科威特国际机场新航站楼EPC项目BIM应用体系

饶 洋 赵成宇2 周宏韬 程 霄 李鹏程 胡庆立

(1.林同棪国际工程咨询(中国)有限公司，重庆 401120； 2.中国电建集团贵州工程有限公司，贵阳 550003)

1 工程概况

1.1 项目简介

科威特国际机场新航站楼，是服务于2022年卡塔尔世界杯的重要中转航空枢纽，预计建成后年旅客吞吐量达1 300万人次。新航站楼由三个对称的翅膀形候机廊道组成，每一边长度为1.2 km，总建筑面积超过70万m2(图1)。新航站楼采用照明、空调分时控制等先进的机电系统，大面积太阳能光伏发电屋面，目标要达到“LEED绿色认证金奖”级别。

本项目为EPC工程，合同包含新航站楼东区、14变电站和2个开关站、中央电池系统、能源管理系统、灯控系统、屋面光伏系统等内容。

项目要求采用BS、PAS、COBie等国际BIM标准，完全正向设计，要求全生命周期BIM信息传递，提交LOD400施工模型，LOD500竣工模型，最终形成资产信息模型用于运营维护。

图1 科威特国际机场新航站楼整体效果图

1.2 项目重难点

1.2.1 BIM设计要求高

项目要求正向设计和出图，出图要依据国际出图规范； 要求建立符合国际标准的LOD400施工模型和LOD500竣工模型，满足PAS1192-2，BS1192：2007，CObie等国际BIM标准。系统设计和设备选型需要进行性能化分析以满足LEED认证需求； 而且根据合同要求，需要按照BOQ清单精准设计和施工。因此该项目需要对国际标准非常熟悉，参与人员需要具有很高的BIM设计和分析能力。

1.2.2 BIM数据管理难度大

项目要求全生命周期信息传递，最终形成资产信息模型。模型专业多，精度高； 各专业之间模型数据交换和数据管理难度大； 过程中需要提取BIM数据进行分析，指导模型更正。

1.2.3 项目EPC管理难度大

该项目设计、采购、施工都基于BIM，但是模型数据如何应用于招标、采购、仓储存在诸多难题。另外模型应用于施工存在协调和技术方面的细节问题。

1.2.4 施工和协调困难

该项目全球分包参与，分包单位众多，设计和施工协调难度大。需要建立良好的协调机制提高工作效率。

针对以上重难点，驻场BIM团队和国内支持团队配合，在正向设计体系、协同工作机制、BIM技术在采购和施工中的应用、以及BIM技术创新应用方面开展技术攻关。下面分别进行各阶段BIM应用体系和技术创新点的介绍。

图2 制定BIM执行计划

2 设计阶段BIM应用

2.1 BIM执行计划

首先BIM工作开展前，依据项目要求，对国际BIM标准、项目合同和项目技术条款进行分析总结，制定了全过程BIM执行计划(BIM Execution Plan)， 详细规定了各阶段的BIM实施方面的细节、流程、方法等内容，如图2所示，例如信息传递计划、模型清单、模型创建标准、协同机制、碰撞检测流程、BIM能力评测、正向出图、BIM交付等内容。

2.2 正向设计体系

本项目的正向设计体系包括数据准备、属性信息表、族库、模型创建环境、正向出图等环节。

(1)数据准备：建模开始前，BIM团队跟机场运营准备与交付(ORAT)经理沟通运维阶段需要的BIM参数，例如构件名称、保质期、电气参数、生产日期、供应商名称、产品维保手册等等。并依此创建Revit和IFC格式信息传递计划，详细规定了设计、施工、竣工各阶段需要在模型中录入的参数内容。同时，在各个族中设置与信息传递对应的模型参数，包含共享参数和非共享参数。并完成主要参数和Omniclass构件编码的录入，形成标准族，如图3所示。

