东土城路5号科研楼项目<br/>——基于EPC模式的BIM技术应用

东土城路5号科研楼项目
——基于EPC模式的BIM技术应用

2018-02-13

土木建筑工程信息技术 2018年6期

(北京城建二建设工程有限公司，北京 100039)

1 工程概况

1.1 项目简介

东土城路5号科研楼项目，位于北京市朝阳区东土城路5号地，东二环与三环之间，框架剪力墙结构，建筑功能为科研办公楼，总建筑面积为58 835.39m2，其中地下室四层，建筑面积24 783.74 m2，主要使用功能为餐厅、汽车库及设备用房，地上分为共A座、B座两个单体，A座地上14层，建筑檐高49.50m，B座地上12层(裙楼4层)，建筑檐高59.85m，地上建筑面积34 051.65m2，如图1所示。

图1 效果图

1.2 工程特点和难点

(1)本项目属于EPC总承包模式，涉及参建单位多，如何提高参建各方间信息传递效率，避免因信息传递失误造成不必要损失是本项目的重要课题；

(2)工程地处东二环与三环之间，施工场地狭小，西侧基坑边距施工围挡仅4m，且紧邻轴周边住宅楼，对绿色文明施工要求较高，给施工组织和施工现场布置带来了极大的困难；

(3)地下四层冷冻机房净空高度8.75m，A座首层入口大堂净空高度9.93m，均属于超限模架施工范围，对施工质量、安全控制要求较高。

2 BIM组织和应用环境

2.1 BIM应用目标

设计阶段目标为提高方案决策效率，并通过深化设计提高建筑性能及用户舒适度；施工阶段目标为复杂施工工艺三维模拟，提高施工管理精细化程度；运维阶段目标为提高运维管理的自动化程度及应急响应效率。

2.2 团队组织

成立由公司副职领导、公司部门负责人、项目部实施人员组成的三层级BIM应用总控小组，为BIM技术应用落地实施提供应用环境保证和技术支持。

2.3 管理体系

为了实现设计管理系统、施工管理系统、运维管理系统，需建立建筑专业、结构专业、机电专业、精装专业、工程造价等一系列模型，其中rvt格式的revit模型是其他软件应用的基础，可以直接或通过插件导入其它软件，从而提高模型在各项目管理阶段的利用效率，体现EPC+BIM管理优势。

2.4 应用流程

EPC+BIM技术应用涉及策划、设计、施工、运维四个阶段，策划和设计阶段形成施工图模型，施工阶段形成竣工模型，运维阶段形成运维模型，各阶段的承担方以前一阶段模型为基础进行深化，有用于本阶段管理，并为下一次的应用提供模型基础。材料、设备的相关信息通过模型属性在各阶段共享，并为采购提供参数信息。

2.5 软硬件环境

核心建模类、动画制作类、精细化管理类软件共计使用12种，见图3。工作平台采用BIMfish协同管理平台。硬件除配备台式工作站、移动工作站外，另配北了一台320G内存、16个用户端口的服务器，用于数据储存共享。

图2 EPC+BIM管理体系图

图3 BIM技术应用流程

图4 软件及功能

3 BIM应用

BIM推进EPC管理的融合，我们进行了5个方向的实践分析，包括设计与功能融合、设计与商务融合、施工与采购融合、施工与设计融合和施工与运维融合。

3.1 设计与功能融合

模拟各设计方案的视觉效果，便于业主综合考虑建筑面积、容积率、建筑密度、层数的需求与实际效果，提高方案决策的效率；建筑布局深化设计，我们通过BIM辅助软件对本项目进行太阳辐射模拟、室外风环境模拟、采光分析等一系列分析，提高了建筑性能及用户舒适度。

图5 采光分析图6 可视度分析

图7 室内光线分析

3.2 设计与商务融合

模拟夜间照明方案及精装方案，并根据自动生成材料计划，给出相应方案造价信息，助力方案决策。

图8 夜间照明方案比选

图9 A座首层大堂精装方案比选

3.3 设计与采购融合

针对项目的土建、设备类型，累计定制标准族1 000余个，在设备构件属性中增加相应的参数要求，储存于BIMfish协同管理平台，共享给参与各方，根据特殊的构件信息确定招采。

给水、消防、空调管线采用共用支吊架，实现了模型直接出图，用于支吊架加工。自动计算支吊架各类材料用量，核算厂家报价的合理性。

3.4 施工与设计融合

为解决施工场地狭小、现场布置困难问题，建立现场布置模型，直观的对现场布置方案进行比选，以达到排布合理，外观方案与实际效果统一的目的。

对机电管线进行综合排布、净高分析，针对管线穿结构、净空高度不满足等问题，与设专业设计、甲方沟通，确定最终的管线综合排布模型，导出施工图。

本工程核心筒墙体和框架柱采用定型木工字梁模板，属于新型模板，现场工人对其组装及安装流程并不熟悉，为保证施工质量，制作了定型木工字梁模板安装、组装的视频，方便操作人员随时查看。

