上海虹桥枢纽商务核心区丽宝项目BIM技术实用性分析

张鹏飞 应宇垦

引言

现代建筑空间日趋复杂，功能要求和施工工艺难度不断提升，如何按照施工图纸来进行准确的施工以及如何控制项目的施工进度、工程质量一直是施工单位要克服的困难和挑战。协调设备管道之间以及管道与建筑、结构之间的排布，一直困扰着业主方和设计单位。

传统叠放图纸检测碰撞的方法投入极大，又容易存在疏漏。随着BIM技术的发展，这一过程可以依靠计算机程序完成。首先利用BIM设计平台分别构建建筑、结构、暖通、给排水和电气专业的信息化模型，然后将各专业模型整合到一起构成完整的建筑模型，再将整体模型导入计算机分析工具中检测碰撞冲突的类型及位置并生成报告。这种方法可以在设计阶段高效地协调设备管线，更好地避免在施工过程中因设计不当而造成的返工。

项目背景

上海虹桥丽宝广场新建工程位于上海市虹桥枢纽商务核心区01地块北侧D04、D05 ，占地面积45 282m2，建设面积为239 984.45m2，地下建筑面积112 137.98m2，地上建筑面积127 846.47m2，共由五幢商务楼和三层地下室组成。建筑主体为混凝土框架结构，室内设计地坪标高±0.000，相当于绝对标高+5.15m（吴淞高程系统）；场地的设计标高5.00m，建筑室内外高差0.15m。

在项目进程中应用BIM技术辅助决策、设计、施工，克服施工环境复杂、施工工期紧、工程体量大以及形状不规则等困难条件，业主、施工总分包、设计单位、BIM团队以及其他参与方利用BIM进行了很好的管理协同，通过全过程BIM虚拟建造，避免了约2万次管线碰撞，提升了施工质量，优化了方案，节省了造价，缩短了约10天工期，项目也获得了上海市首届BIM技术应用大赛一等奖（图1，2）。

项目难点

项目用地紧邻地铁，施工环境复杂，可利用施工场地狭小。这就对施工场地布置、不同时期的变换、材料及人员安排、项目周边设置等提出了更高的要求和更科学的管理。施工工期紧，要求施工方案及流水施工安排时间紧凑且合理，同时需要考虑下雨、低温、城市临时事件等因素的影响。

五幢商务楼形状极不规律，三层地下室的图纸非常复杂，工程体量大。建筑、结构、机电等专业之间的人员沟通较为困难，构件碰撞与冲突较多，机电管线复杂，专业协调和施工难度大。涉及专业多，加之设计变更、签证、修改工程量大，成本控制并不容易。该项目为国家省市级重点项目，要求以绿色生态规划概念为主轴，创造低碳、环保、复合式绿色商务休闲园区，设计施工过程需要达到相应的规范标准。

BIM的具体应用

业主方利用BIM技术对无序的复杂工程进行有序管理，并在项目建设过程中真正做到了全方位的应用。首先是建立BIM技术实施策略（图3），具体如下。

（1）设计审核辅助：在设计图纸审核阶段，通过模型建立、碰撞检查、模型分析等辅助图纸审核，达到了高效、正确的目标。

（2）施工组织方案模拟：应用BIM技术进行施工模拟，对施工组织方案进行指导，通过工期、工程算量等数据进行方案对比，以提供最科学的施工组织方案。

（3）实现多方协同管理：以往各专业只有通过频繁的开会、记录、讨论进行问题、数据的分享和处理。而应用BIM模型，将各方数据及时上传至相应管理区域，达到数据信息及时共享和传达，提高沟通协调效率。

（4）碰撞检查，控制工期和成本：在工程施工之前，按照图纸将模型建立进行碰撞检查，将发现的问题及时反馈设计与施工方并做出修改，减少“扯皮”返工，控制成本，保证工期。

（5）实际工程量统计：BIM团队根据已完成的模型，对所有各层及部位进行相应材料工程算量统计，并向项目合约部门提交工程算量成果，合约部门进行成果对比和纠正，对部门计算出来的数据进行拟合修改。

设计过程BIM的应用

在设计阶段，通过BIM的可视化、协调、模拟与优化等应用，将二维图形转为三维模型，能自动生成各种图形和文档，可清楚表达设计师的设计意图。各专业可从信息模型平台中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据。若某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新，便于不同专业间的沟通和交流。建立好三维模型可通过三维模拟预先建造实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。在初步设计完成后可通过优化实现对图形的检测，尽量减少错误，保障施工的正确性。

设计院根据BIM做出的各类问题报告，立即进行图纸变更，通过对施工图纸进行二次甚至多次修改，直至符合建筑规范和施工要求，避免了施工图中大量错、漏、碰、缺情况的发生，极大地提高了设计和施工图的质量（图4～7）。

施工过程BIM的应用

在施工阶段，BIM团队充分利用BIM模型进行协调管理，很好地服务技术部门、合约部门、工程部门，更好地完成图纸技术核查，BIM预检问题，进度模拟展示，关键部位施工模拟，施工例会配合，施工工法模拟，施工现场质量、安全、进度资料管理等一系列环节，由原先的现场施工蓝图技术交底改为三维动态BIM模型演示（图8，9）。

