城市綜合體裝配式建筑中的 BIM+ 集成化應(yīng)用

霍如禮，王 云，李 想，李 廣，史建勛，張曉斌

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201499）

隨著建設(shè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)的應(yīng)用已非常成熟，在當(dāng)今項(xiàng)目管理模式中扮演著重要角色，越來(lái)越多的建筑企業(yè)和項(xiàng)目開(kāi)始探索 BIM 技術(shù)的多專業(yè)、多層級(jí)應(yīng)用，并形成了豐富多樣的 BIM＋ 集成化應(yīng)用。以高精度的模型作為基礎(chǔ)，提取傳統(tǒng)二維圖紙無(wú)法實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目所需信息，貫穿至設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)、商務(wù)、安全、材料等項(xiàng)目管理應(yīng)用中，以可視化、精細(xì)化的特點(diǎn)輔助項(xiàng)目管理。

當(dāng)今建筑領(lǐng)域，裝配式建筑已日趨成熟，并且廣泛應(yīng)用于公共建筑，但其在大型城市綜合體項(xiàng)目中還是很少。框架結(jié)構(gòu)與 PC 技術(shù)結(jié)合的工程特點(diǎn)是深化設(shè)計(jì)難、工期緊、場(chǎng)地布置復(fù)雜且預(yù)制構(gòu)件容錯(cuò)率低，因此在此類建筑中探索 BIM＋ 集成化的應(yīng)用尤為重要。

1 工程概況

上海市奉賢區(qū)07F-01 地塊城市綜合體項(xiàng)目是一個(gè)集購(gòu)物中心、商業(yè)街、商務(wù)辦公樓、公交首末站（含社會(huì)停車）、地鐵站為一體的大型城市綜合體項(xiàng)目。地下2F 為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，地上為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)及裝配整體式框架-核心筒結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有7萬(wàn) m2的萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)、約4萬(wàn) m2的商業(yè)街和約5萬(wàn) m2的高端寫(xiě)字樓。項(xiàng)目占地面積51879.1 m2，總建筑面積約 26.3 萬(wàn) m2，預(yù)制裝配率達(dá) 40%。主要預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制柱等。

2 BIM＋ 集成化應(yīng)用

2.1 BIM 實(shí)施概況

以 BIM＋ PM（Project Management，項(xiàng)目管理）集成應(yīng)用為主線，圍繞此核心開(kāi)展各項(xiàng) BIM＋ 集成化應(yīng)用，并貫穿整個(gè)項(xiàng)目施工全過(guò)程。這也是本項(xiàng)目 BIM 管理工作的關(guān)鍵。本項(xiàng)目 BIM＋ 集成化應(yīng)用主要分為 BIM＋PM、BIM＋數(shù)字化加工、BIM＋3 D 掃描、BIM＋ 虛擬現(xiàn)實(shí)、BIM＋ 二維碼、BIM＋ 無(wú)人機(jī)等集成化應(yīng)用。通過(guò)上述 BIM＋ 集成化應(yīng)用，輻射于項(xiàng)目各職能部門(mén)的系統(tǒng)性管理，提升總承包管理能力。

本工程結(jié)構(gòu)形式為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，其決定結(jié)構(gòu) BIM 模型必須具備高精度的預(yù)制模型、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件族、預(yù)制與現(xiàn)澆模型扣減等特點(diǎn)。

2.2 BIM＋PM 集成應(yīng)用

通過(guò) BIM 軟件與某 BIM 協(xié)同管理平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，充分利用 BIM 的直觀性、可分析性、可共享性及可管理性等特點(diǎn)，配合項(xiàng)目管理的流程、統(tǒng)計(jì)分析等手段，改變傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目管理模式。并以集成化的協(xié)同管理模式，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的快速產(chǎn)生、共享，提高項(xiàng)目分析和決策能力。

2.3 BIM＋ 數(shù)字化加工集成應(yīng)用

利用 BIM 軟件建立高精度預(yù)制混凝土構(gòu)件族，在預(yù)制構(gòu)件族中固化所有設(shè)計(jì)參數(shù)，確保預(yù)制構(gòu)件模型中的幾何參數(shù)可轉(zhuǎn)化為數(shù)字化加工所需的數(shù)字模型，預(yù)制構(gòu)件加工廠可根據(jù)該模型進(jìn)行數(shù)字化加工。本工程預(yù)制構(gòu)件種類繁多且復(fù)雜，BIM 工作室建立預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)，每個(gè)預(yù)制構(gòu)件均采用參數(shù)化建模，并移交給構(gòu)件廠參數(shù)化構(gòu)件族模型用于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的數(shù)字化加工。BIM＋ 數(shù)字化加工集成應(yīng)用既可縮短裝配式建筑的建造周期，也容易掌控預(yù)制構(gòu)件的加工質(zhì)量，提高施工效率和工程質(zhì)量。

