BIM技術(shù)在揚(yáng)州中南商業(yè)酒店中的應(yīng)用

陳晶晶 陳姝君 郇澤政 張媛媛 孟 旭

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)八里鎮(zhèn)，北臨橫一路，西臨市場路。1#樓總建筑面積為7 446.53 m2，地上面積為15 000 m2，容積率為1.53，人均公共綠地面積為8.12 m2，人均公共綠地率為35.13%，建筑高度為23 m，建筑層數(shù)為10 層。

建筑分類為二類，建筑耐火等級地上為二級，地下為一級，建筑屋面防水等級為Ⅰ級，建筑設(shè)防烈度為7 度，主要結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限為50 年。

2 模型建立

2.1 建模準(zhǔn)備

在 建 筑 信 息 模 型（Building Information Modeling，BIM） 技 術(shù) 的應(yīng)用中需要準(zhǔn)備所需的軟件，主要包括Revit、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（Computer Aided Design，CAD）、廣聯(lián)達(dá)施工場布、HIBIM、Navisworks 等。

模型創(chuàng)建順序?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模型、建筑模型、機(jī)電安裝模型，其中機(jī)電安裝建模又細(xì)分成給排水建模、暖通建模以及電氣建模3 個專業(yè)。

2.2 結(jié)構(gòu)建模

結(jié)構(gòu)模型部分構(gòu)件主要包括基礎(chǔ)、柱、梁、板和剪力墻。基礎(chǔ)建模時，先選擇“構(gòu)造樣板”，再設(shè)置標(biāo)高，導(dǎo)入CAD 并繪制軸網(wǎng)，最后繪制基礎(chǔ)。本項(xiàng)目采用樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)，先繪制樁基礎(chǔ)，再繪制筏板基礎(chǔ)；由于筏板基礎(chǔ)的頂標(biāo)高和厚度均有所不同，需采用不同顏色進(jìn)行繪制[1]。繪制結(jié)構(gòu)柱時需要修改名稱，添加屬性信息；有些異形柱還需要單獨(dú)做族，添加參數(shù)。結(jié)構(gòu)梁的繪制相對簡單，但是需要注意剪切規(guī)則、標(biāo)高、標(biāo)注等；在繪制斜梁時要仔細(xì)識讀梁的偏移距離，以確保尺寸準(zhǔn)確。板的創(chuàng)建需要注意板厚、標(biāo)高及剪切規(guī)則，一般是一塊一塊單獨(dú)繪制，同時還要根據(jù)斜梁來繪制斜板。

2.3 建筑建模

由于結(jié)構(gòu)標(biāo)高一般比建筑標(biāo)高低，因此要重新繪制建筑模型。繪制建筑模型時先選擇建筑樣板，然后繪制墻、樓板、門窗、樓梯、天井以及集水坑等一系列的建筑構(gòu)件，再根據(jù)結(jié)構(gòu)圖確定一個點(diǎn)，與結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)對齊。

繪制墻時需要注意設(shè)置上下標(biāo)高的約束，并按照工程做法表來創(chuàng)建墻面裝飾。本工程外墻有7 種做法，有的外墻有保溫層，有的沒有，有的需要做干掛有的不用，而且地下室外墻和地上外墻的做法也完全不同。內(nèi)墻繪制方法有8種，廚房、衛(wèi)生間內(nèi)墻的二次裝修等做法均要在模型中依次添加[2]。

建筑樓板要緊貼墻、柱進(jìn)行繪制，還要在材質(zhì)里面添加地磚，并要設(shè)置地磚的尺寸、排布規(guī)則等，本項(xiàng)目的地磚采用600 mm ×600 mm 的大理石。因防水需要，衛(wèi)生間、廚房需降板50 mm，降板連接處需設(shè)置好翻邊等必要構(gòu)件。

創(chuàng)建門窗時需要查看門窗表，添加門窗族。由于Revit 自帶的族庫有限，需下載構(gòu)建塢，再從構(gòu)建塢里面下載族添加到模型里面，以完成一些特殊門窗族的繪制。繪制門窗時要注意門只能放在墻上，復(fù)制時也一樣，因此要確定好門的位置，這樣才能更加準(zhǔn)確地建立模型。

