蜀峰468超高层项目BIM技术应用实践

徐 燕

(绿地集团，上海 200023)

0 引言

BIM(建筑信息模型)技术目前在建筑行业领域应用较为普遍。作为项目虚拟建造的信息产物，BIM技术除了本身几何模型与信息存储的价值以外，还可以通过管理赋能，使其能为项目提供更高效的管理服务，在设计、成本、施工乃至运维等方面创造更大价值。而超高层项目建筑体量较大、施工周期长，安全施工要求高，具有更大的经济风险和安全风险，因此，超高层项目的机电工程更需要全生命周期的管控。这也是本文想探讨的核心问题，希望通过笔者参与的成都绿地中心-蜀峰468超高层项目案例的分享，为读者提供一些启发。

1 项目概况

成都绿地中心-蜀峰468超高层项目，位于成都东部新城文化创意产业综合功能核心区域，项目总建筑面积454 428m2，主体结构采用“核心筒+外伸臂+巨型斜撑框架”的结构体系，地下5层，地上101层，建筑高度468m，为西南地区地标建筑。

由于建筑体量大、高空垂直运输压力大，安全施工要求高，笔者所在单位引入BIM应用技术，成立项目BIM技术中心。以BIM平台为核心，统筹建设方、设计方、施工方、顾问方共同协作，构建全专业综合模型，推动项目设计、施工、成本管理到后续运维阶段的信息化管理有序进行，实现降本增效的目的。

2 BIM技术应用实践

2.1 基于BIM 的设计管理

设计管理工作是项目前期最重要的工作，决定了项目的投资和收益，是整个项目的风向标，如何规避设计风险、提升项目建设品质，是设计前端的核心工作。通过将BIM技术应用到项目前期设计管理职能中，可优化项目设计流程，从源头把控工程品质，提前发现、排查图纸中的问题,减少因设计问题造成的返工和对工期的延误，为项目全生命周期信息化管理打下坚实的基础。

2.1.1 设计图纸审查

项目设计图纸会审采用三维可视化技术进行，通过模型分析可将图纸问题直观反映出来，更利于各方人员准确地理解问题的症结所在，协助设计院进行最合理的优化。截止目前，本项目累计规避复杂的设计协同问题1 000多处，经测算，约减少70%的设计变更，有力地缩短了项目设计周期，减少了投资浪费。

以机电专业图纸BIM会审为例，在现场施工前，通过BIM模型发现解决如下等重大问题。

(1)在机电综合管线模型中，多处机电立管与结构冲突(如图1所示)，经过BIM技术优化后，规避许多返工及成本浪费风险。

(2)部分报警阀间及水泵房未设置地漏，排水沟废水无法排出，系统存在缺陷；及时反馈设计院建议增加地漏及排水管，排水系统得以完善。

(3)办公区部分房间区域喷淋支管未与主管连接，导致喷淋系统不联通，存在消防隐患，问题反馈后设计方完善了喷淋管路及系统。

(4)部分电梯基坑未预埋钢管排水，反馈问题后设计图纸随即增加预埋管，避免返工风险及项目缺陷。

图1 多专业碰撞检查

以上罗列问题只是冰山一角，如果诸如上述缺陷及风险，到主体施工完成或机电施工完成后才发现问题，不仅会造成设计变更、增加成本、现场开凿洞口、延误工程进度等问题，而且容易对结构主体造成影响及损害，日后交付使用存在严重安全隐患。

2.1.2 设计方案优化

在运用BIM技术进行设计方案优化时，充分考虑了设计规范、净高提升、验收规范、检修空间、施工工艺等诸多要素，能够提前规避大量各专业之间的协调问题。

(1)碰撞检查：提前对机电综合管道进行碰撞分析，对水、电、风、结构、钢构、幕墙等进行全专业综合检查，发现管道之间或管道与其余专业的碰撞问题。

(2)管线综合：本项目机电系统复杂，各专业管道交叉碰撞，最复杂位置管道多达43根，安装空间严重不足。通过BIM模型的建立，综合考虑到各个管道的走向，提前解决碰撞冲突，控制净高，满足施工。

