基于BIM平台的信息化技术在大型城市综合体施工中的应用

王秋燕

上海建工二建集团有限公司 上海 200080

1 项目概况

上海董家渡金融城工程位于上海市核心城区，项目占地总面积为167 500 m2，总建筑面积约1 137 000 m2，涵盖办公、酒店、保护建筑、商业、住宅等功能（图1）。地上建筑面积约702 000 m2，地下建筑面积约435 000 m2，为特大型城市综合体工程项目。

图1 项目整体效果图

2 工程难点及信息化对策

本工程体量极大，并同时涉及超高层建筑施工、超大超深群坑交叉施工、逆作法施工、重要历史建筑保护等内容，涵盖专业层面众多、背景技术复杂，计划施工工期紧张。

为此，采用BIM技术来辅助管理施工，并明确工作流程和技术目标。

1）施工道路通畅、交通高效是项目顺利推进的根本保障，逆作法施工以板代撑，以板代路，其B0板施工进度与场内规划道路密切相关。同时，本项目超高层顺作基坑与超大逆作基坑分段交叉施工，群坑施工工况转换复杂且频繁，场地布置要求高、交通组织整体协调难度大。

对策：利用BIM三维可视化特性，配合场布漫游功能真实模拟群坑实时工况，并根据各工况特点分析交通需求及场内道路使用状态，合理优化施工工况，确保场地内道路满足施工的实际需求，并配合群坑动态工况优化场地布置，减少不必要的场地翻浇，有效降低相关措施成本。

2）300 m超高层地上结构，涉及土建、复杂钢结构、幕墙、机电等专业穿插施工的多专业协调施工，总体协调难度大。

对策：利用BIM技术模拟优化安装顺序，达到节约工期、提高施工效率的目的；通过信息化手段提前整合各专业图纸并进行BIM建模，以分析检查一结构、二结构、机电等或各专业间的碰撞关系，将各专业间隐藏的问题暴露，并提前制订解决方案或预留措施。同时通过三维可视化方案交底替代常规平面图纸交底，有效提高交底质量，避免现场返工现象或影响现场施工进度。同时可利用BIM 5D综合管理平台进行辅助项目管理，实现对不同时期进度、物资、商务等重要信息的动态监控，以控制施工进度及施工成本[1]。

3 BIM施工基本应用

3.1 前期施工策划

利用BIM信息化技术对周边场地和不同阶段的策划工况创建三维模型，针对不同阶段的场布线路进行三维预演、模拟、组织、规划。

综合分析各方面施工要素，优化合理配置劳动力及施工机械，全面优化并完善项目施工组织设计和场地布置（图2）。

图2 阶段场布布置效果

3.2 施工阶段应用

3.2.1 优化施工方案

本工程逆作法竖向支撑采用“一柱一桩”形式，地上钢结构裙房箱型钢柱以十字钢板连接一柱一桩钢管十字槽的形式进行[2]。

通过BIM三维模型建模，针对个别存在施工误差的连接节点，采取补焊加劲肋的形式进行节点加强，并通过BIM建模及Midas有限元建模计算验证节点受力可靠，同时直观地向现场施工交底（图3）。

图3 加焊节点模型及有限元计算验证

3.2.2 施工动画及重、难点施工工艺模拟

本项目逆作法基坑占地面积28 700 m2，最大挖深达24.0 m，涉及群坑及顺逆结合施工，对整体施工进度、逆作法一柱一桩垂直度控制及交底效果要求较高。

通过将已有的土方开挖和结构模型整合，并以施工区域分割，通过施工模拟软件，导入Project进度计划文件进行4D施工模拟。直观地展现施工部署及各区域施工顺序，并且查看对比计划进度和实际进度（图4）[3]。

采用Revit精确建立三维模型，再用Cinema4D优化渲染、制作深入详细的动画模拟。展示了一柱一桩全过程施工工艺，将复杂难懂的操作方法直观、生动地展现出来，提高交底效果（图5）。