2.4 BIM＋3 D 掃描集成應(yīng)用

利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)，并載入裝配式建筑質(zhì)檢平臺(tái)內(nèi)與 BIM 質(zhì)檢信息對(duì)接比對(duì)，對(duì)不合格項(xiàng)進(jìn)行跟蹤、預(yù)警。檢測(cè)內(nèi)容包括預(yù)制構(gòu)件外觀尺寸、預(yù)制構(gòu)件粗糙度、預(yù)制構(gòu)件安裝垂直度等內(nèi)容。本工程采用 FARO Freestyle3D X 掃描儀，可快速且可靠的以三維方式記錄空間、結(jié)構(gòu)和物體并創(chuàng)建高精度點(diǎn)云，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件結(jié)合面粗糙度、外觀尺寸等進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量是否合格。

2.5 BIM＋ 虛擬現(xiàn)實(shí)集成應(yīng)用

采用先進(jìn)的 BIM＋VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立與工地的實(shí)景模擬，以三維動(dòng)態(tài)輸出工地安全隱患場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)漫游、真實(shí)感受，最終現(xiàn)實(shí)預(yù)防安全事故的目的。另一方面，BIM 與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成應(yīng)用，可有效提高模擬的真實(shí)性，改變單純利用 BIM 技術(shù)模擬的單一性，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將活生生的建筑展示在眼前，并且可將任意相關(guān)建筑信息整合于已建立的虛擬建筑場(chǎng)景，進(jìn)行多維度信息交互。在虛擬的三維場(chǎng)景中，可以實(shí)時(shí)切換不同施工方案，有助于比較不同施工方案的優(yōu)勢(shì)與不足，以篩選最優(yōu)施工方案。

2.6 BIM＋ 二維碼集成應(yīng)用

利用 BIM 模型提前規(guī)劃工程的質(zhì)量樣板，采用 BIM 樣板模型結(jié)合二維碼的形式，明確實(shí)體樣板的做法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等信息，以 BIM 質(zhì)量樣板指導(dǎo)實(shí)體工程的施工。同時(shí)，BIM＋二維碼的集成應(yīng)用改變了傳統(tǒng)質(zhì)量驗(yàn)收方式，通過(guò)對(duì)實(shí)體構(gòu)件張貼質(zhì)量驗(yàn)收二維碼，二維碼中包含了構(gòu)件在 BIM 模型中的位置及混凝土構(gòu)件信息、實(shí)測(cè)實(shí)量數(shù)據(jù)、檢查結(jié)論等相關(guān)驗(yàn)收信息，并將相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收信息儲(chǔ)存于協(xié)同管理平臺(tái)內(nèi)以便數(shù)據(jù)的保存。

2.7 BIM＋ 無(wú)人機(jī)集成應(yīng)用

對(duì)于大型裝配式建筑而言，預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)地布置一直是難點(diǎn)及重點(diǎn)，只有合理有序的保證預(yù)制構(gòu)件的堆場(chǎng)布置才能保證工期，這就要求項(xiàng)目部必須隨時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)合理規(guī)劃預(yù)制構(gòu)件及其他材料堆場(chǎng)布置。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)平面布置是根據(jù)二維平面圖及現(xiàn)場(chǎng)勘查方可確定，這種方式無(wú)法保證高效的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)管理。但無(wú)人機(jī)與 BIM 技術(shù)的集成應(yīng)用則有效解決了這一難題。無(wú)人機(jī)可快速捕獲現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，并將場(chǎng)地實(shí)景反饋于 BIM 模型中，在 BIM 模型中快速合理的規(guī)劃施工道路、臨時(shí)設(shè)施及堆場(chǎng)的選址布置。通過(guò) BIM＋ 無(wú)人機(jī)集成應(yīng)用，能在施工勘查過(guò)程中獲取到更為精準(zhǔn)的工程數(shù)據(jù)，合理進(jìn)行施工組織，提升施工效率。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著 BIM 技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多企業(yè)和項(xiàng)目開(kāi)始探索更深層次的 BIM 應(yīng)用。從過(guò)去的單一型應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊瘧?yīng)用，從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同管理應(yīng)用，從基礎(chǔ)型應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榧苫瘧?yīng)用，但目前在大型城市綜合體項(xiàng)目中的 BIM＋ 集成化應(yīng)用可借鑒的經(jīng)驗(yàn)尚少。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì) BIM 各類集成化應(yīng)用的探索與研究，制定了 BIM 實(shí)施策劃和建模標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了技術(shù)、質(zhì)量、安全、生產(chǎn)、物料等全方位的分析應(yīng)用，在總承包項(xiàng)目管理中扮演著重要角色，也為 BIM＋ 集成化應(yīng)用提供了良好的借鑒。