由此，标准族包含了项目全周期的参数，以及构件编码，为接下来的正向设计、模型数据管理和项目管理奠定了基础。

图3 数据准备工作流程

图4 族库&属性信息表

(2)属性信息表&族库：由标准族形成族库，分发给设计人员使用； 为了满足电子表格化的BIM信息管理，根据信息传递计划创建了属性信息表，其中包含了构件编码、采购相关编码、位置参数等关键参数用于模型数据管理。项目BIM管理过程中，族库、模型、属性信息表三者参数始终需要保持一致，如图4所示。

(3)模型创建环境：为了便于各专业内、专业间的工作协同，创建了责任清单、模型范围框、基点-测量点模型、共享场地、标准图纸模型，同时制定了模型、族、工作集等命名和编码方式，如图5所示。

(4)建模及出图：项目应用多种软件进行参数化建模，例如运用Magicad设计机电系统和支吊架复核； 使用Tekla参数化建立钢网架模型； Rhino建立曲面屋顶装饰片模型。航站楼主要建筑、结构、机电模型都是用Revit建立，施工模型精度达到LOD400，由此完全可以达到正向出图的要求。

项目正向出图均采用专门的出图模型(Sheet Model)，图纸内容均通过链接关联其他专业的设计模型，便于设计审查和修改，如图6所示。

图5 族库&属性信息表

图6 正向出图

2.3 BIM协同工作机制

(1)CDE共同数据环境：BIM数据在项目管理云盘中进行协同。按照LOD划分为多个文件夹，制定模型阶段。其中又分为工作中-共享-发布-交付四个阶段，现场约定每周四所有分包负责更新自身责任范围内的模型。模型协调和送审通过之后，由项目管理软件Aconex正式提交给业主，如图7所示。

(2)碰撞报告与质量报告：每周从共同数据环境中提取最新的模型创建碰撞报告，每月创建QAQC质量报告，对模型内容、参数等进行分析，指导模型修正。

(3)模型协调及送审出图：出图流程包括专业内、专业间碰撞检查、零碰撞模型送审、导出图纸并送审、图纸上需要注明其对应零碰撞模型的地址和送审通过日期，从而保证完全正向出图，如图7所示。

图7 BIM协同工作机制

3 采购和施工阶段BIM应用

本项目EPC合同为固定总价，合同中规定了详细的BOQ清单的量，清单编码采用的是Omnicalss体系。因此设计、采购、施工都需要严格依据合同清单进行控制。

为此，在采购阶段，BIM应用于模型QTO(工料概算)提取，工料概算来自于模型导出的设备、材料清单，由于模型构件同样采用BOQ清单中的编码，因此提取的工料概算实际可用。结合施工预算价格，得出采购预算价； 材料相关的存储费、运输费、保险费等等可通过基于模型提取的清单，给予一定比例，进行人工计算。除此之外，人工费、材料费、措施费、管理费、税等费用非模型相关，需要经营部门单独核算。三者累加，最终得到项目总预算，由于模型在设计阶段已经就BOQ清单方面与合同进行过对比和调整，因此采购、施工所用材料量能够较为精确，从而最大程度降低合同履约风险。

模型QTO清单可以用于采购计划和仓储管理，从而降低仓储成本，提高材料周转。同时，施工预算可以作为项目经营的重要基础，提前安排资金计划，调整资金投入的“香蕉图”曲线。

因此，项目的采购、财务、仓储管理都基于模型，若模型在设计阶段能够包含充分的的参数信息，同时完成基于合同清单的调整，就能够较好的应用于采购阶段，为采购阶段提供精确的信息。

在施工中，根据项目要求结合P6进度计划和Navisworks模型进行进度模拟，在可视化的效果下进行进度调整和进度管理。

为了能够更好的让模型辅助施工，我们在施工模型中添加施工辅助参数，例如：点击任一弱电模型桥架，通过cable_tray_from参数就可以知道桥架来自于哪个设备间，从cable_tray_to参数就可知道其终点设备间，从而便于材料调度和现场查看模型辅助安装。

