BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

崔 亮，壽振東

（浙江省建筑設(shè)計研究院，浙江杭州 310000）

1 項目概況

黃龍體育中心位于杭州市，北臨天目山路、南至曙光路、西起玉古路、東至黃龍路，占地面積38.67 hm2。包括有主體育場、動力（物業(yè)管理）中心、體育館、網(wǎng)球場、包玉剛游泳場、網(wǎng)球中心暨省老年體育活動中心、新聞中心、田徑訓(xùn)練場、游泳跳水館及停車場。此次改造建筑主要為主體育場、體育館、游泳跳水館、動力與物業(yè)管理中心，以及道路、廣場、綠化等室外工程。

黃龍體育中心主體于2001年竣工并投入使用，外立面陳舊甚至局部破損，內(nèi)部設(shè)備陳舊，且內(nèi)部功能分區(qū)及流線組織不能滿足舉辦亞運會的比賽要求，需要進行相應(yīng)的改造；游泳跳水館雖然竣工時間為2017年，但由于設(shè)計的初衷并不是服務(wù)于亞運會，所以其內(nèi)部功能和流線不盡合理，同時其設(shè)備也不能完全滿足亞運會比賽的需要，也需要局部改造。

基地內(nèi)物業(yè)管理用房及動力與物業(yè)管理中心內(nèi)設(shè)施管線也將近使用年限，同樣需要進行整體改造升級，從而支持整個黃龍體育中心大部分場館的日常運營。

黃龍體育中心場地道路面層破損嚴重，且由于沉降原因?qū)е碌缆肪植糠e水嚴重，已嚴重影響使用體驗。場地內(nèi)的停車位沿主體育場外環(huán)道布置，導(dǎo)致現(xiàn)有的總平面交通組織人流、車流混雜。考慮到賽時使用及日后的經(jīng)營，將對場地內(nèi)部道路及停車位進行重新梳理，將中心主環(huán)道進行人車分流設(shè)計。原室外景觀缺乏統(tǒng)一設(shè)計，樹型選擇缺少特色，灌木及草坪植被缺少層次，城市家具嚴重不足，已不能滿足廣大市民健身、休憩的需求，需整體提升改造。

黃龍體育中心主規(guī)劃設(shè)計時間較早，當時未考慮泛光照明設(shè)計，將通過整體改造，將場館的泛光照明、中心場地內(nèi)的照明方案與新建成的周邊建筑一起統(tǒng)籌考慮重新設(shè)計。

2 項目重難點分析

2.1 項目標準高

此次工程改造是迎接杭州2022年亞運會賽事舉辦的重要場館，立足于服務(wù)亞運賽事比賽、訓(xùn)練的需要，滿足場地數(shù)量和場地標準的要求，符合相應(yīng)國際單項組織和亞運會賽程安排的需要。需要從整體上系統(tǒng)性提升黃龍體育中心的整體形象，改舊如新；同時，對運營20多年的黃龍體育中心內(nèi)部進行重新整理規(guī)劃，包括功能空間規(guī)劃及滿足國際性賽事舉辦需求的配套系統(tǒng)規(guī)劃，如媒體轉(zhuǎn)播、貴賓看臺及休息室、安保安防、賽事專用、弱電智能化升級改造等，以適應(yīng)亞組委關(guān)于亞運場館建設(shè)及運營標準的特定需求。

2.2 項目功能復(fù)雜

主體育場和體育館建造時間距今20余年，外立面陳舊甚至局部破損，內(nèi)部設(shè)備陳舊，且內(nèi)部功能分區(qū)及流線組織不能滿足現(xiàn)亞運會的比賽要求，其設(shè)備也不能完全滿足亞運會比賽的需要。存在著圖紙資料不足不能實時反映最新建筑狀態(tài)；看臺下方結(jié)構(gòu)復(fù)雜凈高不足，對后期綜合管線及室內(nèi)空間品質(zhì)帶來較大挑戰(zhàn)；同時由于場館運營年限較久，部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件老化，需要進行結(jié)構(gòu)加固及結(jié)構(gòu)二次改造。

2.3 項目工期緊

此次改造升級工程項目體量大、情況復(fù)雜、時間周期緊，在2021年底對項目完成全部改造工作，以滿足亞運會場館試運行。對設(shè)計、施工及相關(guān)周邊配合工作提出了極高的要求。

3 全過程BIM管理應(yīng)用

根據(jù)以上所述該項目的技術(shù)特點，制定了符合項目需求的BIM策劃方案，通過建立高度集成的、完整的建筑工程項目信息化“數(shù)字模型”，提高項目的信息化、集成化程度，增強協(xié)同能力，提升工作效率。通過BIM技術(shù)實現(xiàn)工程生命期信息集成與相互協(xié)作，從而全面改變現(xiàn)有設(shè)計手段和設(shè)計思維模式，進而優(yōu)化工程管理模式。

