基于BIM的绿色科技施工

孔海峰

（江苏建科建设监理有限公司， 江苏 南京 210019）

基于BIM的绿色科技施工

孔海峰

（江苏建科建设监理有限公司， 江苏 南京 210019）

绿色施工是当今建筑施工领域的重要课题，BIM技术的应用使得精细化施工管理成为可能。结合工程实际，利用BIM技术，进行系统的3D深化设计和4D施工模拟，实现了施工方案优化和施工过程动态管理，避免浪费，一次成优，节约资源，利用科技手段实现绿色施工。

BIM；绿色施工；3D可视化设计；4D施工模拟；精准物流

环境保护和可持续发展是当今社会的共识，绿色施工是工程施工必然的要求和选择。自 2007 年 9 月住房和城乡建设部发布《绿色施工导则》以来，绿色施工在工程施工领域快速实施，并涌现出了一批代表性的企业和项目。但是，在实施过程中还存在不少误区，在所调查的项目中，大部分都因为组织绿色施工额外投资数十万到上百万，进行所谓的绿化美化，建设众多的临时景观设施，占用有限的施工场地做表面文章，完全背离了绿色施工的宗旨。另一方面，建筑业生产效率低下，人财物的浪费严重。

图1 建筑业与制造业生产效率对比

《绿色施工导则》指出，绿色施工是指工程建设中，在保证安全、健康、质量等的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源与减少对环境负面影响的施工活动，实现“四节一环保”(节材、节水、节能、节地和环境保护)。此导则明确了前提条件是绿色施工必须与科学管理和技术进步结合，利用科技手段实现减少浪费、节约资源和环境保护。节约资源保护环境的重要途径是技术手段的提高、组织管理的到位。本文拟结合中银大厦创建科技示范项目，探讨利用科技手段创建绿色施工的方法和途径。

1 工程项目概况和特点

中银大厦工程位于苏州工业园区，为中国银行苏州分行投资新建的一座金融综合大楼。建筑面积约 10 万 m2，建筑物由塔楼及东侧裙房、大厅、地下车库组成。其中塔楼为地上 24 层，地面以上总高度约为 110 m，裙房为地上 4 层和 1层夹层，地下 1 层。工程具有以下明显特点。

(1)设计追求完美。设计总承包为著名美国贝氏建筑事务所，贝氏因法国卢浮宫、香港中银大厦、苏州博物馆等而闻名，并以精工细作、追求完美为代表。

(2)业主要求高。业主提出了“百年中行，百年大楼”的口号，按照金融管理的方法和思路管理工程项目，要求精益求精。

(3)工期紧。业主要求在百年行庆之前完工，工期只有2.5 a；同样为贝氏设计的苏州博物馆新馆，层高 3 层，建筑面积 1.5 万 m2，建设工期 3 a。

(4)施工环境复杂。工程位于园区 CBD 核心，场地狭窄，工程三面临河，占地面积 2.5 万 m2，建筑占地 2 万 m2。

(5)技术难点多。工程有超大空间混凝土结构、超长悬挑结构、大型钢结构整体提升、大分割单元幕墙、拉杆式全玻幕墙、VAV、内装外装景观一体化模数设计、严格的金融安防系统、远程视频会议系统等复杂的系统和设计，需要严密的组织和管理。

2 方法与思路

针对项目特点，工程伊始即制定了较高的项目目标，计划利用有限资源，组织绿色科技施工，完成业主和设计项目的要求和期望。经过认真分析，本项目绿色施工总体思路如下：

(1)由于资金、场地和时间限制，不具备大面积绿化、美化的条件，绿色施工重点着眼于实实在在地节省资源、节省投资、避免浪费。

(2)分析影响项目实现绿色施工的主要风险因素包括以下几方面。

①施工效果不能达到设计要求，不得不返工，造成资源浪费。考察贝氏设计其他项目施工情况，施工单位不能理解设计意图，大面积返工、不断整改等是施工过程中的突出问题；

②设计专业之间不协调，造成资源浪费和返工。对于境外建筑设计国内施工图配套项目，往往难以做到专业之间协调一致，盲目施工往往带来不必要的返工和浪费；

③现场施工安排不周，工序脱节造成资源无效占用，部分资源不能及时有效地到达施工现场造成全面窝工；

④信息沟通不畅，业主、设计、项目管理等各项变更指令不能及时执行导致不必要返工和浪费。

(3)根据对项目的具体分析，计划利用 BIM 技术，构建项目实时沟通和共享的平台，充分理解设计意图，进行系统的深化设计和系统模拟，施工方案优化，施工过程动态管理，动态场地管理、精准物流、即时信息沟通，避免浪费，一次成优，节约资源，实现绿色施工。

3 实施及效果

(1)BIM 建模。在项目建设初期，组织对项目各专业管理人员进行软件培训，利用 Autodesk Revit Architecture 软件对项目进行 3 D 建模，分别搭建了建筑、结构、给水、污水、雨水、喷淋、水炮、消防栓、暖通、消防管道、安防、电气等分专业 BIM 模型，然后根据统一标准将各专业模型链接在一起，获得完整的建筑模型，图 2 为各专业综合后营业大厅BIM 模型。通过 BIM 建模，各专业技术人员熟悉了施工图纸，了解了设计意图，对施工重点、难点有了一个具体、形象的认识，为后续工程的具体实施奠定了基础。各专业根据BIM 建模的结果，制定针对性专项施工方案，可操作性强，避免了施工过程被动调整或修改施工方案对工程带来的影响和损失。