图4 地上塔楼结构施工模拟

图5 一柱一桩施工模拟

3.2.3 复杂节点模型深化

本项目300 m超高层塔楼采用框架核心筒结构形式。在施工前期通过建模发现，部分劲性柱箍筋与其腹板及翼缘碰撞。

综合考虑施工难易程度和经济性，决定采用加焊钢筋连接板和钢筋接驳器相结合的方式[4]。地下十字型钢柱和H型钢柱共计200余根，采用BIM三维参数化建模替代常规CAD平面绘制的方式，通过建立标准的型钢立柱模型将钢结构信息参数化，与之连接的钢筋规格和数量通过既定钢筋排布公式生成排布，导出二维图纸，大大提高了深化效率（图6）。

图6 型钢柱与型钢梁连接节点三维模型

4 BIM平台应用

项目采用多个BIM软件平台，包括广联达BIM 5D、建工智慧工地、风险管控系统以及施工安全管理系统。根据各自不同的技术、功能特点，结合项目特点选取并综合运用。

4.1 广联达BIM5D平台

4.1.1 5D施工模拟

BIM 4D施工模拟是在BIM三维模型的基础之上将施工进度整合。BIM 5D是在4D基础上将增加的项目资金信息、施工进度、材料预算、施工组织等关键信息集成在一个模型中，并根据施工区域及工况划分为不同的流水段，最后将施工进度计划和项目预算清单分别关联到每一个构件。可实现根据施工阶段或者日期即可提取相应的工程量和材料资金信息的操作，做到事前、事中、事后管理，精准把控施工工期及成本（图7）。

图7 BIM 5D施工管理

4.1.2 进度控制

在不同的施工流水段内，再次按工序划分为土方开挖、钢筋绑扎、模板铺设、混凝土浇筑4大模块，并落实推送到相关的现场负责人的手机端。负责人需按照现场进度及时上传。通过平台自动对比各施工流水段实际进度与计划进度，过程中可及时调整施工计划，提升项目管控效率（图8）。

图8 平台进度管理

4.1.3 质量管理

质量员检查现场施工时，发现质量问题后可通过手机端拍摄照片，定位节点模型。平台及时将问题推送给相关责任人，整改后再闭合问题。同时，可以通过PC端模型视图的问题追踪功能，打印质量安全整改通知单。在此基础上，使用问题追踪视口的过滤功能，梳理质量问题整改情况，有针对地采取措施，保证工程质量生产。

4.1.4 构件物流管理

在整合的BIM 5D模型中，每个钢构件或预制构件都附有独立的二维码，包含构件名称、材料及尺寸、位置及施工工艺等信息。通过将物联网技术与BIM技术相结合，实现预制构件从制作、运输到安装全过程的信息化管理。

4.2 施工安全管理系统

基于“施工安全管理系统”平台，安全人员每天定点巡视施工现场必查安全隐患节点和其他节点，并拍照上传至指定相关管理人员做及时整改。平台设有专门的安全资料云库，便于管理人员随时查询和学习专项安全规范和内部项目资料 。

4.3 建工智慧工地

基于“建工智慧工地”平台，可实现如会议纪要、工程司令、工程周月报等重要文档的高效、有序的网上审批、流转或存档，最大力度做到信息化高效流转及无纸化办公，切实提高办公效率。

4.4 风险管控系统

定期利用无人机拍摄场地施工工况，通过场布全景照片可全面掌握现场施工进度，对施工管理起到较好的辅助作用，减轻现场管理工作强度。项目管理人员可通过平台网页端或二维码扫描VR实景查看工地最新状态及项目信息。

5 结语

基于BIM技术的数字化、信息化是建筑行业发展的必然趋势和方向，有效的信息必须通过整合和分析，加之管理者的有效运用才能发挥实质性的价值。

在本项目中，BIM技术从前期策划到现阶段施工期间已经起到了很大的作用，对比传统的施工建造，信息资源通过平台的整合有效地提高了施工效率和施工质量，减少了安全问题风险，节约了材料成本，有效地辅助安全绿色文明施工[5-6]。后阶段我们将继续完善模型信息，加入其他专业的应用，挖掘更多的价值。