BIM技術(shù)在大興生物醫(yī)藥創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園中的綜合應用

(中建三局集團有限公司，武漢 430064)

1 引言

大型產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園是集各功能板塊于一體的綜合性項目(商業(yè)、辦公樓、廠房)，如何在施工過程中保證施工進度、質(zhì)量、成本，是施工總承包單位聚焦問題。當前普遍存在各參建單位在施工過程中，因?qū)I(yè)眾多，工序穿插頻繁，出現(xiàn)大量因圖紙問題、各專業(yè)間協(xié)調(diào)不利而造成的返工現(xiàn)象，進而導致施工質(zhì)量問題，出現(xiàn)工期延誤，費用超支等現(xiàn)象。

針對此類現(xiàn)象，近些年建筑行業(yè)正朝向信息化建造方向發(fā)展，施工單位也開始在項目中嘗試BIM技術(shù)應用[1-2]，通過BIM技術(shù)應用實現(xiàn)施工階段精細化管理，從而實現(xiàn)施工階段品質(zhì)提升[3-4]。

施工總承包單位在項目前期就提出施工過程中全生命周期應用。根據(jù)項目總進度，提前制定出一系列BIM實施方案，深度應用BIM模型，提前解決在施工過程中出現(xiàn)的各類問題，取得了良好效果。本文介紹BIM技術(shù)應用于大型產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園項目實踐情況，并對實施要點進行總結(jié)與分析。

圖1 大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園效果

1.1 項目簡介

大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園項目位于北京市大興區(qū)大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地三期用地內(nèi)，北至百草路，南至慶豐西路，東至景弘大街，西至寶參街。

本工程總占地面積約128 001.27m2，建設用地面積約50 030.87m2?？偨ㄖ娣e約107 194.52m2，其中地上建筑面積約75 046.00m2，地下建筑面積約32 148.52m2。由1#綜合廠房(包含A區(qū)辦公樓，B-F區(qū)標準廠房，地上6層，建筑高度約30m，建筑面積約73 953.78m2)、2#標準廠房(地上2層，建筑高度約11.65m，建筑面積約1 092.22m2)和地下車庫(地下1層，建筑凈高約6.15m，建筑面積約32 647.76m2)組成。

1.2 工程特點及重難點

工程施工面積大，施工專業(yè)多，工序穿插頻繁。其中地下室超長外墻845m、地下室底板面積3.43萬m2、且各單體都是通過高空連廊連接。機電系統(tǒng)深化設計需協(xié)調(diào)相關(guān)專業(yè)落實統(tǒng)一的設計理念和完成目標。尤其是冷熱源機房、空調(diào)機房內(nèi)各專業(yè)通風、水暖、電氣及智能化專業(yè)配合多，管線密集，空間較小，綜合排布難度高、協(xié)調(diào)量大，同時明裝管線觀感質(zhì)量要求高。為高質(zhì)量完成施工各階段工作，項目在施工前就需深度應用BIM技術(shù)，充分發(fā)揮BIM可視化、信息化、輕量化等協(xié)同工作，提升施工效率與建筑品質(zhì)。

2 BIM組織與應用環(huán)境

2.1 BIM應用目標

本工程在施工階段對各專業(yè)(土建、機電、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻)分包單位共同參與的應用模式，通過BIM技術(shù)提升施工效率，達到施工管理升級、降低增效、節(jié)約成本的目的。

2.2 BIM實施方案策劃

因參建單位較多，項目部成立之初根據(jù)項目實際狀況編制本項目《BIM實施方案》，制定出BIM實施標準、BIM應用目標、BIM應用主要內(nèi)容、BIM實施流程等。實現(xiàn)項目BIM規(guī)范統(tǒng)一措施。

2.3 團隊組織

項目BIM團隊由總包和分包組成的項目BIM管理團隊?？偝邪椖坎坑身椖靠偣款^BIM總協(xié)調(diào)工作，成立BIM小組，設立BIM組長，組員按工作內(nèi)容分為深化設計、綜合協(xié)調(diào)管理、施工工藝管理。同時各個部門設立BIM聯(lián)絡員(BIM應用融入各部門)，負責本部門BIM應用協(xié)調(diào)工作。各參建單位成立BIM工作小組，完成合同范圍內(nèi)BIM工作內(nèi)容。BIM組織架構(gòu)如圖2所示。

