BIM技術在建筑商業綜合體中的探究與應用

□文 /鄔忠面

當今，隨著社會經濟的發展以及建筑技術和設計能力的提升，超大型綜合體類建筑越來越多，而且建筑功能日趨多樣化，綜合性越來越強，涵蓋的專業系統種類繁多，項目具有投資金額巨大、施工工藝復雜、工期要求緊、信息溝通協調難度大等特點。這對項目的決策、管理、建造都提出了巨大的挑戰，依靠傳統的管理方式與技術手段，已不能很好解決目前所面臨的狀況。因此，如何高效、高質量、高收益地完成建設任務，已成為當下各參建方急需解決的問題。

BIM技術最大的優勢在于實現建筑構建參數化和信息化，通過信息模型的搭建實現工程的機電管線綜合深化設計，碰撞檢測、工程量統計、預制件加工、系統平衡校核、施工技術交底、質量問題跟蹤、輔助編制專項方案、BIM 4D施工協調管理、施工進度控制與優化等。

1 工程概況

天津榮泰廣場商業綜合體項目坐落于天津市空港經濟區核心位置，毗鄰SM城市廣場和燕莎奧特萊斯，是集公寓、辦公、商業為一體的大型綜合性建筑，總建筑面積16.9313萬m2，其中地上面積11.2453萬m2，地下面積5.686萬m2；地上由7個單體組成。工程涵蓋幕墻安裝、機電安裝、鋼結構安裝、土建施工等，見圖1和圖2。

圖1 榮泰廣場

圖2 榮泰廣場結構模型整合

2 BIM實施流程

BIM技術的實施依靠BIM建模軟件、渲染軟件以及相關BIM平臺集成軟件來實現的。本工程利用Revit、Navisworks、3Dmax、Tekla、Lumion 等軟件，將不同專業的模型整合在一起，最終實現整個項目在場地布置、機電管線碰撞檢測、工藝模擬、BIM 4D施工協調管理、施工進度控制與優化、工程算量等方面的綜合應用，見圖3。

圖3 BIM實施流程

3 BIM深化設計的應用

本工程體量大，建筑外形均為弧形結構，定位精度要求高，涵蓋專業多，施工場地狹小且工期緊，因此施工任務重，技術難度大。施工前，采用Revit、品茗施工策劃等軟件對施工場地塔吊位置及加工場地進行優化布置，根據業主對空間的要求完善圖紙設計變更、實現機電管線碰撞檢測及管線綜合等。為后期洞口預留、施工模擬、材料統計及預制拼裝等提供準確模型，見圖4。

圖4 BIM深化設計流程

3.1 圖紙審查

以三維BIM信息模型代替二維圖紙，解決傳統的二維審圖中難想象、易遺漏及效率低的問題，在施工前快速、準確、全面的檢查出設計圖紙中的錯、漏、碰、缺等問題，減少返工，節約成本（降低洽商成本、提高空間和結構的經濟性）、縮短工期、保證建筑質量（減少鑿洞、管道返彎、提高空間合理性）。

3.2 場地優化布置

本工程體量大，共16.9萬m2，施工場地狹小，要充分利用現有場地，合理布置現場辦公區、生活區和施工區。因此結合現場場地條件和工程需要，利用Revit軟件建立符合集團CI手冊的臨建設施族庫，提前對整個施工現場進行合理優化布置并通過Lumion軟件對場地進行渲染進行動畫漫游演示；做到滿足現場辦公、生活和施工要求的同時，盡量少占地、提高場地利用率、少硬化多綠化、以便達到低碳節能綠色環保的要求，降低項目成本，提高經濟效益的目的，見圖5和圖6。

圖5 辦公生活區地布置

圖6 部分臨建設施族

3.3 管線綜合

由于地下室面積共5.686萬m2且整個建筑結構均為弧形建筑，因此其電氣、給排水、暖通等機電專業圖紙設計管線相對復雜。按照建筑、結構、機電三個專業分別將工程二維CAD圖紙轉換成三維立體模型并分別進行建筑與結構、管線與結構、管線與管線之間硬碰撞和軟碰撞。發現的碰撞或者凈高檢查不足問題，及時對所發現的問題進行匯總與設計溝通變更并利用BIM技術的可視化特點，輔助進行管線綜合優化及排布，對優化后的三維管線方案出圖指導現場施工，提高施工質量，見圖7。

