BIM技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的應(yīng)用

周忠云

中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司 上海 200000

現(xiàn)階段，在我國建筑行業(yè)發(fā)展中，信息化、智能化已經(jīng)成為發(fā)展的主要方向，也是當(dāng)前建筑企業(yè)創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)能力提升的主要途徑。所以，在建筑工程中，如何將BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，推動(dòng)我國建筑行業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展，是當(dāng)前建筑企業(yè)面臨的主要問題。

1 、工程概況

以某大型綜合體工程項(xiàng)目為例，工程包含辦公樓、公寓、商業(yè)及地下室等建筑，其中辦公樓2棟、公寓2棟，地下室共四層，集合了商業(yè)、辦公及公寓為一體。工程建筑總面積為36.9萬m2，地下建筑面積11.7萬m2。1號(hào)公寓樓高度106m，2號(hào)公寓樓高度136m。建筑基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，平均深度19.9m，最深處24.9m，屬于超深基坑，開挖難度較大；地下結(jié)構(gòu)施工采用半逆作法。工程特點(diǎn)如下：地下2、3層采用逆作法施工，通過結(jié)構(gòu)兼具水平支撐作用，施工中對(duì)技術(shù)要求比較高；工程體量較大，施工中各專業(yè)穿插施工，工期較緊，管理難度大；地下室機(jī)電設(shè)備密集，安裝難度較大。

2 、大型城市綜合體工程智能建造中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 實(shí)施流程

城市綜合體工程智能建造中，整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施全過程中均需貫穿BIM技術(shù)的應(yīng)用。從BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用來看，同一項(xiàng)目中BIM應(yīng)用主要涉及三個(gè)方面：不同項(xiàng)目參與方、不同項(xiàng)目階段、不同應(yīng)用層次，而每個(gè)方面在項(xiàng)目實(shí)施中并非處于獨(dú)立的狀態(tài)，三者之間是相互影響的，因此在信息方便具有共享與交互的特點(diǎn)。為確保BIM技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中順利的實(shí)施，就需要對(duì)BIM實(shí)施的流程進(jìn)行明確，如圖1所示。

圖1 BIM應(yīng)用工作流程圖

2.2 實(shí)施過程

（1）BIM應(yīng)用準(zhǔn)備。BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，需做好充分的準(zhǔn)備工作，在施工管理方面需組建完善的管理架構(gòu)，管理體系中需要對(duì)工作流程進(jìn)行明確，對(duì)不同人員的責(zé)任及分工進(jìn)行明確，在軟硬件設(shè)施方面配備完善。首先，在組織架構(gòu)方面。根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)及需求，組建BIM技術(shù)小組，分貝設(shè)置組長、組員，組長與副組長通常分別由項(xiàng)目總工程師、項(xiàng)目總工擔(dān)任，公司BIM專家擔(dān)任顧問。其次，工作流程。在BIM應(yīng)用實(shí)施前，對(duì)項(xiàng)目參建各方進(jìn)行組織，參與專題會(huì)討論，對(duì)BIM在項(xiàng)目中應(yīng)用的具體流程進(jìn)行確定，使項(xiàng)目參加各方都能明確自身的職責(zé)，以便在BIM實(shí)施過程中都能發(fā)揮自身的作用。最后，軟硬件配置。在BIM建模及應(yīng)用過程中，用到的軟硬件設(shè)施主要由3D MAX、Revit、AE、Navisworks、MagiCAD、廣聯(lián)達(dá)BIM 5D等軟件。

（2）超深基坑土方開挖施工方案優(yōu)化。在進(jìn)行超深基坑開挖時(shí)，為保證開挖施工的準(zhǔn)確、順利實(shí)施，開挖前采用BIM虛擬技術(shù)，對(duì)開挖各個(gè)階段的實(shí)際工況進(jìn)行模擬，對(duì)不同模擬方案進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳的出土路徑，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械設(shè)備、人員的配置進(jìn)行優(yōu)化。通過模擬分析，對(duì)基坑開挖過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)源等進(jìn)行識(shí)別與發(fā)現(xiàn)，提前制定防護(hù)與應(yīng)對(duì)的措施；對(duì)基坑開挖后的成品做好保護(hù)措施，將此作為整個(gè)基坑開挖施工中需重點(diǎn)把控的要點(diǎn)。最終，借助BIM虛擬技術(shù)，對(duì)超深基坑土方開挖方案進(jìn)行優(yōu)化與確定。

（3）碰撞檢查。BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，碰撞檢查是主要的應(yīng)用階段，是借助BIM系列軟件，對(duì)工程中的機(jī)電、土建、幕墻等專業(yè)進(jìn)行建模，模型建立完成后，進(jìn)行合模，即對(duì)不同專業(yè)的模型進(jìn)行集成。然后，借助BIM軟件中的碰撞檢查功能進(jìn)行檢測(cè)，并出具檢查報(bào)告。再通過對(duì)報(bào)告中呈現(xiàn)出的碰撞點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)報(bào)告中合理的碰撞點(diǎn)進(jìn)行排除，如填充墻砌體與電纜橋架的碰撞。組織參建各方對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行討論，并提出修改建議，對(duì)建議的可行性提交設(shè)計(jì)院進(jìn)行審核。設(shè)計(jì)院出具變更文件，對(duì)存在的碰撞點(diǎn)進(jìn)行解決，之后才能開始施工，以便減少不必要的浪費(fèi)，避免對(duì)工期產(chǎn)生影響。