(3)净高控制：如何保证净高是本工程重难点，如T1主塔楼23～25层为设备层及伸臂桁架层，因设备机房集中，机电综合管道繁多且管径较大，占用空间大，而伸臂桁架斜穿房间及走道，对走道的净高及机电的安装空间造成了严重的影响。在主塔办公楼层一处走道，通过BIM技术分析发现碰撞冲突严重，空间净高仅为480mm，经过综合分析各方协调解决，最后净高提升至2 480mm。

2.1.3 预留预埋深化

综合考虑机电综合管网的平衡，对砼墙、梁、钢板等预留开孔位置及尺寸进行优化。对机房等特殊部位重点模拟，确保现场预埋的准确性和有效性。经过统计，平均每层预留洞优化率为40%。

例如，在B1层南侧排水管出外墙时，根据水井管道排布至此处，发现管道位置与图中预留洞位置不符，如果要与留洞位置保持一致，则需管道交叉翻弯交换位置。为避免不必要的翻弯，根据BIM管综模型对预留洞尺寸及位置进行合理优化，减少了施工难度。

2.1.4 设计指标校核

根据BIM模型的计量属性功能，BIM中心对各项设计指标进行分析，提前将信息反馈至技术部及设计院对设计方案进行优化，为设计阶段参数指标选择、成本控制分析提供了数据支撑。例如，针对各专业进行设备清单统计，分析设备参数与工程的吻合度，根据各项材料的指标(管材线缆等统计)指导项目的成本控制。

2.1.5 消防审批保障

本项目主塔101层，两栋副塔42层，消防系统庞大，仅地下室消防储水量达700m3，裙房及塔楼设多处水箱，消防的报审工作进展缓慢。引入BIM技术后，利用其可视化特性(如图2所示)，平台消防原理及路径清晰可见，极大地加快了消防报审进度。

图2 消防系统漫游

2.1.6 精装净高分析

按照传统工作流程，精装设计与机电安装基本处于分离状态，很多时候精装进场施工时，才发现现场的机电安装无法满足精装的净高要求或与精装造型冲突。通过BIM技术中心对全专业进行统筹，将机电和精装有效结合在一起，对各楼层、各区域的管综进行系统的净高分析，绘制各区域的机电完成面净高分布情况，可以有效帮助精装设计完成最匹配的方案，同时对于一些特殊的精装节点，BIM可综合各专业进行模拟，确保设计方案的可行性，避免后期修改方案造成工期延误及装修效果下降。

2.2 基于BIM 的施工管理

2.2.1 施工模拟及预警

T1塔楼核心筒外墙从L50层开始向内倾斜至61层，倾斜宽度约240mm，倾斜高度48.4m，倾斜角度约为3°，将面临斜墙转角部位模板转角下大上小的情况，且结构异形需局部拆改部分区域还存在较大门洞，利用BIM技术对模板拆改方案进行模拟优化，确保了方案可行性。

2.2.2 样板间模拟

通过AR(增强现实技术)对本工程重难点工艺及做法进行虚拟仿真交底，如脚手架搭设、梁柱节点施工、钢板剪力墙工艺、防水工艺等，令现场技术人员可以快速有效组织现场施工人员进行技术交底，既实现了现场交底指导的作用，同时也省去了现场实体样板制作，避免了材料的浪费。

2.2.3 现场质量管控

机电安装涉及专业多，管道复杂，平面图只能体现具体管道的安装位置，无法表达各专业之间的避让关系。通过将手机客户端融入现场管理，打破了BIM与施工、办公室与现场的壁垒，现场管理人员甚至工人均可随时打开手机查看模型，对照现场施工情况，确保现场与机电管综的一致性。

经统计，监理单位通过BIM移动端对现场质量、安全进行管控，创建质量安全问题整改共计320项。

2.2.4 分包BIM管理

本项目通过建立完善的BIM管理机制(架构图参见图3)，确定BIM管理流程，实现各参建单位、各部门条线的统筹。

图3 BIM组织架构

2.3 基于BIM 的项目投资控制

2.3.1 招标成本分析

在项目投资决策阶段，根据BIM模型数据，可以调用与拟建项目相似工程的造价数据，如该地区的人、材、机价格等，也可以输出已完工每平方米造价，高效准确地估算出规划项目的总投资额，为投资决策提供准确依据。

