BIM技术在建筑商业综合体中的探究与应用

□文 /邬忠面

当今，随着社会经济的发展以及建筑技术和设计能力的提升，超大型综合体类建筑越来越多，而且建筑功能日趋多样化，综合性越来越强，涵盖的专业系统种类繁多，项目具有投资金额巨大、施工工艺复杂、工期要求紧、信息沟通协调难度大等特点。这对项目的决策、管理、建造都提出了巨大的挑战，依靠传统的管理方式与技术手段，已不能很好解决目前所面临的状况。因此，如何高效、高质量、高收益地完成建设任务，已成为当下各参建方急需解决的问题。

BIM技术最大的优势在于实现建筑构建参数化和信息化，通过信息模型的搭建实现工程的机电管线综合深化设计，碰撞检测、工程量统计、预制件加工、系统平衡校核、施工技术交底、质量问题跟踪、辅助编制专项方案、BIM 4D施工协调管理、施工进度控制与优化等。

1 工程概况

天津荣泰广场商业综合体项目坐落于天津市空港经济区核心位置，毗邻SM城市广场和燕莎奥特莱斯，是集公寓、办公、商业为一体的大型综合性建筑，总建筑面积16.9313万m2，其中地上面积11.2453万m2，地下面积5.686万m2；地上由7个单体组成。工程涵盖幕墙安装、机电安装、钢结构安装、土建施工等，见图1和图2。

图1 荣泰广场

图2 荣泰广场结构模型整合

2 BIM实施流程

BIM技术的实施依靠BIM建模软件、渲染软件以及相关BIM平台集成软件来实现的。本工程利用Revit、Navisworks、3Dmax、Tekla、Lumion 等软件，将不同专业的模型整合在一起，最终实现整个项目在场地布置、机电管线碰撞检测、工艺模拟、BIM 4D施工协调管理、施工进度控制与优化、工程算量等方面的综合应用，见图3。

图3 BIM实施流程

3 BIM深化设计的应用

本工程体量大，建筑外形均为弧形结构，定位精度要求高，涵盖专业多，施工场地狭小且工期紧，因此施工任务重，技术难度大。施工前，采用Revit、品茗施工策划等软件对施工场地塔吊位置及加工场地进行优化布置，根据业主对空间的要求完善图纸设计变更、实现机电管线碰撞检测及管线综合等。为后期洞口预留、施工模拟、材料统计及预制拼装等提供准确模型，见图4。

图4 BIM深化设计流程

3.1 图纸审查

以三维BIM信息模型代替二维图纸，解决传统的二维审图中难想象、易遗漏及效率低的问题，在施工前快速、准确、全面的检查出设计图纸中的错、漏、碰、缺等问题，减少返工，节约成本（降低洽商成本、提高空间和结构的经济性）、缩短工期、保证建筑质量（减少凿洞、管道返弯、提高空间合理性）。

3.2 场地优化布置

本工程体量大，共16.9万m2，施工场地狭小，要充分利用现有场地，合理布置现场办公区、生活区和施工区。因此结合现场场地条件和工程需要，利用Revit软件建立符合集团CI手册的临建设施族库，提前对整个施工现场进行合理优化布置并通过Lumion软件对场地进行渲染进行动画漫游演示；做到满足现场办公、生活和施工要求的同时，尽量少占地、提高场地利用率、少硬化多绿化、以便达到低碳节能绿色环保的要求，降低项目成本，提高经济效益的目的，见图5和图6。

图5 办公生活区地布置

图6 部分临建设施族

3.3 管线综合

由于地下室面积共5.686万m2且整个建筑结构均为弧形建筑，因此其电气、给排水、暖通等机电专业图纸设计管线相对复杂。按照建筑、结构、机电三个专业分别将工程二维CAD图纸转换成三维立体模型并分别进行建筑与结构、管线与结构、管线与管线之间硬碰撞和软碰撞。发现的碰撞或者净高检查不足问题，及时对所发现的问题进行汇总与设计沟通变更并利用BIM技术的可视化特点，辅助进行管线综合优化及排布，对优化后的三维管线方案出图指导现场施工，提高施工质量，见图7。

