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施工技術(shù)
BIM技術(shù)在建安山海中心項目中的應(yīng)用
信息來源： 深圳市建安（集團）股份有限公司 信息提供日期：2017-03-07 瀏覽：4625
（深圳市建安（集團）股份有限公司 深圳 518040）
摘要：BIM是利用數(shù)據(jù)和信息對工程項目進行信息化和數(shù)據(jù)化管理與協(xié)調(diào)的過程，是利用在土木建筑行業(yè)中的一項新興技術(shù)。本文根據(jù)建安山海中心項目的BIM應(yīng)用實際情況，從施工技術(shù)管理、安全質(zhì)量管理以及工程量統(tǒng)計與進度管理等幾個方面分析了BIM技術(shù)的價值，其中BIM的應(yīng)用經(jīng)驗可供其他類似工程項目借鑒與參考。
關(guān)鍵詞： BIM技術(shù) 安全質(zhì)量管理 造價成本管理
中圖分類號 文獻編碼：B 文獻編號：
The application of BIM in Jian an mountain&sea building’s construction
Shen Zhen Jianan group CO. , LTD. Shen Zhen 518040
BIM全稱為Building Information Modeling(建筑信息模型)，是通過綜合建筑工程項目管理全壽命周期中的設(shè)計、施工、運營、維護等諸多環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)設(shè)計與施工的紙質(zhì)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，最終以三維可視化的形式加以展現(xiàn)。BIM于上個世紀70年代產(chǎn)生于美國，1975年佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology) 建筑與計算機科學(xué)學(xué)院的Charles Eastman教授提出了 “建筑的描述體系”這一概念[1~4]，他認為存在一種智能的基于計算機數(shù)字化的建筑描述體系,可以從該體系中提取圖紙、工程量、進度等相關(guān)建筑工程信息，這一概念的提出標志著BIM技術(shù)的誕生。雖然隨后20多年BIM的理論研究取得了極大的進展,但因為BIM技術(shù)受限于計算機的運算能力和性價比的影響,導(dǎo)致BIM技術(shù)無法在實際操作層面有所質(zhì)的突破。直到20世紀90年代后期隨著電子計算機軟件和硬件的快速發(fā)展，由Bentley、Auto-desk等軟件公司和一些大型建筑企業(yè)的大力推廣,BIM在行業(yè)內(nèi)才開始逐步流行,終于BIM在國外建筑行業(yè)圈內(nèi)的大面積運用迎來高潮。在我國BIM技術(shù)的理論研究與應(yīng)用和與發(fā)達國家、地區(qū)相比較晚,不過隨著BIM在北京國家體育場“鳥巢”、上海中心、廣州塔的建設(shè)過程中的成功運用[5~13],BIM在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。深圳建安集團在BIM這一理念被引入中國的初期就開始組織專門人員學(xué)習和攻關(guān)BIM技術(shù)，并積極將BIM技術(shù)運用在公司所營建項目中，且取得了一些經(jīng)驗。現(xiàn)以深圳建安山海中心項目為例，簡單介紹BIM在工程項目中的實際應(yīng)用。
1 工程概況
建安山海中心的BIM技術(shù)的實現(xiàn)是基于Bentley公司的Revit2013軟件進行繪制。Revit2013綜合了Autodesk-Revit的建筑和結(jié)構(gòu)功能。本工程位于深圳市福田區(qū)竹子林片區(qū)，地塊西臨園博園，南臨深南大道，北接建安竹盛花園，東與敦煌大廈緊鄰。場地位于市中心，三面道路，環(huán)境較為復(fù)雜。項目地塊基本呈正方形，用地面積為5085.37平方米，項目是座集辦公、多功能會議、少量商業(yè)配套為一體的超高層辦公樓。本工程建筑主體地面為一座30層塔樓（含六層裙樓）。建筑總高度為129.84米。總建筑面積為63904.12平方米，基坑開挖相對深度為15.1米～17.1米，規(guī)則矩形約68m×70m，基坑支護長280m。本工程場地巖土層自上而下分布有：人工填土層-第四系沖洪積層-第四系坡洪積層-第四系殘積層-燕山晚期花崗巖。地下水穩(wěn)定水位埋深3.1m～6.3m。本工程的結(jié)構(gòu)類型為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)防烈度為七度，場地所在類別為二類。基礎(chǔ)采用天然地基上的柱下獨立基礎(chǔ)加防水底板。持力層為中風化砂巖和微風化砂巖，地基的承載力特征值分別為1300KPa和4000KPa，各基礎(chǔ)底面應(yīng)進入中風化砂巖、微風化砂巖層不小于500mm。基坑周邊采用南北兩側(cè)旋挖樁、三管旋噴樁、東西側(cè)咬合樁止水帷幕加基坑內(nèi)二道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐梁板支護方案。基礎(chǔ)、底板及水池壁均采用C30防水混凝土，抗?jié)B等級均為P8。圖1和圖2分別為建安山海中心的效果圖與標準層平面圖。
