BIM技術(shù)在深圳平安金融中心南塔項(xiàng)目施工管理過程中的應(yīng)用

蔡連偉1 許子豪1 諸 進(jìn)1 郭瑞峰1 林麗思1 姜月菊2

(1.中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司,，北京 100102； 2.中國建筑一局集團(tuán)有限公司,，北京 100102)

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步,，現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活中,。超高層大型建設(shè)項(xiàng)目，一般具有投資規(guī)模大,、建設(shè)周期長,、參建單位眾多、施工管理難度大等特點(diǎn),。在總承包管理過程中,，傳統(tǒng)的信息溝通和管理方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。以BIM技術(shù)在深圳平安金融中心南塔項(xiàng)目施工管理過程中的應(yīng)用為例,，分別從BIM前期組織策劃,、構(gòu)建BIM應(yīng)用環(huán)境以及BIM技術(shù)在施工管理過程中的應(yīng)用等方面闡述BIM技術(shù)在超高層施工管理過程中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),、施工一體化提供良好的技術(shù)手段和解決方法,。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑； BIM技術(shù),； 施工管理

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2017.01.06

1 引言

BIM是一個(gè)三維數(shù)字化技術(shù),，是集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)[1],。BIM的提出和發(fā)展,，對建筑業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生了重大影響，應(yīng)用BIM技術(shù)可望大幅度提高建筑工程的集成化程度,，促進(jìn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,，提高投資、設(shè)計(jì),、施工乃至整個(gè)工程生命期的質(zhì)量和效率,，提升科學(xué)決策和管理水平[2]。完整的建筑信息模型,，是對工程對象的全面描述,，能夠連接建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)等階段的數(shù)據(jù),、過程和資源,，可被建設(shè)項(xiàng)目各參與方普遍使用[3]。應(yīng)用BIM技術(shù),，在設(shè)計(jì)階段就能發(fā)現(xiàn)后期施工可能遇到的各種問題,，我們對此進(jìn)行提前處理，為后期有序施工打下堅(jiān)固基礎(chǔ),，同時(shí)在施工階段運(yùn)用BIM技術(shù)指導(dǎo)工程施工,，提供合理的施工方案及人員、材料需求,，最大限度地實(shí)現(xiàn)資源的合理運(yùn)用,。

當(dāng)今超高層建筑頗多,，結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜，超高層施工使企業(yè)和項(xiàng)目都面臨巨大的投資風(fēng)險(xiǎn),、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn),。在工程項(xiàng)目施工的前期設(shè)計(jì)階段，涉及海量的工程信息數(shù)據(jù),，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員所掌握的數(shù)據(jù)都不盡相同,，項(xiàng)目管理人員不能全面而精確地掌握各方面的相關(guān)信息。BIM技術(shù)可以讓項(xiàng)目管理人員快速準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù),，協(xié)助管理人員進(jìn)行施工現(xiàn)場的精細(xì)化管理工作[4],。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目簡介

本工程位于深圳市福田中心區(qū)，主塔樓由一棟49層約290m高超高層塔樓和不超過38.8m的群樓組成,，塔樓集商務(wù)辦公及高端酒店于一體,。主塔樓為“框架-核心筒-腰桁架”抗側(cè)力體系，地下室采用“框架-剪力墻”抗側(cè)力體系,。本工程于2015年8月5日開始施工，預(yù)計(jì)2018年7月20日竣工,。

本工程業(yè)主是中國平安建設(shè)發(fā)展有限公司,，設(shè)計(jì)單位有KPF、宋騰添瑪沙帝,、CCDI,。總承包單位是中國建筑一局集團(tuán)有限公司,。本項(xiàng)目各專業(yè)由項(xiàng)目總包統(tǒng)一管理,。

本工程結(jié)構(gòu)專業(yè)模型、地下一層機(jī)電模型如圖1所示,。

圖1 本工程結(jié)構(gòu)專業(yè)模型,、地下室部分機(jī)電模型

2.2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

由于本工程屬于超高層施工，所以在運(yùn)用BIM技術(shù)之前,，經(jīng)過討論列出了關(guān)于本工程的重點(diǎn)難點(diǎn),，例如作為超高層建筑，后期運(yùn)維需求明確,，BIM模型精度要求高,； 占地面積超大，但可利用場地狹小,，合理規(guī)劃有限場地難度大,； 用鋼量大，二維CAD無法直觀體現(xiàn),，深化設(shè)計(jì)難度大,； 施工工藝,、工序復(fù)雜，篩選最優(yōu)方案難度大,； 圖紙版本多,、設(shè)計(jì)變更數(shù)量多，工程資料管理難度大,； 質(zhì)量安全管理難度大等,。