3.1 設(shè)計階段BIM管理應(yīng)用

3.1.1 三維可視化

運用三維可視化技術(shù)對項目進行可視化展示，協(xié)助業(yè)主提前發(fā)現(xiàn)潛在的需求或問題，協(xié)助設(shè)計方進行設(shè)計效果驗證。內(nèi)含全專業(yè)設(shè)計信息的BIM模型是協(xié)同工作平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為參與項目各方提供優(yōu)化決策的依據(jù)。

3.1.2 三維點云掃描

運用三維點云掃描可以使施工現(xiàn)場真實化，得到精準的建筑數(shù)據(jù)；通過掃描結(jié)果與BIM模型的對比得知現(xiàn)場的施工質(zhì)量是否可控；老舊建筑存在圖紙缺漏，致使在其改造的過程中無法準確地獲取建筑信息，增加改造難度；點云掃描得出的模型與BIM模型對比，不僅能驗證改造方案是否合理性，同時能提高工程質(zhì)量。

3.1.3 三維設(shè)計校審

對施工圖，各專業(yè)進行全專業(yè)設(shè)計內(nèi)容整合，進一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計不合理項，如各專業(yè)之間的設(shè)計沖突，土建自身的碰撞或圖紙內(nèi)容不匹配，土建與暖通、給排水、電氣專業(yè)碰撞或不匹配。充分確保設(shè)計意圖及提高設(shè)計出圖品質(zhì)。

3.1.4 流線審查分析

亞運賽事期間，重要領(lǐng)導(dǎo)人與貴賓有可能經(jīng)過和使用的場館，房間需要保證建成后的空間形象和室內(nèi)裝修成果必須保證優(yōu)質(zhì)，為保證建成質(zhì)量，空間體驗必須在建成之前提前驗證。BIM是建筑的數(shù)字鏡像，在設(shè)計階段能反映真實情況下的空間尺度、材質(zhì)、外部環(huán)境，提前驗證最重要場景建成后的效果，及時反饋設(shè)計優(yōu)化。

3.1.5 凈高分析

在全專業(yè)整合的模型中，檢查各功能空間的凈高問題，由于該項目為大型體育場館，存在大面積看臺下方階梯式底部空間，需要對包括貴賓廳、運動員休息室、媒體休息區(qū)、裁判休息區(qū)、發(fā)布會區(qū)、安保功能區(qū)等重點區(qū)域進行全面的凈高核查，做到空間利用最大化，以滿足亞運賽事及后續(xù)場館運營需求。

3.1.6 機電管線綜合

大型體育館項目機電管路走向復(fù)雜，專業(yè)間交錯嚴重，在符合規(guī)范與設(shè)計要求的前提下，依舊有大量管線排布方式不經(jīng)濟，通過BIM管綜優(yōu)化對復(fù)雜空間（包括地下室、機房、走廊等）進行機電管線綜合優(yōu)化，能確保管線走向合理，排布美觀，用料經(jīng)濟節(jié)省。

3.1.7 精裝修專項

傳統(tǒng)二維方式室內(nèi)設(shè)計成果往往與實際施工存在較大偏差，在施工時容易造成管線、建筑構(gòu)件的沖突，返工現(xiàn)象嚴重，而亞運場館涉及到重要貴賓體驗，需要最高質(zhì)量的建設(shè)成果。為解決以上問題，在BIM室內(nèi)設(shè)計模型基礎(chǔ)上制作更逼真、更準確的體驗式動畫，一方面能為業(yè)主的決策提供技術(shù)性參考，提升業(yè)主項目把控力；另一方面能順利地把設(shè)計師的想法和業(yè)主的意見整合到模型中并體現(xiàn)出來，真正地把業(yè)主想要的東西變成現(xiàn)實。

3.1.8 參數(shù)化設(shè)計

通過BIM參數(shù)化設(shè)計，完美地實現(xiàn)建筑師的思想和理念。推敲建筑外觀異型幕墻的形式、建筑理念是否有邏輯關(guān)系，甚至在概念性方案階段就向業(yè)主提供不同方案情況下異形表皮及其精確的材料量，從成本的角度推敲不同方案供業(yè)主決策。

3.1.9 工程量統(tǒng)計與動態(tài)追蹤

將施工圖BIM模型通過接口的方式導(dǎo)入土建算量程序，對模型進行檢查，補充缺漏的部分。最大化地應(yīng)用BIM模型，實現(xiàn)基于BIM的智能化三維算量，大大縮短預(yù)算編制周期，為業(yè)主提供更快速更精準的經(jīng)濟基礎(chǔ)指標、工程量信息，設(shè)計施工一體化解決費控難題。

3.1.10 室外景觀設(shè)計

根據(jù)景觀設(shè)計圖紙布置室外景觀綠化場景，通過LUMION軟件進行效果模擬，生成漫游視頻，供甲方相關(guān)人員核查，提出修改意見，利用這種直觀的方式，極大提升了甲方對景觀效果的評估效率。