对于LOD500模型，我们依据实际施工内容、过程变更等修改模型，使模型与实际施工内容完全一致，为完成竣工图奠定基础。

4 BIM技术创新应用

针对本项目的重难点，项目团队综合运用了CFD分析、BIM数据分析、二次开发等技术，产生了多项创新点。

4.1 BIM模型链接编码的设置

图8 模型链接编码的设置

图9 性能化分析

该项目技术条款、BOQ清单都使用了Omnicalss编码，但是如何将编码应用于模型和BIM数据管理是个难题，因此我们创建了Typekey链接编码，它包含三部分，分别是Omniclass编码、专业代码和流水号，使每一个模型构件都有一个唯一的链接编码。使得模型、族库和属性信息表的一一对应，从而实现了编码一体化管理，为BIM数据分析和管理打下基础，如图8所示。

4.2 IFC数据交换

为了打通Reivt及其他建模软件的数据交换， 单独设置了MVD IFC 2×3格式的IFC的文件和属性信息表，且与Revit模型使用相同的链接编码，由此打通了Revit和IFC模型数据对接，也便于模型数据的统一管理。

4.3 性能化分析

为了满足项目LEED绿色认证的需求，我们将模型导入Carrier HAP进行通风空调性能分析，发现航站楼内水平温度相对恒定，垂直温度变化较大，为此针对性的进行了系统优化，为设备选型和节能优化提供数据支撑，如图9所示。

4.4 点云扫描

我们对已施工内容进行点云扫描，使用Quick Surface进行逆向建模，并与施工模型对比，验算实际施工内容是否与施工模型一致，如图10所示。通过分析我们发现板厚在某些区域存在一定程度偏差，为此我们针对性的调整了机电管线，为机电施工做好准备。

图10 点云扫描

图11 光伏面板设计

4.5 光伏面板设计

本项目航站楼屋面为异形曲面模型，有两种光伏面板布置方案，方案一为光伏面板随曲面布置，方案二为光伏面板与屋面平行。传统方法难以对比两种方案哪个放电量大，为此我们将两种屋面光伏面板布置模型导入PVsyst进行发电量精确分析，发现方案一发电量更大，如图11所示。

图12 BIM数据分析

4.5 BIM数据分析

为了分析数据传递的准确性，并辅助QAQC模型质量检查，我们对BIM数据进行收集、编辑、分析，并导出分析成果。分析过程为：首先将模型导出为ODBC数据文件，再导出为可编辑的ACCESS数据文件，从中筛选出需要分析的数据，之后使用POWER BI数据分析软件，设置分析条件，例如错误严重程度、错误类型、参数类型等，完成分析后将成果输出为POWER BI数据库文件，各分包单位可在此文件中搜索查阅自身负责进行更正和修改的错误信息，如图12所示，从其中的Revit ID可定位到模型中的构件，从而精确指导数据更正。

我们每月创建基于BIM数据分析的模型质量报告，共发现错误数据约15万条，各分包单位平均得分79.5分。我们针对性的提出了模型质量提高策略，以满足模型阶段性的交付要求。

4.6 跨平台协同软件

该项目使用了Rhino、Tekla、Revit等多种BIM软件。为此，我们使用BCF跨平台协同软件进行各BIM软件之间的工作衔接，进行碰撞和技术问题的协同处理。并使用BIMCollab云端协同平台进行碰撞和技术问题的责任制定、在线追踪和处理，打破了地理和时间的限制，国内团队可以参与进来。

5 总结

科威特国际机场作为“一带一路”重点项目，由于EPC全过程都基于BIM，形成了完善的EPC管理模式。因此在设计、施工、采购方面是一个具有典型示范意义的项目。

针对项目要求，项目BIM团队进行研究分析，创建了全过程BIM执行计划，搭建了正向设计体系和协同工作机制，并将模型应用招标采购阶段，采用了多项BIM技术创新，使得项目的数字化管理水平显著提高，并在成本、工期、信息传递等方面实现了经济价值和社会价值。由此中国企业在本项目中实现了良好履约。本项目对于国内外BIM标准、BIM管理融合以及中国企业“走出去”都具有良好的借鉴价值。