2 工程難點
（a）整個項目體量大，高度較高，結(jié)構(gòu)平面和垂直偏差控制與施工安全管理極為嚴格。結(jié)構(gòu)變形控制、核心筒控制基準點的確定與筒心偏擺幅度控制等要求高，同時要求項目部能事先預(yù)測施工過程中將發(fā)生的結(jié)構(gòu)變形，并采取相應(yīng)的預(yù)調(diào)措施以符合設(shè)計的要求。
圖1 深圳建安山海中心
圖2 深圳建安山海中心標準層平面圖
（b）混凝土底板平均厚度為1.3 m，最厚處達2 m。底板混凝土澆筑為大體積混凝土澆筑，為避免混凝土底板產(chǎn)生裂縫、滲水等問題，應(yīng)嚴格控制施工質(zhì)量。
（c）項目工期較為緊張，需合理進行施工進度控制。
3 BIM在建安山海中心項目中的應(yīng)用
3.1 施工管理
在建安山海中心的建設(shè)過程中利用BIM技術(shù)指導(dǎo)施工,以達到先試后建、消除設(shè)計錯誤、排除施工過程中的沖突及風險、對比分析不同施工方案的可行性、實現(xiàn)虛擬環(huán)境下的施工周期確定等目的。其中利用BIM指導(dǎo)施工具體體現(xiàn)在BIM整合現(xiàn)場的過程中，通過BIM模型的虛擬建筑與實際的施工或管理現(xiàn)場結(jié)合一同來指導(dǎo)、操控現(xiàn)場施工,能夠很好的解決傳統(tǒng)建筑施工管理存在的問題。主要包括以下幾個方面:
(a) BIM模型（見圖3）和施工圖能夠提供準確、直觀的BIM數(shù)據(jù)庫并可一通過智能載體現(xiàn)場指導(dǎo)施工；
圖3 深圳建安山海中心BIM結(jié)構(gòu)模型
(b) 在項目施工階段,施工人員將BIM與智能數(shù)字設(shè)備相結(jié)合。如3D激光掃描儀、智能手機、RFID、互聯(lián)網(wǎng)云儲存等技術(shù)現(xiàn)場監(jiān)督施工，從而可以較好的避免各種由主觀或客觀原因?qū)е碌氖┕栴}；
(c)項目的BIM模型可以為施工組織安排提供可視化模擬分析,BIM技術(shù)可以對施工中復(fù)雜區(qū)域的可視化顯示（見圖4）及施工方案的制定；
圖4 地下室與第1層組合示意
(d) BIM技術(shù)在施工前可以協(xié)調(diào)總承包和分包間的關(guān)系,從而實現(xiàn)各方的合理分工，避免了由于責任方不明確而導(dǎo)致的后期各方“踢皮球”的現(xiàn)象。因此可以有效控制施工質(zhì)量和提高施工效率,減少潛在的經(jīng)濟損失。
3.2 質(zhì)量安全管理
（a） 目前絕大多數(shù)的圖紙會審方式是基于二維平面藍圖的人工審圖，但是這種方式需要審圖人員具有一定的工程經(jīng)驗和較強的空間想象能力，否則極容易遺漏某些較為復(fù)雜節(jié)點的圖紙問題。但是隨著BIM模型的建立，就可以逐步發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙的相應(yīng)問題,并能及時向設(shè)計方反饋，使問題在設(shè)計階段就能得到很好的解決。建安山海中心項目利用BIM建模進行結(jié)構(gòu)與建筑的圖紙會審，僅在負三層就發(fā)現(xiàn)了100多個圖紙問題。
(b) 在進行綜合管線安裝施工前利用BIM模型進行結(jié)構(gòu)和綜合管線的碰撞檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和管線的碰撞點，避免了后期施工時管線重新布置和穿洞的問題。本項目中在設(shè)備層查出碰撞點148處、裙樓處發(fā)現(xiàn)碰撞點247處。
（c）將高層建筑危險源識別的結(jié)果和BIM技術(shù)加以綜合，充分發(fā)揮基于BIM的數(shù)字化和可視化等優(yōu)勢，建立質(zhì)量安全模型。從而能有效且及時地發(fā)現(xiàn)在施工過程中的安全隱患，并通過外接檢查點的方式實現(xiàn)危險源信息、防護措施和BIM系統(tǒng)界面的掛接，在此基礎(chǔ)上進而進一步優(yōu)化施工安全計劃，減少或者避免安全事故的發(fā)生。建安山海中心的外接檢查點掛接的實現(xiàn)是通過使用廣聯(lián)達BIM瀏覽器中的視點******功能，項目現(xiàn)場工作人員對現(xiàn)場的各種隱患問題拍照與登記，根據(jù)所發(fā)現(xiàn)問題的不同，選擇系統(tǒng)中的相應(yīng)軸線、項目等參數(shù)。將識別出的危險源用紅線標注，并將危險源的類型、特征和可能會帶來的危險，以及整改措施等加以備注，最終作為BIM系統(tǒng)中的安全信息以圖片的形式保存。因此在施工或運營階段，當需要對上述節(jié)點部位進行查看時，就可以在已備注好的BIM模型中提取數(shù)據(jù)加以分析。