圖2 項目BIM組織架構(gòu)

2.4 應用措施

本工程在分包招標階段，將BIM技術(shù)應用納入標書合同范圍內(nèi)?？偘c各參建單位進場見面會進行BIM實施標準交底，在模型命名、精度、顏色、模型交付等各方面進行統(tǒng)一，保證模型數(shù)據(jù)一致性。

每周總包組織BIM周例會，涉及實施進度、模型整改、各參建單位在實施過程中需協(xié)調(diào)的問題，確保在現(xiàn)場施工前，模型準確性。

2.5 軟硬件環(huán)境

2.5.1 硬件情況

BIM實施硬件主要包括惠普工作站、徠卡三維掃描儀、平板電腦、VR虛擬現(xiàn)實設備等。

2.5.2 軟件情況

軟件包括Revit、Navisworks、3D Max、Tekla、Jetstream、Glodon等。

3 BIM應用[5-7]

3.1 模型建立與圖紙審核

基于設計院CAD圖紙，完成模型搭建，建模過程中發(fā)現(xiàn)大量圖紙問題，并以BIM模型為媒介進行圖紙會審，總包提出優(yōu)化意見反饋給設計院，待設計院核對后，下發(fā)優(yōu)化后的變更圖。

3.2 施工圖紙深化設計

設計院提供施工圖無法完全指導現(xiàn)場施工，需要施工單位進一步深化設計。深化設計作為現(xiàn)場施工順利開展的基礎，重要性顯而易見。本工程將以BIM輔助深化設計。

(1)土建

針對混凝土框架結(jié)構(gòu)，BIM模型精確到LOD400，繪制每一根鋼筋，梁柱，用于技術(shù)指導和方案編制(圖3)。

圖3 圓柱鋼筋節(jié)點深化

(2)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)實施階段采用TEKLA建模設計、出圖并加工制作。比如：鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋的交叉節(jié)點，鋼筋焊接板的標高、長度以及數(shù)量通過放樣確定，最終在工廠中進行加工(圖4)。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋節(jié)點深化

(3)機電

因本工程機電分兩家單位施工，機電合攏處給施工帶來一定難點。施工總包運用BIM可視化，在三維環(huán)境中對機電管道系統(tǒng)展開管線綜合排布，在兩家單位管線合攏處，模擬各種施工條件下的管道對接形式，確認方案后，輸出各綜合圖及專業(yè)圖，作為施工依據(jù)(圖5)。

圖5 機電合攏模型

(4)幕墻

利用Dynamo產(chǎn)生體量，并在已有幕墻方案的基礎上進行快速劃分生成表面網(wǎng)格線，并根據(jù)相應幕墻嵌板編號進行對應深化(圖6)。

圖6 幕墻深化模型

(5)電梯

建立精確的電梯模型和土建模型進行整合，檢查電梯支座以及電梯動線問題，消除電梯施工過程中的問題(圖7)。

圖7 電梯節(jié)點模型

3.3 模型綜合協(xié)調(diào)

為落實BIM深化設計的有效性、及時性與可實施性，對各專業(yè)間進行綜合協(xié)調(diào)。在施工階段前，各專業(yè)參建單位提交模型后，由總包對各專業(yè)進行碰撞協(xié)調(diào)工作，對專業(yè)間碰撞結(jié)果進行分析并提出模型整改建議，最終形成模型綜合協(xié)調(diào)報告，下發(fā)各單位整改(圖8)。

圖8 綜合協(xié)調(diào)會議

3.4 施工進度模擬

在施工開展之前，結(jié)合施工部署及進度計劃，對項目總體進行施工模擬，對項目在各個階段進度實時比較分析，為工期的實現(xiàn)提供有效的保證(圖9)。

圖9 施工進度模擬

3.5 預制化加工

因場地狹小，項目大部分拼裝構(gòu)件(預制梁、機房、鋼樓梯等)均采用模型構(gòu)件信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化加工信息，實現(xiàn)構(gòu)件的數(shù)字化加工。大幅度減少現(xiàn)場交叉作業(yè)與返工，保證了施工安全和現(xiàn)場管理(圖10)。