图10 族库及信息

图11 共用支架出图流程

图12 施工现场平面布置模型图13 施工现场布置实景

图14 管线综合排布模型图15 净空高度分析

本工程地下四层冷冻机房、A座首层大堂支模高度均大于8m，属于超限模架施工范围，为保证施工方案信息传递的准确性，建立支撑架布置模型，对施工人员交底以可视化交底与文字交底相结合的形式进行。

应用BIM云翻样软件进行钢筋翻样，提高翻样的效率和准确率，减少手工翻样失误引起的钢筋浪费，并基于云翻样的平台优化墙柱竖向钢筋、后浇带处板水平钢筋的下料方案，对于复杂节点处钢筋的排布进行三维可视化交底，提高验收成功率。

图16 模板组装流程图17 模板安装流程

图18 超限模架施工范围支撑架模型

图19 钢筋优化示意图图20 钢筋节点大样

对易损耗材料的使用方案进行深化设计，包括顶板模板面板裁切方案、二次结构砌块排布，并自动计算材料用量，以提高材料利用效率，施工管理的精力化程度。

由于二次结构墙体砌筑工艺流程多，使用传统的文字交底容易产生信息传递误区。通过视频动画直观的表现施工流程，并将规范对各流程的要求体现在视频中，完成了文字交底向可视化交底的100%转化。

通过构件级的精细化建模，为每一个构件赋予独立的构件编号，通过二维码平台自动生成二维码，内容包括：构件的构件信息、资料信息、位置信息、钢筋信息，使构件在施工中的各个环节做到责任到人，增加施工过程的可追溯性。

图21 二次结构排砖图22 顶板模板面板裁切图

图23 二次结构施工流程图

图24 结框架柱二维码信息

使用三维激光扫描仪对浇筑完成的混凝土构件进行脉冲式激光扫描，将扫描到的点云模型和BIM模型拟合进行对比分析，检查现场混凝土施工质量情况，提高施工质量检查效率和准确性，也为装饰等专业深化设计提供了依据。

基于BIM和移动定位技术的施工质量管理系统，将BIM模型导入，检查人员可统一浏览，并基于模型和国家相关验收规范自动生成检验批列表和检查项目列表，在模型上显示检查点，验收人员填写的现场记录表中的数据，系统自动生成检验批质量验收记录表。

BIM+VR沉浸式培训，利用虚拟现实引擎的特性实现BIM信息交互、BIM协同工作、虚拟漫游等BIM应用让施工人员提前对施工时的危险源进行预判，直观地对危险源提前排查，有效培养安全责任意识，从根本上进行“内心教育”。

图25 A座首层核心筒点云模型图26 A座核心筒Revit模型

图27 质量管理系统操作流程

图28 BIM+VR沉浸式培训

图29 含装修做法模型图30 隐藏装修做法模型

图31 消防报警应急响应流程图

3.5 设计与运维融合

本项目A座主楼作为自持物业对外出租，业主变更时，不可避免的对原有墙体进行拆改，传统的建筑信息都存放于二维图纸上，需要专业人员去查找信息，过程比较繁琐。但是基于BIM交付三维竣工模型，就可以直观地查看需要拆改的墙体是否为承重墙，且墙体中是否存在不能拆除的管线，从而快速地制定墙体拆改方案。

将建筑模型与消防报警中控系统相关联，火灾时，在建筑模型上快速定位所在的位置，并查看周边的疏散通道和重要设备情况信息。通过建筑监控系统，观察受灾区域人流的疏散情况，确定完善的逃生方案，从而高效地组织疏散。

4 应用效果

4.1 项目效益

目前应用BIM技术，在方案优化、深化设计、成本管理、专项工程等方面，取得了约90.05万元的经济效益。

表1 项目收益统计表

项目应用成果经济效益深化设计减少图纸变更,优化钢筋、模板方案优化40万元机电碰撞检查解决管线碰撞830处19.6万元BIM管理平台确保材料供应,成本管控13.1万元施工模拟15次施工模拟,减少返工6.3万元孔洞预留减少预留错误95处11.05万元

4.2 专利研发

利用BIM技术助力“圆(弧)形粗钢筋成型器”研发工作。建立成型器模型，模拟成型器工作原理，成功地解决了大直径圆弧形钢筋成型质量这一难题。应用BIM技术进行，便于成型器的加工人员和使用人员操作。

此创新成果于2017年4月20日已获得国家实用新型专利，并2017年参加了由北京市建筑业联合会举办的工程建设优秀质量管理小组第一名，此成果的创新性得到了专家组的一直好评，并在推荐参赛的360个成果中进行演示，得到了业界同行及兄弟单位的认可，推荐参加了由中国施工企业管理协会组织质量管理小组并获得一等奖。