BIM技術(shù)在金華亞運(yùn)分村中的應(yīng)用研究*

吳承卉，應(yīng)宇梁

（1.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華321017；2.金華新慧建筑科技有限公司，浙江 金華321000）

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）作為建筑行業(yè)一項比較新的技術(shù)，引領(lǐng)未來建筑的發(fā)展方向，對建筑行業(yè)的發(fā)展有著深刻長遠(yuǎn)的影響。BIM是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立三維建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的各項信息。BIM技術(shù)并不是簡單集成數(shù)字信息，而是對數(shù)字信息的技術(shù)應(yīng)用，用于設(shè)計、建造、管理等階段的數(shù)字化方法。

在我國，BIM的研究與應(yīng)用還處于起步階段，其在國內(nèi)項目中的應(yīng)用呈現(xiàn)極速增長趨勢，杭州亞運(yùn)會乒乓球館、中國南方航空大廈、國家會議中心二期基坑、南京火車南站等都應(yīng)用了BIM技術(shù)。2011年，住建部首次將BIM納入信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)內(nèi)容，推動BIM應(yīng)用發(fā)展。周游等[1]通過在小灣立交工程上開展BIM技術(shù)應(yīng)用，針對復(fù)雜市政立交建立BIM模型，研究基于BIM技術(shù)的土方調(diào)整、碰撞檢測、視距檢查和凈空檢查等技術(shù)應(yīng)用。薛向華等[2]依托前坪水庫工程的建設(shè)，基于“BIM+”思維的跨平臺技術(shù)，聯(lián)合GIS技術(shù)、Web技術(shù)、移動應(yīng)用、通信及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等對前坪水庫運(yùn)行維護(hù)，解決工程項目復(fù)雜數(shù)據(jù)資源共享和管理問題。張志偉等[3]利用BIM技術(shù)針對北京地鐵19號線一期工程項目的設(shè)計階段進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、線路可視化巡游、車站與周邊環(huán)境、管線模擬、三維換乘模擬、管線改移、交通導(dǎo)航模擬。張海華等[4]結(jié)合新白沙沱長江特大橋工程項目，利用BIM技術(shù)建立三維模型，展示橋梁構(gòu)造，進(jìn)行碰撞分析、圖紙深化設(shè)計、構(gòu)件工程量計算以及現(xiàn)場材料管控，實現(xiàn)BIM技術(shù)的橋梁可視化施工應(yīng)用。董君等[5]針對某高速公路工程，利用BIM技術(shù)，合理設(shè)計施工方案、模擬高速公路工程施工過程、簡化施工協(xié)調(diào)管理工作難度?？傊?，目前BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用主要集中在設(shè)計階段，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜造型建筑的可視化表達(dá)、各專業(yè)模型碰撞檢查等，其在施工階段的應(yīng)用相對較少，能夠針對建筑生命周期的某個階段進(jìn)行運(yùn)營管理，在實現(xiàn)全生命周期的應(yīng)用方面技術(shù)相對薄弱，是將來的發(fā)展趨勢。

1 工程概況

金華亞運(yùn)分村（見圖1）是集會議、接待、住宿等為一體的園林式建筑群。建設(shè)地點(diǎn)東至復(fù)興街，南鄰環(huán)城南路，西與赤山公園接壤，北至規(guī)劃中的開發(fā)用地。本項目總用地面積約16.7萬平方米，總建筑面積約8.6萬平方米，其中地上建筑面積約為5.6萬平方米，地下建筑面積約3萬平方米。金華亞運(yùn)村分為運(yùn)動員村會議區(qū)、運(yùn)動員村公共區(qū)、運(yùn)動員村客房區(qū)及隨隊官員客房區(qū)四大區(qū)塊。作為亞運(yùn)會期間運(yùn)動員交流及休息的主要場所，以景觀為媒介，融合金華特色歷史文化，凸顯城市形象，加深國際文化交流。

圖1 金華亞運(yùn)分村效果圖

2 項目重難點(diǎn)分析

結(jié)合BIM模型對項目進(jìn)行重難點(diǎn)分析，項目的重難點(diǎn)主要有：

（1）地上四大分散區(qū)塊的地下室為一整體，故地下室分布形狀不規(guī)則，功能分區(qū)多（見圖2），凈空各不相同，管線錯綜復(fù)雜。隨隊官員客房區(qū)以及運(yùn)動員村客房區(qū)距離較遠(yuǎn)，地下由一綜合管廊互相連接，施工難度大，圖紙繪制量大。

圖2 地下室功能分區(qū)

（2）本項目為裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，部分為鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多，施工現(xiàn)場管理難度大。

（3）運(yùn)動員村公共區(qū)屋蓋采用超高超重船型梁（見圖3），采用高支模架進(jìn)行施工，工期緊。

圖3 公共區(qū)域超高超重梁

（4）運(yùn)動員會議區(qū)參照婺派建筑風(fēng)格選用中式歇山角屋蓋（見圖4），采用鋼結(jié)構(gòu)（見圖5）形式，現(xiàn)場吊裝工作量大。

圖4 會議區(qū)鳥瞰圖

（5）水泥花格窗尺寸繁多，造型及要求高。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

3.1 處理設(shè)計碰撞問題

建立施工應(yīng)用LOD400精度模型，綜合建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)進(jìn)行凈空分析、碰撞檢查，減少因“錯、漏、碰、缺”導(dǎo)致的設(shè)計變更，提高設(shè)計效率以及設(shè)計質(zhì)量。

