BIM 技术在兰州西客站站房工程中的典型应用

2014-10-25李兴龙杜海波程小春张晓玲

土木建筑工程信息技术 2014年1期

张涛李兴龙曹乐杜海波程小春张晓玲

(1．中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司信息化软件事业部BIM研究中心，北京100013;2．中国中铁航空港建设集团有限公司，北京100093;3．内蒙古乌兰浩特市万维建筑设计有限责任公司，乌兰浩特134000)

前言

建筑技术的发展轨迹总是看似稳定又跳跃着的前行，而 BIM技术就是一种“跳跃”。在国内，BIM技术已慢慢普及，通过市场摸查，在技术应用、项目管理、人才储备几个方面呈现不平均状态，主要表现在设计企业推广较好，施工企业相对落后。结合施工企业的实际情况，定制一套完备的，合理的BIM技术的应用流程能起到事半功倍的作用。本文以兰州西客站项目中BIM技术的应用为例，对搭建BIM模型流程、模型的二次细化及模型的后续专业化应用等方面做出详细介绍。

1 兰州项目介绍

兰州西客站是利用既有兰州西编组站(编组站迁建至兰州北)的位置，车站北侧为城市公路主干道西津路，南侧为在建城市主干道南山路，交通便利。规划的兰州西站枢纽工程立足周边，打造新的金融商贸区，成为兰州市新地标。

站房工程的总建筑面积99 963m2，建筑总高度39.55m，最高聚集人数10 000人。站房形式采用线侧与高架相结合的布局，进出站流线模式为“上进下出”，站场内设13台26线，站房工程地上二层，地下一层，局部设有夹层。结构体系采用预应力钢筋混凝土框架结构，屋盖为正交空间管桁架钢结构(图1、图2所示)。

图1 兰州西客站效果图

2 定制施工企业的BIM流程

项目开始前，对兰州西客站项目进行项目分析，排查难点等工作，根据现场实际情况，建立一份完整的实施流程，并建立相对应的规则体系，如文件属性、建模规则、族库规则、多平台协作规则等。本项目时间紧迫，工作强度大，重点为土建工程出量及钢结构屋面网架的二次深化及吊装。

2.1 项目人员框架

本项目预期配备17人，实行项目经理制，由项目经理定期现场驻扎，分专业把控进度，负责咨询、协调，并将工作细化至个人，保证项目按如期完成，如图3所示。

图2 兰州西客站剖切图

图3 组织结构图

2.2 定制建模标准及规则

2.2.1 文件管理

在本项目中，参建单位众多，如甲方、设计方、施工方、分包方、监理方等，如何有效的信息传递，如资料备档、模型管理、图纸交流等，方便快捷准确的查找是影响项目进度的重要因素，如对文件夹进行统一归类编码，便于整理、查询及归档。如图4所示。

图4 文档管理

2.2.2 规范协同管理

协同化的工作主要包含准确输入、整理记录、便捷调取三方面构成，结合项目进度情况，我方与业主方及施工方共同努力，研发出适合本项目的协同管理平台。旨在各配合方都能有效的进行数据交换、审查、配合协调等，大大提高了工作效率。

2.2.3 标准化构件命名及系统颜色(RGB)划分

制定统一的土建、钢结构、机电等构件命名标准与系统颜色(RGB)划分，不仅有利于模型前期搭建，更有利于项目后期工程量统计及协同应用对接。

如:混凝土梁的命名规则:【类型】—【楼层】—【区域】—【尺寸】—【材质】—【项目编码】

楼板的命名规则:【类型】—【标高】—【区域】—【材质】—【项目编码】

结构柱的命名规则:【类型】—【楼层】—【区域】—【尺寸】—【材质】—【项目编码】

2.2.4 标准化建模规则及区域划分

合理的建模规则对项目规划有着重要的意义，很多工程中遇到的反复修改大多是建模规则未规划造成的，无形中增大工作量。内容应包含专业、楼层、构件、区域等，对其合理拆分。而不同区域应逐级细化，如:名称字符、模型深度、提取方式、计量内容原则等，采用树形管理方式，方便调阅。

2.3 定制零件库标准及规则

各专业零件库定制是一项繁复细致的前期工作，也是项目启动前重要的准备工作之一。零件库应遵循树型结构，兼顾整体且局部的关系，并在大框架不变的基础上预留出设备厂商信息部位，方便后期设备进厂的分层添加，至完善。因搭建零件库工作量大，可借鉴继承其他成功项目，结合本项目实际情况，定制一套完整的零件库。如图5所示。

图5 MEP零件库

2.4 应用实施平台

主要应用平台:Revit 2014、Catia 、Rhino、TEKLA、PKPM结构软件、PKPM系列软件(4D、5D施工管理软件、算量计价软件、施工现场布置软件)、NavisWorks、PKPM 运维管理系统软件、Delmla、After Effects等