（4）機(jī)電管線綜合布置。對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行布置時(shí)，首先要遵循的原則是保證機(jī)電系統(tǒng)基本使用需求及功能的實(shí)現(xiàn)，結(jié)合吊頂高度，對(duì)合模進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。管線綜合布置中，對(duì)重點(diǎn)部位管線的密集程度要重點(diǎn)關(guān)注，如地下室、走道、管井等部位，需遵循“小管避讓大管、水管避讓風(fēng)管、有壓避讓無壓、電纜位于水管上方”的原則進(jìn)行布設(shè)，達(dá)到管線布設(shè)錯(cuò)落有序、多而不亂、走向合理、層次分明、安裝美觀的目的。

（5）凈高分析。本工程在商業(yè)建筑方面，定位比較高端，由于商業(yè)建筑在投入使用后，計(jì)劃引入多個(gè)國際高端品牌，而國際品牌在入駐時(shí)，對(duì)樓層的凈高都有嚴(yán)格的要求，一旦樓層凈高達(dá)不到品牌在合同中約定的高度要求，則業(yè)主會(huì)面臨索賠的風(fēng)險(xiǎn)。為了規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，就需要借助BIM軟件中的凈高檢查功能，結(jié)合機(jī)電管線布置城固，對(duì)各區(qū)域凈高分布圖提前進(jìn)行繪制，為建設(shè)單位在招商過程中提供可靠依據(jù)。對(duì)于部分區(qū)域無法滿足品牌對(duì)凈高的要求時(shí)，則需進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，提升凈高。如圖2所示為機(jī)電管線布設(shè)中，部分管線高程低于標(biāo)高控制線，通過二次深化設(shè)計(jì)后，凈高滿足實(shí)際需求。

圖2 二次深化設(shè)計(jì)

（6）砌體結(jié)構(gòu)排磚深化設(shè)計(jì)。由于該工程的體量非常大，所以工程實(shí)施中涉及大量的砌體結(jié)構(gòu)工程，如果在砌體結(jié)構(gòu)排磚圖繪制中，采用傳統(tǒng)AutoCAD軟件繪制，則工作量非常大，在繁重的繪圖計(jì)算過程中也容易出錯(cuò)。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，在砌體結(jié)構(gòu)排磚圖繪制中，借助BIM 5D軟件中砌體結(jié)構(gòu)排磚功能，按照設(shè)計(jì)總說明及相關(guān)要求，在BIM逆行基礎(chǔ)上，在軟件中輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)向每面墻的拍磚圖繪制出來，并對(duì)砌體的需求量自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)相關(guān)AutoCAD文件也能同步導(dǎo)出。從BIM軟件中該智能建造功能的實(shí)際應(yīng)用效果來看，使砌體結(jié)構(gòu)排磚設(shè)計(jì)的工作效率大幅提升，不僅節(jié)約了人力、物力，同時(shí)工作質(zhì)量也得到提升。

（7）幕墻深化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行幕墻模型創(chuàng)建中，采用Revit軟件，該軟件的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)幕墻里面模型創(chuàng)建過程中，同時(shí)幕墻的大樣、平面也同時(shí)做好，可直接調(diào)用節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了幕墻設(shè)計(jì)的可視化，設(shè)計(jì)效率大幅提升。

（8）可視化技術(shù)交底。對(duì)于大型城市綜合體工程而言，施工中包含諸多重點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)工程，如高大支模施工、爬模施工等，在技術(shù)交底過程中，可借助傳統(tǒng)圖紙配合BIM軟件生成的三維圖進(jìn)行展示，這樣技術(shù)人員與施工人員在進(jìn)行技術(shù)交底工作中，能夠直觀的通過圖紙、模型的觀察來完成技術(shù)交底工作，交底工作更加具體、形象，減少了以往單純依靠設(shè)計(jì)圖紙時(shí)容易產(chǎn)生歧義的問題的發(fā)生。

（9）實(shí)測(cè)實(shí)量二維碼。在對(duì)BIM應(yīng)用的特點(diǎn)充分利用的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量過程中生成二維碼，提升了實(shí)測(cè)實(shí)量工作的信息化水平。將二維碼張貼在墻、柱上，現(xiàn)場(chǎng)工程師只需要用手機(jī)掃滿，實(shí)測(cè)實(shí)量詳細(xì)數(shù)據(jù)就會(huì)顯示在手機(jī)上，包含構(gòu)件3D示意圖、構(gòu)件垂直度、構(gòu)件截面尺寸、軸線位置、平整度、回彈強(qiáng)度值、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、檢測(cè)人、責(zé)任人、班組長及檢測(cè)結(jié)果等，顯示出的文件可直接保存在手機(jī)中，方便工程師隨時(shí)查看。同時(shí)，數(shù)據(jù)還能同步到BIM 5D軟件云端，提升了信息、數(shù)據(jù)的電子化水平。

3 、結(jié)束語

通過對(duì)BIM技術(shù)在大型綜合體工程智能建造中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，較傳統(tǒng)施工建造相比，BIM技術(shù)的應(yīng)用保證了工程質(zhì)量的提升、減少了返工情況的發(fā)生、節(jié)約了材料、提高了施工安全性，實(shí)現(xiàn)了建筑工程智能化建造與綠色施工的目標(biāo)。同時(shí)，BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，還存在一些問題，如指令執(zhí)行不徹底、模型準(zhǔn)確性核準(zhǔn)困難等，還需將此作為BIM技術(shù)在大型綜合體工程智能建造研究中的重點(diǎn)。