圖7 1#工程制冷機房管線綜合

3.3.1 管線綜合優化原則

1）小管讓大管：小管繞彎容易且造價低。分支管讓主干管：分支管一般管徑較小，影響范圍和重要性不如主干管。

2）有壓管讓無壓管（壓力流管讓重力流管）：無壓管（或重力流管）改變坡度和流向，對流動影響較大。低壓管讓高壓管，高壓管造價高且強度要求也高。

3）給水管讓排水管：因為通常排水管管徑大且水中雜質多。氣體管讓水管：水流動的動力消耗大。

4）金屬管讓非金屬管：金屬管易彎曲、切割和連接。一般管道讓通風管：通風管道體積大，繞彎困難。

5）常溫管讓高（低）溫管（冷水管讓熱水管、非保溫管讓保溫管）：高于常溫要考慮排氣；低于常溫要考慮防結露保溫。

6）閥件少的讓閥件多的：考慮安裝、操作、維護等因素。技術要求低的管線讓技術要求高的管線：這是從避免增加技術要求難度方面考慮的。

3.3.2 管線深化設計

根據管線綜合優化原則及管線碰撞檢測結果，對不同專業管線沖突的部位進行深化二次設計，見圖8。

圖8 管線深化設計步驟

4 施工中的BIM應用

經過將CAD二維圖紙轉換成三維BIM信息模型后，通過對三維BIM模型的建筑、結構、機電等優化設計及分析，將優化后的三維模型及節點圖經設計院確認后，出具相關圖紙指導現場施工。

4.1 施工洞口預留

本工程建筑結構為弧形，機電管線設計時以傳統CAD單線連接，定位難度大，未考慮弧形引起的管線連接問題，實際施工圖紙洞口偏差大，另外機電管線經過管綜后位置和標高亦發生變化，通過三維模型出具管綜優化后的施工洞口預留圖，對于指導現場機電安裝作業施工起著很大作用。施工洞口預留由機電專業人員提出，建筑專業人員審核，來對模型上的孔洞進行預留并出具詳細的預留洞口施工圖，指導現場施工，見圖9。

圖9 BIM施工洞口預留

4.2 施工技術交底及工藝模擬

通過BIM模型，對技術方案、關鍵施工工藝進行三維可視化表達，以三維圖片或動畫形式將施工步驟、施工要點等進行了演示，減少了平面圖畫分析與實踐之間的差距，也減少了圖紙分解的過程。然后對施工管理人員及施工班組作業人員進行可視化的交底，提高交底的有效性，進而提升技術管理水平。

4.3 項目進度管理

由于本工程規模大、專業多、施工工藝復雜、工期緊及相關建設單位多等，因此依靠傳統的P6、Project等進度軟件，利用橫道圖、網絡圖等進度控制程序很難對整個項目進度達到合理控制。Naviosworks軟件可以記錄影響施工進度的人工、材料、機械等資源量的信息，結合Timeliner模塊，輸入時間參數自動生成甘特圖，為每個選擇集圖元定義施工時間和日期以及任務類型等信息，形成具有時間順序信息的4D模型，Timeliner模塊可以模擬工程的計劃進度與實際進度的對比，查看動態模擬分析多專業工序穿插合理性并通過BIM系統過程記錄進度信息，預估未來周期內進度狀態，進行進度的校核，發現進度偏差過大及時調整關鍵任務資源信息，妥善補救、優化調整。最終達到最大程度減少計劃進度和實際進度的偏差，實現對項目施工進度的主動控制和動態管理的目的。

4.4 工程量統計

在建造建筑信息模型過程中，任何一個元素都會被賦予與其相對應的參數。在完成模型繪制工作之后，按照實際需要對單個系統所使用的具體材料以及數量等進行統計，有效的減少前期算量周期，加快預算的進行，為項目管理策劃奠定基礎。還可以設置條件進行適當的篩選。項目管理人員根據不同施工階段的實際需求，通過對模型進行操作，即可獲得相應數據，不僅方便物資招標，還有利于物資材料采購計劃的制定。相對過去機電設備材料配件都是根據經驗預定，沒有準確的數量，通過BIM模型，各種施工信息如人力安排、材料計劃、勞動定額等十分精確，實現了精確的過程控制，提高了施工管理效率和成本管理水平。

5 結語

BIM技術在榮泰廣場項目中的應用證明，通過管線碰撞和管線綜合解決了管線布置的問題；通過施工洞口的預留，解決了現場施工過程中管線安裝的預留洞口錯、漏等問題并通過Navisworks軟件漫游瀏覽管線綜合效果；通過施工技術交底及工藝模擬，解決了紙質二維技術交底不直觀，節點不形象難題；通過項目進度管理，為現場解決了關鍵任務資源配置不合理以及多專業工序穿插不合理等問題。

隨著BIM技術的興起，如何利用BIM技術模型及其模擬分析等工具深入研究并加以運用，未來將在以下幾個方面展開：項目專項施工方案的編制、優化和模擬；在綠色施工階段對場內基礎施工、主體施工、二次結構施工、室外工程施工等階段提前策劃和轉換預演，提高場地使用效率，減少二次布置費用；在安全管理方面，借助BIM技術對施工現場危險源辨識；在成本方面，將成本管理與BIM技術融合，實現真正意義上的5D。通過積極在項目項目決策、規劃、設計、施工和運營階段的實踐應用，不斷積累經驗，充分發揮BIM技術在項目管理中的價值，縮短施工工期，提高施工質量，降低施工成本，節約資源，提高企業核心競爭力。