图2 营业大厅BIM模型

(2)碰撞分析。通过 Autodesk Navisworks 强大的冲突检测功能，通过对 3 D 项目模型中潜在冲突进行有效的辨别、检查与报告，Autodesk Navisworks Manage 将精确的错误查找功能与基于硬冲突、软冲突、净空冲突与时间冲突的管理相结合，快速审阅和反复检查由多种 3 D 设计软件创建的几何图元，对项目中发现的所有冲突进行完整记录。通过碰撞分析，共检查发现各专业管线之间碰撞总计 357 处，主要为由于吊顶空间限制风管、桥架、喷淋管等在交叉处无法做到避让。业主和设计师明确要求必须保证 3.0 m 吊顶净高，在1.5 m 的范围内有 800-1200 高混凝土或钢梁、吊顶、600 高风管，100-250 高桥架和消防管线，按照原设计方案根本无法实现。通过 3 D 模拟方案优化，最终采用了在钢梁或混凝土梁预留桥架、消防管线、部分风管穿越的预留洞方案。该方案严格保证了设计效果和功能，而且大量节约了风管、桥架登高、跨越制作成本和费用，避免了不必要的返工浪费。据估算，如果不能在开工前发现并解决，后期整改费用将在 400万以上，而且吊顶标高不能保证。

(3)基于 BIM 的深化设计。钢结构、机电管线综合、幕墙、室内装修等二次深化设计均采用 BIM 为基础的 3D 可视化设计。钢结构深化设计时利用 Revit 重点进行复杂节点设计，比较典型的如 5 根梁(其中 1 根斜拉钢梁)与钢骨柱交叉节点设计，通过 3 D 可视化设计发现全部钢筋穿越根本不具备条件，设计不当有可能造成现场无法施工。通过准确定位穿筋孔并布置部分钢筋锚板，钢结构和钢筋工厂加工时已充分考虑了相关施工顺序和节点做法，大量节约了劳动力和资源浪费，减少了现场焊接、切割等影响环境的作业。机电管线系统众多，存在较多的施工难点，如地下室布置了大量机房，管线错综复杂，同时还必须保证层立体停车位空间，管线布置空间狭窄。通过各专业三维立体管线综合进行系统的机电管线深化设计，如管线集中的设备机房(如图 3)、重要节点，充分考虑到各专业交叉和影响，合理安排管线走向、交叉节点、施工顺序，做到了形象、直观、科学。提供的 3D交底也大幅提高了工作效率，最大限度地节约资源，避免了返工。

图3 机房管线综合

(4)基于 BIM 模型的 4D 施工方案模拟。4D 模型是在 3D模型基础上，附加时间因素，将模型形成过程以 3D 形式表现出来，4D 信息模型是在基本的信息模型基础上增加工程进度信息以及相关资源、过程和管理信息等形成的 4D 时空模型，可以实现施工过程可视化模拟。在编制施工计划和施工方案后，通过 4D 模拟施工，检验和发现潜在的作业次序错误和冲突问题，确认方案的可行性。主体结构施工时，针对大量劲性柱和空间钢桁架吊装施工，施工单位从施工经验和自身机械装备能力出发，拟采用塔吊提升空中散拼方案。4D模拟时发现采用塔吊吊装空中散拼存在严重的资源冲突，尤其在中庭空间桁架安装时存在主楼施工与钢结构安装争夺塔吊现象，桁架空中散拼预计施工周期 2 个月，主楼施工因垂直运输影响可能滞后 1 个月以上。调整桁架安装方案采用地面拼装整体提升方案，不但保证了主楼施工资源，而且减少了大量高空和现场大量焊接作业，对环境影响做到了最低。

(5)动态场地精准物流。针对项目施工场地狭小的特殊情况，利用 BIM 技术进行现场场地模拟，按照不同的施工阶段进行了具体的分析和布置，如基础施工阶段、混凝土主体施工阶段、钢结构拼装和提升施工阶段、幕墙施工阶段、装修施工阶段、景观施工阶段均提出了不同的场地布置原则和施工路线，结合基于 BIM 的项目信息系统，实施精准物流，减少仓储和土地占用。通过 4D 施工模拟，预先分析和优化施工过程及资源配置，事先设计好材料、设备等物资到达场地的时间点、种类、数量以及运输路线，以最少的库存或零库存完成组织生产，依靠精准物流和动态场地调整，减少资源占用，实现绿色施工。

(6)即时信息沟通和实施施工模拟。项目建设初期即致力于解决项目信息沟通瓶颈，实现项目信息的及时沟通，设想采用一种基于 BIM 技术的建筑信息管理平台，平台具备图形编辑、预算、计划、实时更新、施工模拟、工程管理等功能，但因各种条件限制未能开展，国内当时也没有相关成熟软件。为了解决信息沟通滞后造成的返工、窝工等影响，微信等即时沟通工具被大量使用，通过微信群等即时分享信息，对重大变更通过实时施工模拟研究对项目的影响程度及时调整后续施工计划。

4 结 语

通过 BIM 技术的应用，中银大厦工程管理效果明显，工程实施过程井然有序，没有出现其他类似项目普遍存在的返工重做等现象，一次成优，为业主节省了投资，施工方也节省了大量资源，工厂化制作加工提高了工程质量，减少了现场加工带来的环境污染和排放，通过技术手段实现了绿色节能施工。工程按期完成，获得了“江苏省文明工地”称号，并顺利通过了住建部“绿色科技示范项目”验收。

绿色施工不是表面文章，只有实实在在的经济效益才是可持续发展，只有依靠技术进度、管理成熟。随着 BIM 技术的不断完善，依靠精细生产、精细管理、即时沟通等技术手段，实现绿色施工将逐渐成为常态。

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通信地址：江苏省南京市建邺区嘉陵江东街18号6幢14楼。

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1007-4104(2015)12-0032-03

2015-08-28