2.3.2 甲供设备材料招标管理

本项目BIM技术应用平台输入了时间和成本元素，能够根据施工动态提供造价管理需要的数据，例如可通过模型获取任何时间段内的工程量及该段时间内的造价，将造价成本控制定量化，为甲供设备材料的招标管理提供了有效的数据支撑，降低设备材料采购无谓的浪费情况。

2.3.3 分包支付管理

基于BIM的进度管理中，利用BIM核算的工程量清单进行成本控制，根据实时工程进度与量价结合，便于项目施工过程中成本审核与工程款项的准确支付。根据现场实际进度，对模型进行分区、分楼层出量，对比施工单位上报工程量，严格控制分包支付价款，保证各单位款项的合理支付。

2.4 基于BIM 的运维管理

项目竣工后运维阶段在整个建筑生命周期所占的时间比例大，耗费的资源最多，如何将BIM价值从施工阶段延展至运维阶段，是工程竣工后的重点工作。竣工交付项目的数字模型中包含项目的基础数据及设计、施工阶段的全过程数据，积累了大量的项目资料。笔者所在公司积极探索运维阶段的BIM应用落地，在交付的数字模型基础上，引入GIS等技术，实现设备信息化管理，通过运用BIM数据模型提升物业信息化管理效率。

2.4.1 能源管理系统

通过结合BIM与物联网技术，实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等，实时计量建筑能耗，并提供科学使用方案建议。

(1)对楼宇能源消耗进行统计分析，能耗超限使用即发出警报，实现智能动态优化能源管理。

(2)对各区域各时间段用电量、用水量进行数据的自动采集，实时的分析出用电、用水的占比及趋势。

(3)帮助运维人员发现漏水现象及电量浪费问题。

(4)帮助决策人员制定能源控制方案，节约能源。

(5)全程掌握变压器的负载均衡，延长变压器的使用寿命，降低固定资产的折旧率，合理选择基本电费缴费方式，降低用能成本。

2.4.2 设备信息监控

据相关统计，开发商和运营商在建筑设施后期运营和维护方面，耗费的成本几乎占建造成本的三分之二，而且工作量巨大且繁琐，耗费大量人力及资金。通过集成BIM、GIS、物联网等技术搭建智能楼宇控制系统，实现建筑内部设备按时、按需自动调整运行状态，为业主更有效地进行设备运维管理提供良好条件。

(1)设备信息可视化查看：建筑内所有机电系统的安装设备均布置在平台BIM模型中对应位置，管理人员可通过平台进行物理空间位置查看及管理，设备属性定义在系统数据库中，快速调用查看。

(2)设备维护历史记录：设备维护信息保存在数据库中，记录历史信息，根据问题发生频率进行数据分析。

(3)运行情况监测：长运行设备科进行实时监测，管理人员通过平台随时了解设备运行状态，防患于未然。

(4)管理协同：有效、及时地信息共享，可实现项目多目标无缝协同管理，并可以进行远程联动控制。

(5)设备报警：当设备遭遇损坏，出现运行故障，或长运行设备出现脱离监控无法查看的情况，平台将启动自动报警机制，通过响铃、应急开关及电信通讯的方式告知管理人员及时处理。

BIM平台对设备的智能化监管，对于提高管理效率、降低设备运行费用大有裨益。

2.4.3 安防管控及报警

超高层建筑和大型公共设施等场所，作为人流聚集较大区域，安防系统管控及突发事件的响应能力至关重要。通过将BIM与视频监控系统的对接，实现智能实时跟踪，轨迹回溯，对于突发事件可及时查询周围环境和相关设备情况，为及时疏散人群和处理灾情提供重要信息和指令。

(1)远程监控：结合三维模型布置监控，通过平台可随时查看各个位置的监控视频，并进行远程控制。

(2)边界防护：硬件探测、红外对射/电子围栏加上SmartlPC的越线报警、球机跟踪细节，形成多重探测、软件监控、联动报警，保障周界安全。如出现未授权人员越界情况，平台将会自动发出警报提醒管理人员。

(3)事故警报：事故发生时监控平台将自动锁定事发区域，针对动态目标视频监控进行自动捕捉追踪，对有记录的目标自动查询检索，并通过警报及电信通讯通知相关负责人。

BIM与安防、报警的结合，重点区域重点监控，极大地提升了超高层建筑自身的安防能力，使安防更加智能、更加高效。

3 结束语