上海船厂 2E7-1地块项目施工中的BIM应用

上海瑞博置业有限公司 上海 200120

0 引言

近年来，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）被引入中国。作为创建并利用数字模型对建设工程项目进行设计、建造以及运营管理的过程，BIM倡导一种利用数字模型技术实现项目全寿命周期管理的新理念，并以其智能化、数字化及模型信息关联性的特点，为项目参与各方创建了一个便于交流的信息平台，从而提高建筑业的生产效率。

但是，项目参与各方介入项目建设的时间各不相同，即使同一参与方在项目的不同阶段其关注点亦有所不同，谁来主导项目BIM实施？此外，项目要实施BIM的哪些部分？这些都是困扰项目决策者的问题。本文以上海船厂2E7-1地块项目为例，介绍了BIM应用的一些思路及做法。

1 工程概况

上海船厂（浦东）区域 2E7-1地块位于浦东陆家嘴，占地面积12 543 m2。本项目地下1层，地上裙房2层、塔楼18层，建筑总高93.5 m，总建筑面积36 401 m2，用于商业、办公。本项目设计、施工、竣工阶段中全面应用BIM技术，工程效果见图1。

2 BIM应用模式分析与实施

2.1 BIM应用模式分析

图1 工程效果图

目前国内BIM应用模式主要包括：设计方主导模式、施工方主导模式、业主方主导模式。根据国内建筑市场现状，无论是设计方还是施工方主导，都很难达到BIM对于建筑全寿命周期管理的目标。而由业主方主导，由于其角色定位及具备的掌控能力，则有条件实现BIM对建筑的全寿命周期管理[1-4]。

业主方主导的BIM应用模式，最符合BIM全寿命周期管理理念。在设计阶段，BIM模型作为业主方与设计方的沟通平台，一方面业主可以及时了解项目设计情况，控制设计进度，另一方面业主可以直观了解项目建成后的几何形状及周边布局情况，通过变换各种不确定因素来预测项目在不同环境下的成本、工期等变化，从而对项目方案进行优化至最佳。施工阶段，BIM模型作为参建各方的信息交流平台，业主可以有效控制施工进度，合理安排进度款支付，起到监督施工之作用，保证项目的工期、质量、安全。运营维护阶段，BIM模型经参建各方完善，已包含项目运营所需的所有相关信息，利用BIM模型中的信息对建筑物进行空间及设施运营管理，全面提升BIM的应用价值。

2.2 本项目BIM应用模式及构架

本项目不仅各类专业系统众多，且每一系统自身在技术要求上都相当复杂。这些系统还需要在建筑中互相交叉，更加剧了技术要求的难度和复杂性。如果在设计阶段不能得到有效的解决，在施工阶段，以如此超复杂的建筑设计，会给工期、造价等带来巨大影响，对业主来说将是极大的项目风险。因此，在设计阶段设计与施工相互分离的情况下，单纯依靠设计方或施工方主导来化解这一风险是远远不够的，业主需要一个第三方，站在业主的角度，为项目在施工和运营维护阶段，搭建一个有效的沟通平台，发现并解决各专业系统之间交叉矛盾等问题，从而支持项目顺利有序地进行。

本项目业主聘请了专业咨询公司组建BIM团队，团队设建筑、结构及机电小组，与设计方、施工方BIM人员对接，项目BIM实施组织架构见图2。

图2 项目BIM组织构架

3 BIM技术在本项目中的应用

3.1 设计阶段

3.1.1 三维设计

现实世界的实体都是以三维空间状态存在的，在过去很长一段时间由于受到设计工具的限制，二维图纸成为主流的表达方式。随着基于BIM的设计可视化技术的出现，空间设计有了强有力的技术支撑，进而变得简单易行。在施工图设计过程中，正是由于Revit对于多种其他数据格式的支持，通过第三方的SAT格式，Rhino等模型被导入到Revit中进行详细的模型创建。在被准确创建的前提下，模型上任意的剖切使得复杂空间的定位成为可能[5-8]。

3.1.2 三维管线侦错

建筑、结构、机电等专业通常平行进行设计，到施工时常常发生无法合拢的矛盾。通过各专业BIM模型的创建，进而进行合模、碰撞检查，可以直观地看到错漏碰缺问题，及早采取解决方案。通过此技术，真正地将以往在二维平面做管线碰撞的方式提升为三维空间的碰撞检查，为设计方提供了之前无法想象的三维碰撞检查报告，并且通过在可视化的模型中实时修改、更新，使得模型的调整和优化变得异常快捷与便利。这一事前控制手段，有效地避免了施工阶段发生返工和产生额外变更的代价。

