)將會更深入、更全面地在項(xiàng)目全生命周期過程中應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]宋麟. BIM在建設(shè)項(xiàng)目生命周期中的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2013.

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