圖10 鋼樓梯預制

3.6 三維算量

項目人員在建模過程中，對模型構(gòu)件屬性完善，添加實際參數(shù)值，使模型符合Revit/Tekla軟件算量規(guī)則，建成后可導出工程量，作為商務算量依據(jù)。同時還可將rvt格式模型導入廣聯(lián)達進行算量，對工程量進行復核。(圖11)。

圖11 三維算量

3.7 三維掃描

通過掃描點云數(shù)據(jù)與BIM模型誤差報告的大數(shù)據(jù)分析，能準確捕捉質(zhì)量控制的關(guān)鍵部位，有針對性地糾偏，為工程質(zhì)量管理提供了新思路(圖12)。

圖12 三維掃描

4 應用效果與效益分析

(1)圖紙深化設計

項目從開工到現(xiàn)階段，總計完成深化圖紙設計68次。

(2)現(xiàn)場問題協(xié)調(diào)

項目目前開展綜合協(xié)調(diào)8輪，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場與模型問題達300余處，專業(yè)間的問題200余項。

(3)效益分析

項目BIM團隊根據(jù)各專業(yè)碰撞協(xié)調(diào)，工廠預制化，施工方案模擬等BIM技術(shù)應用。減少機電管材1 000余米，減少鋼構(gòu)300余噸。

5 BIM運維管理應用

通過先進的信息化科技，以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、能源管理、建筑信息模型(BIM)為四大重點實施內(nèi)容，將園區(qū)建設成感知建筑、綠色建筑、智慧建筑[8]。

圖13 BIM模型子系統(tǒng)

BIM模型子系統(tǒng)：

(1)物業(yè)管理子系統(tǒng)

檢視園區(qū)空間使用狀況、租賃、不動產(chǎn)評估狀況等，可直接可調(diào)用BIM模型，作為評估管理使用。

(2)設施管理子系統(tǒng)

檢視大樓設施及設備使用狀況、派工維修、巡檢保養(yǎng)、設備使用評估狀況等，可直接可調(diào)用模型，作為評估管理使用。

(3)訪客管理系統(tǒng)

追蹤來訪者位置，應用RFID定位信息，連結(jié)FM空間管理人員定位追蹤。

(4)節(jié)能管理子系統(tǒng)

檢視大樓空調(diào)(溫濕度、CO2濃度)、電力控制區(qū)域、能源使用控制管理與空間區(qū)域供應影響范圍等，可直接可調(diào)用BIM模型，作為參考與評估管理使用。

6 總結(jié)

6.1 創(chuàng)新點

(1)在項目前期以BIM技術(shù)應用為導向，通過BIM實施方案消除大量圖紙問題，加快現(xiàn)場施工進度，減少現(xiàn)場返工現(xiàn)象。

(2)利用BIM可視化，對機電系統(tǒng)展開綜合排布，確認深化方案后，通過模型輸出各綜合圖及各專業(yè)系統(tǒng)圖，作為施工依據(jù)。

(3)通過多輪各專業(yè)綜合協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)問題500余處，指導現(xiàn)場有序穿插施工，降低損耗。

(4)施工階段利用BIM模型輔助方案編制，一些復雜工藝節(jié)點通過制作施工方案模擬進行交底，對施工步驟、施工工序之間的時序關(guān)系進行三維空間展示，施工人員更清晰理解設計意圖與施工工藝。

6.2 經(jīng)驗教訓

(1)項目應用BIM技術(shù)，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，通過傳統(tǒng)方式管理數(shù)據(jù)，導致數(shù)據(jù)大而分散，信息數(shù)據(jù)無法高效集成。

(2)BIM模型導出材料清單相比于現(xiàn)場實際使用量有所差距。對于BIM模型把控精度把控進一步提升。

(3)BIM應用不能完全依靠BIM技術(shù)人員，多部門協(xié)同合作，才能把BIM技術(shù)應用于施工各個階段。

6.3 未來展望

(1)在現(xiàn)有BIM應用基礎上，更深入探索BIM技術(shù)在設計、運維階段運用，并對BIM應用階段信息高效傳遞進行探索研究，實現(xiàn)BIM應用于從設計、施工、運維階段的全生命周期運用。

(2)通過本項目各業(yè)務部門針對性的BIM技術(shù)應用，讓全員BIM理念貫徹落地，為項目管理精細化做保障，同時也培養(yǎng)兼?zhèn)鋵I(yè)素養(yǎng)和BIM操作能力的綜合性人才。