樓梯是商業(yè)酒店重要的組成部分，創(chuàng)建樓梯時要先確定樓梯的標(biāo)高，認(rèn)真識讀圖紙中的梯段數(shù)、踏板高度、踏板深度、梯段寬度、休息平臺寬度以及長度等。

該屋頂為坡屋頂，由于屋頂上布有太陽能熱水器，因此圖紙中熱水器旁邊設(shè)置了大量的圍欄。另外，散水、屋檐等節(jié)點(diǎn)構(gòu)件需要在建模軟件中創(chuàng)建構(gòu)件族。

2.4 給排水建模

建筑給排水系統(tǒng)模型的創(chuàng)建包括生活（冷、熱）給水管道、排污水管道、排廢水管道、消防管道、噴淋管道、雨水管道、冷凝水管道以及熱回水管道等。為便于區(qū)分管道，將消防系統(tǒng)管道顏色改為紅色，噴淋系統(tǒng)管道改為紫色，生活冷給水管道修改為綠色，熱給水管道改為RGB128-000-255，排水管道改為黃色，冷凝水管道修改為RGB128-000-000，雨水管道修改為青色。

首先，確定管道標(biāo)高，圖紙中標(biāo)高為梁下200 mm；其次，繪制立管，立管與水平管交叉后會自動生成連接構(gòu)件，如三通，兩通等；再次，在繪制管道時要注意管道直徑，一般給水管道直徑較小，本工程為DN15、DN20，排水管道一般會比較粗，本工程為DN100、DN75、DN50；最后，給排水管道需要進(jìn)行變徑，變徑處也能自動生成變徑接頭，但在空間不夠的情況下就會提示錯誤，解決辦法一般是拉長管道，擴(kuò)大變徑接頭生成處的距離，以留出足夠的空間。

管道繪制完成后繪制設(shè)備，相關(guān)設(shè)備繪制時，閥門器具一般會自動連接，但衛(wèi)生器具需手動連接。選擇要連接的衛(wèi)生器具，點(diǎn)選連接到相應(yīng)位置；然后選擇需要相連的管道，位置合適的情況下會自動生成管道或彎頭進(jìn)行連接，連接成功后設(shè)備會自動識別設(shè)備族顏色[3]。

Revit 給排水模型使平面圖紙變成三維立體模型，可以清晰地看到每1 根管道的空間排布位置，便于后期的管道優(yōu)化及工人組裝，且繪制時也可以預(yù)留自由端。所謂自由端就是安裝管道時預(yù)留的一個端口，這樣可以節(jié)省人力、物力，便于管道安裝，避免多次返工。

2.5 電氣建模

電氣模型的創(chuàng)建，先要創(chuàng)建機(jī)械樣板，然后連接土建模型和給排水模型。電氣模型涉及種類極多，包括橋架、線管、導(dǎo)線和燈具等。本工程中，電氣管線有兩種，一種是電氣橋架和電管，另一種是管線。電氣干線選用電氣橋架和電管繪制，這樣在最終的三維模型中就能夠很清楚地展現(xiàn)出電氣干線橋架和電管的規(guī)格、位置、路由，方便后期與設(shè)備專業(yè)進(jìn)行管線綜合；支線則選用管線來繪制，使得繪制更快捷，平面施工圖紙輸出更高效，并可自動生成末端配電盤系統(tǒng)。

2.6 暖通模型

暖通系統(tǒng)需要使用的大型設(shè)備有靜壓箱、排煙機(jī)、過濾吸收器以及風(fēng)管等。首先新建一個機(jī)械樣板，導(dǎo)入土建模型；其次要設(shè)置管道顏色進(jìn)行區(qū)分，地下風(fēng)管設(shè)置為橙色，地上風(fēng)管設(shè)置為綠色。先找到進(jìn)風(fēng)口繪制風(fēng)管連接抽排煙機(jī)，然后用法蘭連接靜壓箱，再按圖紙要求繪制室內(nèi)風(fēng)管，在排風(fēng)口連接過濾器進(jìn)行排氣。另外，地上部分住戶均采用PM2.5 凈化風(fēng)機(jī)來凈化空氣，改善了室內(nèi)空氣體驗(yàn)，屋頂還設(shè)計(jì)了流風(fēng)機(jī)。各專業(yè)模型整合圖如圖1 所示。