3.3 工程量統(tǒng)計及進度管理
在一般的項目造價成本管理中,信息的準確度和時效性對整個項目的好壞起到?jīng)Q定性作用。其中建設(shè)方、施工方和材料供應(yīng)商對工程量的統(tǒng)計尤為看重,因為工程量是工程項目最為基礎(chǔ)也最為重要的數(shù)據(jù)。BIM技術(shù)在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)空間拓撲關(guān)系和布爾運算可以快速、準確的收集和處理工程量等數(shù)據(jù)，工程造價人員只需將當?shù)毓こ塘康挠嬎阋?guī)則輸入計算機,就可以精確、快速地統(tǒng)計出工程量信息。基于BIM的造價成本管理特別是對規(guī)模較大的工程項目，BIM的優(yōu)勢更加明顯。 以本項目中的從一層到六層結(jié)構(gòu)柱工程量提取為例，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖在Revit軟件中創(chuàng)建相應(yīng)類型,然后將各層的施工平面圖導(dǎo)入軟件中,將所創(chuàng)建的各種類型的結(jié)構(gòu)柱布置到CAD圖紙中正確的位置。柱的截面尺寸為矩形柱,全部的結(jié)構(gòu)柱如圖5所示。
圖5 第1層結(jié)構(gòu)柱模型
由于工程量是施工進度計劃編制的直接依據(jù),所以工程量清單在工程項目管理中起著至關(guān)重要的作用。隨著BIM模型的建立,結(jié)構(gòu)柱的工程量信息會同時被記錄到后臺數(shù)據(jù)庫中,如澆筑結(jié)構(gòu)柱所需的混凝土數(shù)量,在Revit軟件中創(chuàng)建完結(jié)構(gòu)柱的類型后,該類型的結(jié)構(gòu)柱的尺寸便保存在后臺數(shù)據(jù)庫中以待調(diào)用。利用Revit軟件工具欄中所提供的創(chuàng)建明細表這一功能,可以從后臺數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)建立結(jié)構(gòu)柱明細表（見表1）
表1 從1層到6層結(jié)構(gòu)柱明細表
|
施工層 |
族 |
類型 |
混凝土體積 |
結(jié)構(gòu)柱數(shù)量 |
|
1F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
2F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
3F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
4F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
5F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
6F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
用同樣的方法在創(chuàng)建完模型后將樓板、梁、樓梯、門窗、核心筒和其他樓層的結(jié)構(gòu)柱等部位根據(jù)Revit軟件中提供的明細表功能進行各施工構(gòu)件的工程量的相應(yīng)統(tǒng)計并匯總工程量，然后根據(jù)所匯總的工程量編制初步的施工進度計劃（見圖6）。
圖6 利用匯總的工程量編制施工進度計劃
4 結(jié)語
BIM在工程項目實施的全過程中產(chǎn)生了很大的作用，由于建模前期已經(jīng)分別進行了系數(shù)檢測、現(xiàn)場勘探、綜合管線碰撞檢驗等工作，使得在后期施工過程中避免了很多問題。同時模型本身所包括的一些設(shè)備參數(shù)、管線參數(shù)、安裝方式等數(shù)據(jù)信息能為施工方案、材料供應(yīng)、勞動力調(diào)配等工作提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。正是由于本項目采用了BIM技術(shù)，施工質(zhì)量、施工進度得到了保證，同時利用BIM技術(shù)數(shù)字化模型統(tǒng)計工程量的工作,不光使工程預(yù)算人員從繁瑣枯燥的人工算量中解放出來,還有效地降低了因人為因素導(dǎo)致的漏項和其他錯誤。使施工管理水平和造價核算效率與精確度得到提高，本項目因此得到業(yè)主和監(jiān)理方的好評。從建安山海中心BIM技術(shù)的推廣使用效果來看，BIM技術(shù)確實有利于提高工程項目的施工技術(shù)和管理水平，對實現(xiàn)工程建設(shè)的現(xiàn)代化、信息化和相應(yīng)國家各行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的號召起著積極作用。
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