BIM技术在合肥新四中项目施工阶段的应用与研究

(安徽国华建设工程项目管理有限公司，合肥 230000)

1 工程概况

1.1 项目简介

合肥新四中建设工程项目，位于合肥市滨湖区迎淮路与天津路交口，是合肥市为了优化教育结构，缓解该区域板块高中教育的空白局面，而建设的省级示范高中项目。项目建成后，可容纳在校学生4 500余人，可容纳寄宿生3 300余人。

项目总用地面积约190亩，总建筑面积129 542m2。其建设内容分为教学区和生活区两部分，其中教学区包括教学楼、实验楼、艺术楼、礼堂、图书行政综合楼；生活区包括食堂、女生宿舍、男生宿舍(含校医院)、教师公寓、风雨操场及其他附属构筑物。图1为该项目的总体鸟瞰效果图。

1.2 工程特点和难点

(1)项目社会影响力大，受关注程度高：本项目建成后是该区域板块中唯一一所省级示范高中，社会关注度高，属于合肥市重点工程，项目的顺利施工必须确保万无一失；

(2)项目建设标准高，要求严：由于是合肥市重点工程，争创鲁班奖是本项目的建设目标之一，项目的质量、进度、安全、资料、成本等各方面管理要求极高；

(3)项目建筑造型丰富复杂，施工技术要求高：该项目建筑风格兼具欧式与徽派元素，包含大量装饰型构件，对施工的技术要求较高，图2所示为艺术楼、礼堂效果图，图3所示为艺术楼、礼堂的BIM建筑模型；

图1 项目总体鸟瞰效果图

图2 艺术楼、礼堂组团透视效果图

图3 艺术楼、礼堂组团BIM建筑模型

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

本项目所实施的伴随项目全施工周期的BIM服务，要求针对不同专业，不同施工阶段开展多方面BIM应用，形成由BIM咨询方指导，施工总包统筹与实施，专业分包配合的BIM实施模式。该项目所有的BIM成果均须以指导现场实际施工为前提，力求通过碰撞与管综、节点深化、工程量统计、精装下料、可视化编程、VR安全教育等BIM应用提前发现图纸问题和施工难点，提高施工质量，加强施工进度和安全管理，降低施工成本，提升项目经济和社会效益。

2.2 实施方案

(1)编制完善的BIM执行计划，以便各专业BIM成果的提交节点、成果的质量满足要求；

(2)制定合理的BIM管理机制，以便能更有效的协调各专业BIM工作的开展；

(3)组织具备多年设计经验或施工经验的BIM工程师，开展图纸消化和会审工作，提前发现设计问题。利用BIM模型直观地将设计问题展现出来，提高沟通及问题解决的效率；

(4)依据建设方BIM实施要求，组织各专业分包结合本工程特色，编制相应BIM专项方案并按总包要求落实到位；

(5)搭建BIM协同管理平台，方便各专业分包BIM成果的及时共享与统一归档。

2.3 团队组织

本项目的BIM实施由施工项目经理直接负责，并设立施工BIM负责人具体负责施工单位BIM相关工作。同时BIM咨询方因为具备设计能力，故特别设立设计项目经理配合BIM项目经理共同完成项目BIM各项工作。项目的BIM实施团队组织架构如图4所示。

图4 BIM实施团队组织架构图

2.4 应用措施

以《安徽省建筑信息模型(BIM)技术应用指南》为指导，项目组编制了《合肥新四中项目BIM实施方案》、《合肥新四中建设项目BIM执行标准》，其中，《实施方案》明确了BIM实施各阶段项目组工作目标、工作方式，以及各参建单位与BIM相关的权责；《执行标准》则阐明了本工程中BIM的建模范围、建模规则、命名规则、优化原则等技术规定。

2.5 软硬件环境

(1)项目BIM软件环境：模型搭建类软件包括Autodesk Revit 2016、Tekla、SketchUp 2014，模型应用及效果展示类软件包括Autodesk Navisworks 2016、Fuzor 2016、Lumion 6.0、Autodesk 3dmax、Dynamo，算量类软件包括品茗和广联达，管理平台类软件为鲁班BIM系列软件；

(2)项目BIM硬件环境：本项目购置了10台配置一流的台式机用于建模，2台移动工作站用于外出办公及汇报展示，1台服务器(戴尔T630塔式服务器)用于数据存储及图形渲染，3个iPad Air 2用于现场查看模型。

3 BIM应用

3.1 BIM建模

本项目利用Revit搭建建筑、结构、机电专业模型，利用Tekla搭建钢结构模型，利用品茗软件将BIM模型转化为算量模型，利用3dmax绘制室内精装模型。各阶段BIM建模深度及成果要求按照项目《实施方案》和《执行标准》执行。

3.2 BIM主要应用情况

(1)三维管线综合

三维管线综合的目标是在保证建筑使用功能的前提下，最大程度地减少管线翻折，并优化管线路由。管线初排的成果，经各参建单位认可后，由BIM机电工程师补充支管及支吊架以形成管综模型，出具图纸，指导施工。图5所示为教学楼管线综合后出具的电气桥架平面图。

图5 管综后的电气桥架平面图(局部)