图7 1#工程制冷机房管线综合

3.3.1 管线综合优化原则

1）小管让大管：小管绕弯容易且造价低。分支管让主干管：分支管一般管径较小，影响范围和重要性不如主干管。

2）有压管让无压管（压力流管让重力流管）：无压管（或重力流管）改变坡度和流向，对流动影响较大。低压管让高压管，高压管造价高且强度要求也高。

3）给水管让排水管：因为通常排水管管径大且水中杂质多。气体管让水管：水流动的动力消耗大。

4）金属管让非金属管：金属管易弯曲、切割和连接。一般管道让通风管：通风管道体积大，绕弯困难。

5）常温管让高（低）温管（冷水管让热水管、非保温管让保温管）：高于常温要考虑排气；低于常温要考虑防结露保温。

6）阀件少的让阀件多的：考虑安装、操作、维护等因素。技术要求低的管线让技术要求高的管线：这是从避免增加技术要求难度方面考虑的。

3.3.2 管线深化设计

根据管线综合优化原则及管线碰撞检测结果，对不同专业管线冲突的部位进行深化二次设计，见图8。

图8 管线深化设计步骤

4 施工中的BIM应用

经过将CAD二维图纸转换成三维BIM信息模型后，通过对三维BIM模型的建筑、结构、机电等优化设计及分析，将优化后的三维模型及节点图经设计院确认后，出具相关图纸指导现场施工。

4.1 施工洞口预留

本工程建筑结构为弧形，机电管线设计时以传统CAD单线连接，定位难度大，未考虑弧形引起的管线连接问题，实际施工图纸洞口偏差大，另外机电管线经过管综后位置和标高亦发生变化，通过三维模型出具管综优化后的施工洞口预留图，对于指导现场机电安装作业施工起着很大作用。施工洞口预留由机电专业人员提出，建筑专业人员审核，来对模型上的孔洞进行预留并出具详细的预留洞口施工图，指导现场施工，见图9。

图9 BIM施工洞口预留

4.2 施工技术交底及工艺模拟

通过BIM模型，对技术方案、关键施工工艺进行三维可视化表达，以三维图片或动画形式将施工步骤、施工要点等进行了演示，减少了平面图画分析与实践之间的差距，也减少了图纸分解的过程。然后对施工管理人员及施工班组作业人员进行可视化的交底，提高交底的有效性，进而提升技术管理水平。

4.3 项目进度管理

由于本工程规模大、专业多、施工工艺复杂、工期紧及相关建设单位多等，因此依靠传统的P6、Project等进度软件，利用横道图、网络图等进度控制程序很难对整个项目进度达到合理控制。Naviosworks软件可以记录影响施工进度的人工、材料、机械等资源量的信息，结合Timeliner模块，输入时间参数自动生成甘特图，为每个选择集图元定义施工时间和日期以及任务类型等信息，形成具有时间顺序信息的4D模型，Timeliner模块可以模拟工程的计划进度与实际进度的对比，查看动态模拟分析多专业工序穿插合理性并通过BIM系统过程记录进度信息，预估未来周期内进度状态，进行进度的校核，发现进度偏差过大及时调整关键任务资源信息，妥善补救、优化调整。最终达到最大程度减少计划进度和实际进度的偏差，实现对项目施工进度的主动控制和动态管理的目的。

4.4 工程量统计

在建造建筑信息模型过程中，任何一个元素都会被赋予与其相对应的参数。在完成模型绘制工作之后，按照实际需要对单个系统所使用的具体材料以及数量等进行统计，有效的减少前期算量周期，加快预算的进行，为项目管理策划奠定基础。还可以设置条件进行适当的筛选。项目管理人员根据不同施工阶段的实际需求，通过对模型进行操作，即可获得相应数据，不仅方便物资招标，还有利于物资材料采购计划的制定。相对过去机电设备材料配件都是根据经验预定，没有准确的数量，通过BIM模型，各种施工信息如人力安排、材料计划、劳动定额等十分精确，实现了精确的过程控制，提高了施工管理效率和成本管理水平。

5 结语

BIM技术在荣泰广场项目中的应用证明，通过管线碰撞和管线综合解决了管线布置的问题；通过施工洞口的预留，解决了现场施工过程中管线安装的预留洞口错、漏等问题并通过Navisworks软件漫游浏览管线综合效果；通过施工技术交底及工艺模拟，解决了纸质二维技术交底不直观，节点不形象难题；通过项目进度管理，为现场解决了关键任务资源配置不合理以及多专业工序穿插不合理等问题。

随着BIM技术的兴起，如何利用BIM技术模型及其模拟分析等工具深入研究并加以运用，未来将在以下几个方面展开：项目专项施工方案的编制、优化和模拟；在绿色施工阶段对场内基础施工、主体施工、二次结构施工、室外工程施工等阶段提前策划和转换预演，提高场地使用效率，减少二次布置费用；在安全管理方面，借助BIM技术对施工现场危险源辨识；在成本方面，将成本管理与BIM技术融合，实现真正意义上的5D。通过积极在项目项目决策、规划、设计、施工和运营阶段的实践应用，不断积累经验，充分发挥BIM技术在项目管理中的价值，缩短施工工期，提高施工质量，降低施工成本，节约资源，提高企业核心竞争力。