圖1 模型整合圖（來源：作者自繪）

3 BIM 技術(shù)在項(xiàng)目管理中應(yīng)用

3.1 土建深化

揚(yáng)州市中南商業(yè)酒店項(xiàng)目水平灰縫和豎直灰縫厚度均為10 mm，排磚規(guī)格為600 mm×120 mm×200 mm，材料為蒸壓加氣混凝土砌塊，塞縫排布方式為無塞縫。通過BIM 排磚可以排除不滿足規(guī)范要求的磚塊，使墻體錯逢更加工整、美觀。

在此次BIM 排磚過程中，利用排磚圖將責(zé)任落實(shí)到個人，形成“審核→砌筑→檢查”的閉環(huán)式質(zhì)量管理過程，加強(qiáng)了總包對分包的監(jiān)管力度，提升了質(zhì)量管理水平。

3.2 機(jī)電深化

3.2.1 模擬施工工序

基于BIM 綜合模型對施工工藝進(jìn)行三維可視化的模擬展示或探討驗(yàn)證，模擬主要施工工序，協(xié)助各施工方合理組織施工并進(jìn)行施工交底，從而進(jìn)行有效的施工管理；BIM 綜合模型對大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)輸方案進(jìn)行模擬，分析確定運(yùn)輸方案是否可行；驗(yàn)證施工方案、材料設(shè)備選型的合理性，協(xié)助施工人員充分理解和執(zhí)行方案要求[4]。

3.2.2 開洞套管

本工程采用HIBIM 進(jìn)行開洞套管，穿屋面的管道按圖紙中要求位置預(yù)埋剛性防水套管；穿過水池及地下室外墻的所有進(jìn)出水管需按圖紙中要求位置預(yù)埋柔性防水套管，其余穿混凝土墻，梁內(nèi)管道預(yù)埋鋼套管內(nèi)徑要比所穿管道口徑大一號。

本工程在安裝樓板內(nèi)的套管時，其頂部應(yīng)高出裝飾地面20 mm，消防管道應(yīng)高出50 mm；安裝在衛(wèi)生間及廚房內(nèi)的套管，其頂部應(yīng)高出裝飾地面50 mm，底部應(yīng)與樓板底面相平；安裝在墻壁內(nèi)的套管，其兩端與飾面相平。在創(chuàng)建套管前，由于只對結(jié)構(gòu)墻和樓板開洞套管，可以使用插件快速生成套管，套管效果圖如圖2 所示。

圖2 套管效果圖（來源：作者自繪）

3.2.3 管線綜合

管線綜合前應(yīng)明確一般規(guī)范和原則，綜合管線設(shè)計(jì)工作可按照以下兩步實(shí)施。第一步，以滿足項(xiàng)目土建預(yù)留、預(yù)埋工作為主，進(jìn)行機(jī)電主管線與一次結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的深化設(shè)計(jì)工作。第二步，在滿足精裝修要求的情況下，進(jìn)行機(jī)電末端的深化設(shè)計(jì)工作。

綜合支吊架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用應(yīng)根據(jù)BIM綜合管線模型進(jìn)行，在滿足各專業(yè)規(guī)范、現(xiàn)場施工要求的基礎(chǔ)上，力求簡潔、美觀。依據(jù)安全性要求，應(yīng)能承受各專業(yè)管線的靜荷載及動荷載；依據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求，應(yīng)做到節(jié)省材料、制作工藝簡單、能大批量工廠化生產(chǎn)；依據(jù)觀感要求，應(yīng)做到簡潔、美觀。

管道分布密集，集中布置了空調(diào)冷熱水管、空調(diào)冷凝水管、橋架、風(fēng)管以及噴淋管。由于綜合管線的排布原則為水管不能穿越橋架上方，因此橋架在最上層，水管和風(fēng)管在下層，風(fēng)管為排煙管，帶排煙口，應(yīng)布在最下層。