(2) 钢节点深化

项目利用Tekla软件完成风雨操场钢结构屋面部分的建立，并对钢结构节点进行深化，以辅助钢结构加工和现场安装。 Tekla软件与Revit软件的结合应用，使单体结构信息借助三维模型的形式，立体呈现在业主面前。图6所示是风雨操场钢结构屋面的整体模型，图7为部分钢结构节点深化模型。

(3) 工程量统计

BIM模型和数据的优点之一是可以共享和传递，本项目的BIM模型(包括土建、机电专业)搭建完成导入品茗软件再进行修改和调整成为算量模型，并可迅速统计出混凝土、钢筋、模板、砌块等主材及人工等工程量，进而提高项目部成本管控的效率。

图6 风雨操场钢结构屋面模型

图7 部分钢结构节点深化模型

(4)可视化编程

管线深化模型完成后，在模型中为各类管线增设支吊架，为提高工作效率，BIM工作组以Dynamo插件为主要工具，于此阶段引入可视化编程技术，协助吊架排布，图8所示为项目所应用的吊架自适应排布程序。

图8 新四中项目吊架自适应排布程序

(5)精装展示

在传统领域，纯粹使用以3DMAX为代表的可视化制作软件虽然可以制作出精美的装修模型，但此类模型仅仅可以满足业主的视觉预览需求，而并不具备指导装修施工的作用。在本项目中，以Revit软件为工具，BIM土建工程师从各单体中挑取了数个代表性房间来制作包含装修信息的BIM精装模型，施工时可借助此模型进行下料统计，同时利用VR设备让业主提前感受装修效果。图9为本项目中艺术楼会议室精装模型。

图9 新四中项目会议室精装模型

(6)VR安全教育

安全无小事。而对于施工单位来说，保证现场人员施工安全的核心是使所有参建人员具备足够的自我防护意识，以及当险情发生时基本的自救能力。项目组引入VR技术，建立多个事故模拟场景，工程人员只需带上VR头盔即可身临其境般体验事故带来的危害，从而加强安全意识。图10所示是高空坠落场景的VR安全体验。

图10 高空坠落场景的VR安全体验

(7)二维码应用

施工环境复杂多变，传统的工程蓝图和资料不宜带入施工现场，将BIM模型和二维码技术相结合，使工程相关信息集成至二维码中，并张贴固定于施工现场，项目人员通过移动端即可扫码读取相应图纸、模型或技术文档等信息，提高施工效率和质量。图11为某钢结构节点二维码示意图。

图11 风雨操场某钢结构节点二维码示意

(8)BIM项目管理平台

项目引入鲁班BIM平台，在线上进行项目管理流程。现场各方管理人员如发现质量、安全问题，均可使用BIM手机端，通过拍照、语音、文字相结合的方式进行精确记录，及时提交，并可与BIM模型或构件关联，形成质量、安全任务列表，由责任人落实整改。有效加强质量安全管理水平，提高各方沟通效率，图12、图13为本项目中平台移动端、PC端使用界面。

图12 平台移动端使用情况

图13 平台PC端使用界面

4 应用效果及效益分析

(1) 施工准备中获得的效益：虽然传统的图纸会审即可处理掉理论设计与实际施工间严重的冲突问题，但对于诸如标高错漏、位置偏移之类的细节问题，施工单位往往也是在临近施工前夕才能发现。BIM三维模型的建立，相当于工程预施工，原本受时间限制而在图纸会审前被忽略的小问题得到提前发现和解决。

(2) 施工过程中获得的效益：整个施工过程中，BIM工作的开展及成果的上传均是基于具有强大数据处理能力的BIM云平台。施工现场中出现的各类问题，借助移动端，由对应工序的负责人及时传递到与该问题节点相关的参建人员处，减少了在以往工作流程中交流沟通上的耗时[1]。

(3) 建筑使用阶段获得的效益：根据以往经验，在建筑投入使用后，对于管线排布复杂段如需进行检修，检修人员需先调取该检修节点涉及到的各专业图纸及配套资料，经检查对比，多专业合图后，方可制定检修计划[2]。本项目的竣工模型，是与现场建造实况完全一致的信息模型，调取该模型，可省去图纸查看核实的时间，大幅提升检修效率。

5 总结与反思

5.1 创新点

在支吊架的排布工作上，BIM机电工程师借助可视化编程技术，对以Revit为基础的主流BIM软件进行二次开发，编制的支吊架自动排布程序，提升工作效率，BIM工作的开展从软件源头得到保证。

另外，鲁班BIM平台在本项目的使用是对施工项目管理工作模式的一种创新，这种模式的创新会有一定阻力，但一旦被施工管理人员习惯和接受后，对建筑工程的施工有极大帮助。

5.2 经验与教训

近几年，BIM技术以各种形式、借助各种载体席卷整个建筑行业，在BIM推广如火如荼的大时代下，BIM应用不能单纯追求于建模的精准，也不能仅只着眼于模型之外的拓展应用。三维模型的搭建固然是BIM工作开展的基础，然而创建精确完善的工程信息数据才是BIM应用的核心。有一种观点认为，建立建筑信息模型的过程需要耗费更多的人力财力，却无法带来足够的效益，但结合眼下设计周期短，设计费用低的建筑业现况，建立出足够精细的建筑信息模型可以对设计图纸进行二次完善，对施工作业面进行优化，隐形提升施工效率、项目精度，这是BIM技术应用的重要价值[3]。