3.2 施工階段BIM管理應(yīng)用

3.2.1 預(yù)制構(gòu)件深化

完成施工圖設(shè)計階段優(yōu)化后，針對給排水、暖通、電氣等3個專業(yè)的設(shè)備，提供二維施工圖、三維模型圖及設(shè)備材料清單，并根據(jù)實際現(xiàn)場安裝要求，將管道、管件及配件統(tǒng)一編號。設(shè)備材料清單包含尺寸、材質(zhì)、廠家等信息。廠家根據(jù)三維圖紙及清單進行精細化預(yù)制加工和現(xiàn)場安裝，起到了降本增效的作用。

3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制加工

利用BIM技術(shù)進行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制加工，利用軟件直接生成各種構(gòu)件及配件清單，導(dǎo)出成表格形式，供工廠下料。表格數(shù)據(jù)應(yīng)包含型材、材質(zhì)、尺寸、零配件等。

3.2.3 施工場布管理

對施工總平面進行規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)場的施工進度進行場地布置模擬，進而呈現(xiàn)出各階段的大型設(shè)備調(diào)度、交通組織規(guī)劃、加工場地、材料堆場、臨建設(shè)施規(guī)劃等內(nèi)容是否具備可操作性，全面模擬各階段施工現(xiàn)場及周圍的情況，有效地進行場地綜合布置及管理，以保證施工合理有序地進行。

3.2.4 施工工序模擬

根據(jù)施工方案的文件和資料，在技術(shù)、管理等方面定義施工過程附加信息，并添加到施工BIM模型中，構(gòu)件施工過程的模型。表示出工程實體和現(xiàn)場施工環(huán)境、施工機械機具的運行方式、施工方法和順序、所需臨時及永久設(shè)施安裝的位置等。結(jié)合施工工藝流程，對施工BIM模型進行工序模擬、優(yōu)化，選擇最優(yōu)的施工解決方案，并生成模擬演示動畫，提供給現(xiàn)場班組。

3.2.5 施工進度管理

該項目主要利用4D-BIM，對現(xiàn)場施工進度進行管控，以BIM模型為基礎(chǔ)，通過對時間參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，進而展現(xiàn)出施工進度計劃，動態(tài)地查看各個施工節(jié)點的狀態(tài)，對項目施工計劃進度與實際進度進行對比分析。

對項目重難點部位進行分析，制定可實施的對策；將和周、月計劃結(jié)合在一起；對項目施工方案進行低成本的仿真精細化模擬，在多種施工方案中進行選擇和優(yōu)化，通過定量研究得出科學(xué)的可行性施工方案，降低風險，展示成效，提升工程施工的技術(shù)水平。同時，通過將項目的進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖或進度計劃橫道圖，與數(shù)字化模型建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，進行施工進度成本五維（5D=3D模型+時間+成本）仿真模擬，有效提高工程建設(shè)進度，提高對項目實時進度掌控和協(xié)調(diào)，減少不必要的材料和人力機械消耗，提高安全文明施工水平，并進一步提高工程項目質(zhì)量。

此外，結(jié)合現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同步搭建部署5D-BIM管理平臺，可實現(xiàn)遠程異地對工程項目的實際進度與計劃進度的直觀獲得和對比，實時掌握最新的工程進展情況。

3.3 竣工階段BIM管理應(yīng)用

數(shù)字一體化交付是數(shù)字化、集成化協(xié)同的工程成果優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級的成果形態(tài)，相比過去工程數(shù)據(jù)資料零散、離散型的特點，一體化交付真正實現(xiàn)工程資料數(shù)字的高度集成和內(nèi)生邏輯關(guān)聯(lián)，是真正的工程數(shù)字資產(chǎn)。通過數(shù)字化工程平臺的建設(shè)，在整個項目實施過程中積累大量工程數(shù)字資產(chǎn)，在工程竣工結(jié)束后向建設(shè)單位和運營管理單位移交數(shù)字資產(chǎn)，為后期體育中心數(shù)字化運營和管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)字一體化移交不僅推動了工程設(shè)計和EPC工程未來業(yè)態(tài)的改變和進步，更重要的是業(yè)主方將從源頭上掌握工程項目運行管理的原始數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)實現(xiàn)后續(xù)管理運營的數(shù)字化、智慧化，開展智慧化的酒店運維管理和設(shè)備資產(chǎn)管理，從而實現(xiàn)整個工程項目的全壽命周期運行管理，是工程項目建設(shè)投資的進一步增益。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用及推廣能促進建筑業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，改善傳統(tǒng)的經(jīng)濟模式，提升價值和品質(zhì)，是未來建筑業(yè)發(fā)展技術(shù)與管理的依托。該項目通過BIM技術(shù)實現(xiàn)了全過程、全方位的管控，使項目建筑信息化程度大幅度提升，在保證工程質(zhì)量、安全、環(huán)保、降本增效的同時，進一步提高了工作效率。