通過分析綜合管線的剖面，考慮到經(jīng)濟(jì)性、安裝便利性以及各專業(yè)不同管線的走向，采用聯(lián)合支吊架形式。綜合管線聯(lián)合支吊架根據(jù)管道的重量等受力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，其外形為門字形，主體結(jié)構(gòu)以槽鋼為主，支管以槽鋼或角鋼為橫擔(dān)。綜合支吊架效果圖見圖3。

圖3 綜合支吊架效果圖（來源：作者自繪）

3.2.4 碰撞檢查

碰撞檢查是指在施工圖設(shè)計(jì)階段對管道和主體承重構(gòu)件進(jìn)行碰撞，以發(fā)現(xiàn)空間位置沖突，通過軟件快速查找沖突位置并提出修改意見，再進(jìn)行管道調(diào)整、位置優(yōu)化等。提前優(yōu)化工程管道可以大大減少返工成本，降低材料損耗和運(yùn)輸成本，節(jié)省大量設(shè)計(jì)變更時間[5]。碰撞檢查的步驟如下。

第一步，模型整合。本項(xiàng)目利用Navisworks軟件整合建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣5 個專業(yè)的模型。

第二步，進(jìn)行各個專業(yè)的重復(fù)項(xiàng)檢查。重復(fù)項(xiàng)檢查也稱為模型復(fù)核，是指檢查本專業(yè)的構(gòu)件，對統(tǒng)計(jì)工程量有著巨大作用。將公差值設(shè)置為0，依次對建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣及暖通專業(yè)的模型進(jìn)行重復(fù)項(xiàng)檢查。通過檢查發(fā)現(xiàn)只有結(jié)構(gòu)梁有重復(fù)項(xiàng)，共有14 處，是由于繪圖疏忽所致。進(jìn)入Revit 軟件刪除重復(fù)繪制的結(jié)構(gòu)梁，確保全部無碰撞。

第三步，進(jìn)行各專業(yè)之間的碰撞檢查。主要進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣以及暖通專業(yè)之間的碰撞檢查。建筑與給排水專業(yè)的碰撞為不同專業(yè)之間的硬碰撞，一共有1 245 處，多為水管穿墻、板處。為了完全解決這一問題，可以在墻或板上開洞，然后裝上套管。還有一些碰撞是消防火箱嵌進(jìn)墻里造成的，需要移動消防火箱的位置，將其拉到墻外即可。

結(jié)構(gòu)與電氣專業(yè)的碰撞也屬于硬碰撞，一共有79 處，大多為墻、梁和電纜橋架之間的碰撞。具體優(yōu)化方式：先打斷電纜橋架碰撞處，然后在打斷處向下移動，最后進(jìn)行連接即可。這樣做的目的是避免在梁上開洞，破壞梁的整體性和受力性，同時也符合圖紙的相關(guān)規(guī)定。

結(jié)構(gòu)專業(yè)與暖通專業(yè)之間的碰撞，大多為管道和墻、梁之間的碰撞，只需要在墻、梁上開洞或翻彎管道即可完成碰撞調(diào)整。

電氣與給排水專業(yè)的碰撞是機(jī)電部分最重要的一部分，牽扯到用電安全、用水安全的問題，確保強(qiáng)電橋架不與水管一塊排布。此次碰撞檢查共發(fā)現(xiàn)3 906處碰撞，大多為管道標(biāo)高沖突導(dǎo)致互相交叉，這時需要調(diào)低水管，防止水管漏水后破壞電纜。給排水專業(yè)與暖通專業(yè)、電氣專業(yè)與暖通專業(yè)的碰撞均為0。

3.3 施工場地布置

施工場地布置應(yīng)盡量減少占地面積，合理規(guī)劃，便于管理；盡量降低運(yùn)輸費(fèi)用，保證運(yùn)輸方便，減少二次搬運(yùn)；降低臨時設(shè)施的修建和維修費(fèi)用；滿足安全防火和生產(chǎn)安全的要求。本項(xiàng)目使用廣聯(lián)達(dá)施工場地布置軟件，首先將包含建筑紅線的施工圖紙導(dǎo)入軟件，根據(jù)建筑物的大小創(chuàng)建地形。由于本工程地庫最低標(biāo)高為-5.1 m，因此地形厚度要大于地庫最低標(biāo)高，這里創(chuàng)建為10 m 厚。