3 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

3.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

為了保證項(xiàng)目工期、提升項(xiàng)目質(zhì)量,，本工程將在施工階段進(jìn)行BIM建模及BIM技術(shù)應(yīng)用,，完成土建、鋼結(jié)構(gòu),、機(jī)電,、幕墻、精裝修等專業(yè)建模及模型整合,，除建筑實(shí)體信息外,，對施工過程中的深化設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度,、資源管理等各類信息進(jìn)行補(bǔ)充,，最終形成竣工BIM模型?？偘谂c業(yè)主,、顧問充分溝通的基礎(chǔ)上，確定本工程的BIM應(yīng)用目標(biāo),。

3.2 實(shí)施方案

在本工程實(shí)施開始前,，先行制定了完整的BIM實(shí)施方案，并針對本工程的重難點(diǎn)進(jìn)行了具有目的性和針對性的BIM方案策劃,，具體內(nèi)容如表1所示,。

困境及問題策劃及需求合同規(guī)定，所有參建主體都必須應(yīng)用BIM明確架構(gòu)體系與管理流程,、BIM輔助會(huì)議召開后期運(yùn)維需求明確,，BIM模型精度要求高編制BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一建模規(guī)則合理規(guī)劃有限場地難度大建立現(xiàn)場場地平面布置模型,，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理鋼材用量大,、深化設(shè)計(jì)難度大應(yīng)用BIM三維技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)并出圖最優(yōu)方案的篩選，有明確需求通過施工模擬比選最優(yōu)方案,，進(jìn)行可視化交底設(shè)計(jì)變更數(shù)量多紙面變更與BIM模型同步,，二維三維對比管理質(zhì)量安全管理難度大利用BIM平臺、移動(dòng)終端進(jìn)行現(xiàn)場管理

3.3 團(tuán)隊(duì)組織

在團(tuán)隊(duì)組織方面，項(xiàng)目創(chuàng)新BIM工作室作為項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì),，其中包括項(xiàng)目總工以及各專業(yè)工程師在內(nèi)的10多名技術(shù)人員,，實(shí)現(xiàn)了多部門多專業(yè)的BIM管理模式。除此之外,，由我公司BIM中心牽頭,，組織項(xiàng)目上其他相關(guān)崗位的人員參與BIM培訓(xùn)，現(xiàn)如今項(xiàng)目上80%的人員已具備建模能力,。

3.4 應(yīng)用措施

在BIM三維模型的基礎(chǔ)上,，進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu),、機(jī)電,、裝飾等各專業(yè)深化設(shè)計(jì)，并隨工程進(jìn)展繪制土建,、機(jī)電,、裝修綜合圖，形成深化設(shè)計(jì)BIM模型,，通過各專業(yè)三維圖疊加,、整合，做到三維可視化,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)綜合圖中各專業(yè)之間的錯(cuò),、漏、碰,、缺等問題。通過軟件對三維模型進(jìn)行碰撞檢查,，并根據(jù)BIM模型提供碰撞檢測報(bào)告,，及時(shí)進(jìn)行解決，以實(shí)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)零沖突,、零碰撞,，避免施工過程中的返工、停工等現(xiàn)象發(fā)生,，大大減少設(shè)計(jì)變更,，確保施工進(jìn)度，為業(yè)主節(jié)約投資,。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

4.1 BIM建模

我集團(tuán)公司在投標(biāo)階段,，已經(jīng)使用Revit軟件建立本工程土建模型及部分機(jī)電模型，使用Tekla軟件建立本工程鋼結(jié)構(gòu)模型及深化設(shè)計(jì),?？偘?fù)責(zé)本工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)BIM模型,、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)BIM模型,、機(jī)電深化設(shè)計(jì)BIM模型，并對建筑、結(jié)構(gòu),、機(jī)電專業(yè)的設(shè)計(jì)變更及洽商進(jìn)行模型更新。幕墻,、精裝修等各專業(yè)分包在深化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)建模,，由總包負(fù)責(zé)對各專業(yè)模型進(jìn)行整合及核查，檢查各專業(yè)之間的碰撞問題情況,，對所發(fā)現(xiàn)的問題整理匯總形成碰撞報(bào)告及碰撞跟蹤記錄,，及時(shí)組織業(yè)主、設(shè)計(jì),、專業(yè)承包商等單位對碰撞問題進(jìn)行分析,，根據(jù)討論結(jié)論提出修改建議，各承包商對各自專業(yè)的BIM模型進(jìn)行修改,，對修改后BIM模型復(fù)核通過后最終形成變更決議,。最終，總包負(fù)責(zé)提交竣工BIM模型,。