3.1.3 建筑净空分析

无论是商业还是办公，净空对于衡量整个项目的品质来说是个重要的指标。在项目施工前就能准确知道项目净空，对将来的装修和招商都是一个强有力的保证。

3.1.4 机房布置与深化

机房工程是整个项目的重中之重，利用BIM技术进行机房设备和管线的模拟排布，既可以及早发现问题，避免出现实际建筑空间不能满足设计要求的情况，也可以根据实际需要，在满足规范要求和使用空间要求的前提下，对机房工程进行优化，使设备的摆放和管线的布置更加合理，节省建筑空间的占用（图3）。

图3 机房布置模拟

3.2 施工阶段

3.2.1 施工进度模拟

根据施工方提供的施工组织设计及进度计划，通过将BIM与施工进度计划相连接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的 4D（3D+Time）模型中，从而直观、精确地反映整个建筑的施工过程，进度模拟所依据的WBS编号，与进度计划的WBS编号一致，并反映在模型规划的编制中。BIM施工进度模拟可以准确显示项目施工中各个时间点的计划形象进度以及各交叉施工专业进度计划的内在联系。项目参建各方将BIM施工进度模拟作为可视化交流平台对整体施工计划进行优化，在总控时间节点要求下，以直观的方式表达、推敲、验证进度计划的合理性并及时进行调整，结合对项目实际施工进度的追踪，使项目施工进度得到有效控制。

3.2.2 设备安装及吊装模拟

根据施工方提供的设备安装方案，使用DS平台DELMIA软件结合BIM模型对施工方案进行模拟，模拟的内容包括：设备行走路径障碍点检测、设备吊装过程中的障碍点检查、设备安装过程工序及安装作业工艺等。通过模拟帮助施工方验证方案的可行性，为施工方优化施工方案提供三维可视化平台，并帮助施工人员充分理解和执行施工方案，降低施工风险。

3.2.3 可视化施工指导

项目BIM团队向施工方提供现场使用移动终端（iPad）进行施工标段模型浏览及距离测量的培训，提高整个项目BIM模型的使用率，有效地将BIM模型价值发挥到最大，如现场出现二维图纸表达不明的地方，可随时通过移动终端进行BIM模型的查看，减少错误施工，提高施工质量。

3.2.4 重点部位质量控制

项目BIM团队利用模型针对重点部位向施工方交底，进行质量预控。同时通过三维扫描仪对已完成部位进行扫描，将搜集到的数据传回BIM模型比对，对施工中产生的误差在模型中进行调整（图4），避免因施工误差对将来其他专业施工造成影响，使实体工程施工质量更加完善。

图4 模型与实体比对、调整

3.2.5 工程量统计

施工阶段项目BIM团队主要进行两方面的工程量统计：一是针对项目重要材料和设备的工程量进行统计，在结算阶段提供工程量清单，主要包括混凝土、设备、仪表、阀门、管道、接头等；二是配合施工方造价部门对项目的关键节点进行工程量统计，通过多方计算，提高整个项目工程量统计的准确性和及时性。

3.2.6 BIM竣工模型信息录入

竣工阶段，项目BIM团队将项目中重要设备信息（包括设备厂家信息、各类技术参数信息等）录入到模型内，使其与最终竣工的工程实体一致，成为一个完整、直观的三维数字化BIM竣工模型，并根据各类设备设施的使用信息，预留与各类外部信息相关联的接口。BIM竣工模型既有利于施工方在项目竣工后的归档工作，使施工方只需查询竣工模型，就能得到需要的资料；又是未来运营维护平台的基础，为将来的运营部门提供直观可视化的三维平台，方便其进行运营维护管理[9-12]。

4 本项目BIM应用的效果

1）本项目采用业主方主导的BIM应用模式，避免了设计方或施工方主导BIM应用的局限性，最大程度地实现了BIM的理念及价值。

2）设计阶段，通过三维设计、三维管线侦错、净空分析等BIM技术的应用，既优化了设计方案，又减少了施工图错漏，使设计问题在施工前得到解决，避免施工时产生返工和额外的变更。

3）施工阶段，通过施工进度模拟、施工方案模拟及可视化施工指导等BIM技术的应用，既使项目工期得到有效控制，又确保了工程质量、安全。

4）竣工阶段，通过信息录入，形成准确、完整的BIM竣工模型，为未来的运营维护管理打下基础。

5 结语

BIM技术是一种全新的理念，是建筑业信息化的发展趋势，对于实现建筑全寿命周期管理，提高建筑行业设计、施工、运营的科学技术水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。作为建设项目的参与者，必须对BIM有正确和全面的认识，既不能消极抗拒、裹足不前，也不宜贪大求全、轻率冒进，而是要客观地评判自身条件、能力和需求，考虑清楚怎么用、谁来用、用到什么程度等具体问题，走适合自己的BIM应用之路，进而实现项目效益的最大化。