BIM竣工交付阶段

在竣工交付阶段，输入需要进行BIM运营的信息数据，配合交钥匙的文档交付，形成可以交付给业主方的BIM模型（图10）。

BIM成效分析

项目的质量、进度和成本的控制始终是三大难题。之所以要大力推广运用BIM技术，就是为了省钱、省力、省心。

加快进度——管线综合碰撞检测、调整以及解决方案

BIM团队运用BIM相关软件（Revit、Navisworks等）进行管综碰撞检测，对发生管线碰撞的区域进行避让调整并提供碰撞报告，根据设计院给出的最新图纸，再次对管线进行排布和管线避让。借助问题报告和设计单位进行技术交流、反馈，让设计单位准确清晰地修改CAD施工图纸，保证施工单位按照设计单位所给的最新图纸进行施工。通过管线综合碰撞分析，能够发现施工图中哪些区域的机电管线会发生碰撞，或者排布不符合规范，设计院以此为依据进行图纸变更，极大地避免施工过程中因设计不当造成的返工。

提高质量——净空问题报告、检讨以及解决方案

根据净空要求和规范，BIM团队对已完成的模型进行净空调整，对不满足净空要求的区域提出问题报告，然后通过与施工方、设计院进行协调沟通后，由设计院进行图纸变更，最后对模型进行二次甚至多次修改，直至符合建筑规范和施工要求为止。净空问题可以通过建筑信息模型直观、详细地显现出来，从而可以避免传统二维设计中不同专业的设计师间信息传递的缺失与误解，因此在设计中解决了许多以前只有在工地施工中才能碰到的问题。

控制成本——模型工程算量统计以及对比分析

BIM团队根据已完成的土建模型和场地模型，对所有各层和各部位（支撑、地下部分、地上部分和场地等）进行混凝土方量以及支模面积的工程算量统计，并向项目合约部门提交工程算量成果，合约部门再以此进行数据对比和分析，对计算出来的数据进行拟合修改。

通过以上对BIM模型进行管综碰撞分析、净空问题分析和模型工程算量统计分析，通过BIM技术形成对虹桥丽宝项目的质量、进度和成本控制的有力支持。

BIM亮点分析

钢筋下料加工管理

从传统预算钢筋量（手算）到BIM鲁班软件预算，到最后现场下料量，借助BIM软件，统计与跟踪钢筋的下料加工，精确控制钢筋进场工程量，实现了较好的管理效果（图11）。

移动端质量监控

Autodesk BIM 360 Glue是一款基于云计算的建筑信息模型软件（图12）。通过使用Autodesk BIM 360 Glue软件，各参与方都可以通过桌面终端、移动设备和网络界面查看项目信息，开展模型调整和冲突检测，从而使BIM技术贯穿从设计到施工的整个流程。它强化了基于云计算的协作和移动接入，有助于确保整个项目团队参与协调过程，缩短协调周期，为团队成员提供了可以随时随地查看设计文件的工具。

此外，与项目设计和建造相关的所有团队还能更方便地查看最新项目模型，并实时进行冲突检测，节省项目设计和建设项目所需的时间和资金。

临边安全措施

临边一般包含：1）沟、坑、槽和深基础周边；2）楼层周边；3）楼梯侧边；4）平台或阳台边；5）屋面周边。在项目中，我们通过创建防护栏或防护架等安全技术措施模型（图13），如实地反映现场场地临边措施的布置，有利于加强安全管理。

植生墙排布规划

植生墙，指充分利用不同的立地条件，选择攀援植物及其他植物栽植并依附或者铺贴于各种构筑物及其他空间结构上的绿化方式。起初，项目中植生墙的排布有多套方案，业主和设计院也未确定哪种方案最适合外墙整体规划，通过BIM团队对多套植生墙方案进行建模和分析，可以很直观地去观察和决策（图14）。

集成于BIM系统的基坑监测系统

项目基坑深、范围大，基坑安全监测的测点多，包括水平位移、竖直位移、支撑内力、地下水位等测点类型。传统基坑监测系统基于二维界面，预警报警显示功能差且不直观。我们把BIM模型和监测系统集成后，测点数据每隔10s就会传输到BIM系统，BIM系统自动根据预警的临界值显示红色，监测曲线直接在BIM系统中被调用出来，对现场安全管理起到很大作用（图15，16）。

结语

对于现阶段的建筑业，无论是地方政府还是行业需求，都要求总包施工单位在招投标的合同中涵盖BIM技术服务支持，以便让BIM在一个项目的全生命周期中发挥真正的用处，这也必将成为一个趋势。但事实上，真正推动BIM技术应用的主要还是业主方，因为业主是BIM技术应用实施成果最大的获益者。

施工单位对于BIM不论是从施工图设计、出图还是与工地的配合等都还处于全新的认知阶段，很难有现成的模式供参考，只有不断的创新才能摸索出适合自己的道路。