3 项目模型的搭建、整合及二次深化

3.1 建筑、结构专业的模型搭建

在Revit平台搭建模型，调用前期准备的族库，提高搭建速度，并对图纸进行审查，解决实际难点问题，反馈于设计方。后续工作按现场施工组织计划，对模型进行二次拆分，符合现场施工要求，以便后续应用及工程量信息提取。如图6所示。

图6 土建结构模型

3.2 钢结构专业的模型搭建

根据钢结构设计要求，结合设计数据，不断验证与外幕墙及土建的碰撞，准确的搭建钢结构模型。通过与现场的钢结构技术人员配合，在TEKLA平台二次深化，以达到节约材料，科学施工的目的。最后对钢结构模型进行分类型整理，以便为钢结构吊装模拟做必要准备。如图7所示。

图7 钢结构模型及节点

3.3 幕墙专业的模型搭建

本项目幕墙包括屋面工程和外立面工程。屋面工程是由钢桁架和金属直立锁边屋面系统、以及半透明聚碳酸酯屋顶材料和金属遮阳构件组成。中央屋盖顶部设有分散的玻璃采光窗，位于主要的旅客候车区域的正上方，四周侧面还设有采光天窗，避免直射光进入室内候车厅。外立面工程采用石材幕墙系统和玻璃幕墙系统，悬挂部分弧形面采用石漆喷涂铝板，石材部分采用暖色调以反映整体建筑立意。

操作平台采用Catia，验证其与土建、钢结构的碰撞问题，将rhino中网格细分的外表皮，导入Catia，因为我们只需得到板材面，格式为IGS即可，其他数据在Catia里进行。接下来对板材类型优化，控制板材类型、规格、区域材质等，整理编号及对应的二维CAD加工图，最后提取信息内容及整理出量加工表格。模型深度满足施工要求，尤其是在双曲面区域的定位安装、科学施工、节约成本方面效果显著。如图8、9所示。

图8 幕墙模型及板材信息

图9 幕墙详细节点

3.4 MEP专业的模型搭建

快速准确地完成搭建机电模型工作，同步完成二维图纸中碰撞错误。由机电专业负责人驻厂办公，采用双向工作模式，分区域，现场调整管综。重点解决碰撞、预留孔洞等问题，发现并提供有效的解决方案，合理布控、节约成本。在与施工技术人员的交流中，进行BIM技术培训，使其充分借助BIM模型，灵活地进行查看，剖切CAD图纸等工作。如图10所示。

图10 北站房机电管线BIM模型及碰撞报告

3.5 精装模型搭建

精装专业在BIM体系中是一个重要的“收口”，有别于传统的单纯展示需求。精装模型的搭建基本是在全专业模型的基础上进行，整合起来的模型会检查出一些分专业的未发现的错误，及时快速调整正确。为了模型信息的准确提取，在建模深度上要求较高，因为工程量的计算是基于此模型得出的，模型准确工程量才准确，因此本专业工作量大，精细程度较高。如图11所示。

图11 卫生间及售票厅效果展示

3.6 全专业整合

全专业模型整合是在Revit及NavisWorks中进行的，将Catia中的幕墙模型及TEKLA的钢结构模型整合在Revit里，因平台不同，一定的数据信息丢失是不可避免的，但一定要保证模型几何属性是完整且准确的。整合完的全专业模型进行反复交叉检查，对重要部位如:幕墙与钢结构屋架、机电与土建结构，重点审查。结束后进行备档，方可导入NavisWorks及PKPM施工管理平台进行后续专业化应用。如图12所示。

图12 各专业示意图

4 BIM技术对施工企业的专业化应用

4.1 4D施工模拟

平台采用NavisWorks与PKPM施工管理平台，结合实际的施工组织计划，将模型按实际流水段划分等二次细化工作。初稿的4D施工模拟要快速反馈于施工技术人员，以便发现工期组织的不合理之处，快速调整几次至完成，达到缩短工期，节约成本，提高建造精准度的目的。如图13所示。

图13 4D施工模拟

4.2 复杂工艺模拟(预应力劲性梁柱节点)

复杂工艺的展示，在项目中有着重要的意义，本项目选用9.5 m处预应力劲性梁柱节点进行典型展示，这种复杂部位在建造工序、施工组织顺序、设计方案论证、汇报展示等方面叙述困难。而复杂节点模拟能在工作分配中对上对下有着巨大的帮助，对下能快速将CAD图纸信息内容，三维展示出来，降低识图难度，对施工人员有所帮助;对上提前反映出施工的难点、工艺特征、方案论证并进行优化管理，科学下料，达到提高施工管理水平目的。如图14所示。