3.2 推進(jìn)實現(xiàn)數(shù)字化下料

水泥花格窗尺寸繁多，進(jìn)行參數(shù)化建模，進(jìn)行深度設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)字化下料。

3.3 實現(xiàn)施工指導(dǎo)

結(jié)合項目施工重難點(diǎn)，采用BIM技術(shù)完成地下室跳倉施工區(qū)段劃分及施工順序優(yōu)化，制作裝配式安裝模擬指導(dǎo)動畫，實現(xiàn)可視化裝配式施工技術(shù)交底。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用簡要思路：在BIM深化設(shè)計階段，建立BIM模型進(jìn)行凈空分析、碰撞檢查，處理設(shè)計過程中存在的問題；通過參數(shù)化設(shè)置，完成水泥花格窗出圖下料。在施工階段，針對施工的重難點(diǎn)，結(jié)合BIM技術(shù)實現(xiàn)地下室跳倉施工劃分、裝配式施工單元劃分、空間定位和動畫模擬，實現(xiàn)可視化施工指導(dǎo)。依靠BIM虛擬質(zhì)量管理平臺，實現(xiàn)施工全過程管理。

4.1 深化設(shè)計階段BIM技術(shù)應(yīng)用

運(yùn)用BIM可視化功能，解決碰撞干擾、設(shè)計凈空等問題[6]。BIM技術(shù)的可視化功能[7]集成各專業(yè)建筑信息，精準(zhǔn)儲存了設(shè)備管線等的屬性、空間信息。利用BIM技術(shù)的可視化特征，在三維建模過程中發(fā)現(xiàn)問題，圖紙會審階段及時提出合理化建議，同時設(shè)計單位進(jìn)行圖紙更正后能夠利用BIM模型再次進(jìn)行校核驗證，極大減少了施工階段因管線碰撞、凈空不足、拆除修改等問題導(dǎo)致的材料浪費(fèi)、工期延誤以及造價增高等問題，總體上減少非必要設(shè)計變更，提高圖紙會審的質(zhì)量與效率。

金華亞運(yùn)村的會議區(qū)、公共區(qū)、客房區(qū)及官員客房區(qū)的地下室為一整體，建模過程中BIM標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用管理（見表1）。地下室功能分區(qū)多，凈空要求各不相同，凈高分析（見圖6、表2）。利用可視化功能，進(jìn)行凈空分析及碰撞檢測，凈空不利點(diǎn)示意圖（見圖7），將存在的問題結(jié)合反饋給相關(guān)設(shè)計單位進(jìn)行調(diào)整，保證各區(qū)域凈高要求，確保深化圖紙正確。

表1 地下室標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用管理

表2 地下室凈空典型分析

隨隊官員客房區(qū)采用婺派仿古建筑（見圖7），窗戶采用水泥花格窗形式（見圖8），尺寸繁多，設(shè)計工作量大。利用BIM技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模，進(jìn)行整體可調(diào)參數(shù)設(shè)置，模型按照洞口尺寸自動進(jìn)行匹配。在工廠加工階段進(jìn)行參數(shù)提取，實現(xiàn)數(shù)字化下料。

圖7 隨隊官員客房區(qū)示意圖

圖8 水泥花格窗參數(shù)設(shè)置

4.2 施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用

利用BIM技術(shù)的模擬功能對二維尺度的工程設(shè)計進(jìn)行檢測勘驗，減小工程設(shè)計圖與實際的誤差，優(yōu)化設(shè)計，提高裝配式構(gòu)件的科學(xué)性和標(biāo)準(zhǔn)化[8]。將裝配式構(gòu)件進(jìn)行模擬裝配，保證預(yù)制構(gòu)件拼裝的正確性，降低返工率，檢測構(gòu)件預(yù)留鋼筋碰撞情況，預(yù)防錯誤施工（見圖9）。

圖9 預(yù)制構(gòu)件鋼筋碰撞檢測

項目利用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化工藝樣板交底，針對施工工藝復(fù)雜的基礎(chǔ)防水工程、高大支模架、方圓柱模加固體系、砌體工程排布、屋面工程、獨(dú)立承臺樣板、屋面樣板、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)樣板等建立三維模型（見圖10），實現(xiàn)模型及非幾何信息的便捷查看，同時加強(qiáng)對施工安裝質(zhì)量的核查[9]。制作疊合板吊裝、預(yù)制樓梯吊裝、鋼結(jié)構(gòu)屋頂?shù)跹b動畫（見圖11），提前對施工重難點(diǎn)部位進(jìn)行可視化模擬與分析，提高裝配式構(gòu)件裝配效率（見圖12）。

圖10 高大支模架可視化模型

圖11 疊合板吊裝施工模擬

圖12 鋼結(jié)構(gòu)施工模擬

在施工階段，針對PC構(gòu)件采用云-RFID解決方案全程跟蹤記錄信息。在每一預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋芯片（見圖13），隨時能夠掃描跟蹤（見圖14）。

圖13 預(yù)埋芯片

5 項目應(yīng)用效果

金華亞運(yùn)分村綜合應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)行凈空分析、碰撞檢查，大幅減少了二維設(shè)計錯誤造成的材料浪費(fèi)、工期延誤和造價增多等問題。跳倉施工方案設(shè)計、裝配式工藝模擬、三維可視化技術(shù)交底等的應(yīng)用，優(yōu)化施工順序，合理化工作面布局，極大提升了生產(chǎn)效率。

圖14 掃描跟蹤