其次，創(chuàng)建圍墻。利用圍墻劃分場地區(qū)域，主要劃分為施工區(qū)、辦公區(qū)和生活區(qū)。本工程大門在場地左側(cè)，進(jìn)入大門即為辦公區(qū)，施工區(qū)在中心位置，生活區(qū)在場地右側(cè)并設(shè)有供人員進(jìn)出的通道。為滿足環(huán)保需要，在出口處南側(cè)設(shè)有盥洗池。

最后，創(chuàng)建道路。利用道路將各個區(qū)域相互連接起來，同時復(fù)查整體空間；如果施工區(qū)和辦公區(qū)面積沖突，那么應(yīng)立即重新規(guī)劃空間。另外，設(shè)置道路時也要考慮設(shè)備進(jìn)場、離場路線，材料進(jìn)場后是否便于運(yùn)輸，是否需要進(jìn)行二次搬運(yùn)等問題。

本項(xiàng)目工程為環(huán)形道路，沿砂石廠料、水泥倉庫、攪拌機(jī)、各加工、生活辦公區(qū)四周以及基坑兩側(cè)進(jìn)行繪制。主要道路寬度為4 m，路面高出地面50 cm，兩側(cè)均設(shè)有排水溝；次要道路路面寬度為2 m。施工場地布置的主要包括塔吊、推土機(jī)、挖土機(jī)、鏟車、鋼筋調(diào)直機(jī)以及混凝土攪拌機(jī)等大型機(jī)械。生活區(qū)需布置宿舍、食堂、廁所、淋浴間及化糞池等具體設(shè)施，為了方便人員生活，還應(yīng)對地面進(jìn)行硬化。辦公區(qū)需布置辦公室、花園、旗桿、宣講臺及廁所等具體設(shè)施，還要設(shè)置消防、材料堆場、五圖一牌等設(shè)施。

本工程的材料堆場為鋼筋、模板、砂石等堆場，應(yīng)設(shè)置在相應(yīng)設(shè)備旁，避免二次搬運(yùn)；消防設(shè)施按照消防規(guī)范設(shè)立；五圖一牌等設(shè)施均按照相應(yīng)規(guī)范放置，加強(qiáng)現(xiàn)場的安全文明管理。局部施工場地布置圖如圖4 所示。

圖4 局部施工場地布置圖（來源：作者自繪）

3.4 可視化漫游

可視化漫游可以直接看到建筑內(nèi)部，直接觀察建筑構(gòu)件布局的合理性，使得管線排布更加直觀。同時，還可以讓非專業(yè)人員理解圖紙表達(dá)的內(nèi)容。本項(xiàng)目使用Fuzor 軟件來實(shí)現(xiàn)可視化漫游。先打開本工程的Revit 模型并連接所有模型，這時Revit 軟件的導(dǎo)航欄會出現(xiàn)Fuzor 的插件；然后點(diǎn)擊Lauch Fuzor 命令將想要導(dǎo)入的模型全部打鉤，點(diǎn)擊“OK”按鈕后，系統(tǒng)會自動打開軟件并載入模型。

軟件可以通過鍵盤控制人物走動，由于走動時緊貼建筑物，因此遇到高差時會有人物墜落和跳躍的動作。同時，界面右上角還可以更加清晰地看到漫游所處的位置，且可以更改標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)快速更改位置等功能。另外，通過漫游能夠發(fā)現(xiàn)很多之前沒有解決的碰撞，這也是漫游的作用之一。

4 結(jié)語

通過對具體項(xiàng)目的分析研究了BIM模型的創(chuàng)建，探索了模型在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用，并得出以下結(jié)論：BIM 技術(shù)可以有效分析施工過程中可能遇到的問題，并盡早避免問題的出現(xiàn)，減少后期的設(shè)計(jì)變更，從而節(jié)約建筑成本，加快施工進(jìn)度，增強(qiáng)施工過程的可行性，體現(xiàn)了BIM 技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用過程中的重要作用。