4.2 BIM技術(shù)應(yīng)用情況

(1)基于BIM技術(shù)的深化設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)管理

為加強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工的協(xié)調(diào),，我們在鋼結(jié)構(gòu)、土方,、機(jī)電,、幕墻、裝修等各專業(yè)都進(jìn)行了深化設(shè)計(jì),。

圖4 本工程通過二三維一體化設(shè)計(jì)模式進(jìn)行地下一層管線碰撞檢查調(diào)整

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì),，由于本工程存在大量的組合梁和組合柱，在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段,，將Revit結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件Tekla以后,，應(yīng)用專業(yè)軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)深化、受力分析,、構(gòu)件優(yōu)化,，對本工程重要節(jié)點(diǎn)部位鋼骨柱、鋼骨梁,，特別是鋼構(gòu)件與土建梁柱相交節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行三維模擬,，然后再將鋼結(jié)構(gòu)深化完成的模型再導(dǎo)入到Navisworks中進(jìn)行碰撞檢查，使鋼結(jié)構(gòu)與機(jī)電,、幕墻及精裝修等專業(yè)之間存在的交叉問題徹底解決,，本工程鋼結(jié)構(gòu)深化模型如圖2所示。

土方開挖深化設(shè)計(jì),，為保證地下室底板澆筑質(zhì)量,，項(xiàng)目采用一次性底板澆筑，但由于原設(shè)計(jì)樁基承臺與筏板及集水坑較為復(fù)雜，所以我們利用BIM模型把復(fù)雜的樁基,、承臺,、筏板、集水坑變得非常直觀,，一目了然,。本工程基礎(chǔ)模型如圖3所示。

圖2 本工程鋼結(jié)構(gòu)深化模型

圖3 本工程基礎(chǔ)深化模型

機(jī)電深化設(shè)計(jì),，采用二三維一體化機(jī)電深化設(shè)計(jì)方式取代傳統(tǒng)機(jī)電深化設(shè)計(jì)模式,。此種方法可以提高效率及準(zhǔn)確度，保證了二維管線綜合排布和三維模型的質(zhì)量,，縮短了工作周期,。本工程通過二三維一體化設(shè)計(jì)模式進(jìn)行地下一層管線碰撞檢查調(diào)整如圖4所示。

幕墻深化設(shè)計(jì),，利用結(jié)構(gòu)模型以及設(shè)計(jì)外輪廓模型建立精細(xì)化的幕墻節(jié)點(diǎn)模型,，通過對節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)確定幕墻深化設(shè)計(jì)方案，然后對整體幕墻系統(tǒng)進(jìn)行建模,。通過模型導(dǎo)出幕墻各構(gòu)件加工圖,、施工圖，結(jié)合數(shù)字化構(gòu)件加工設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)幕墻構(gòu)件預(yù)制的數(shù)字化精確加工,，以保證相應(yīng)部位的工程質(zhì)量，并且大大減少傳統(tǒng)的構(gòu)件加工過程對工期帶來的影響,。本工程幕墻深化模型如圖5所示,。

裝修深化設(shè)計(jì)，依據(jù)深圳平安項(xiàng)目,，制定出本項(xiàng)目的裝修設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),。總包粗裝范圍的隔墻,、吊頂、室內(nèi)抹灰等,，我集團(tuán)公司在BIM模型中進(jìn)行搭建,。本工程精裝模型如圖6所示。

(2)基于BIM技術(shù)的施工組織設(shè)計(jì)驗(yàn)證

通過建立BIM模型,，運(yùn)用BIM4D動(dòng)態(tài)管理技術(shù),，將BIM模型與工程施工進(jìn)度計(jì)劃鏈接起來，使工程施工進(jìn)度通過4D動(dòng)態(tài)模擬形式展現(xiàn)出來,。對重點(diǎn)施工方案和關(guān)鍵部位的施工工藝,、工序借助BIM模型進(jìn)行模擬和分析，優(yōu)化施工方案及施工工藝，從而選擇最佳的施工方案,，提高方案的可行性,。本工程鋼結(jié)構(gòu)連橋吊裝模擬如圖7所示。

現(xiàn)場平面布置動(dòng)態(tài)管理,，通過4D施工進(jìn)度模擬軟可實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場平面布置的動(dòng)態(tài)模擬,，有助于施工現(xiàn)場的有效管理。本工程平面布置動(dòng)態(tài)管理如圖8所示,。

(3)基于BIM技術(shù)的數(shù)字化測量三維掃描

數(shù)字化測量機(jī)器人的應(yīng)用,，在建立BIM模型之后，可通過Trimble公司生產(chǎn)的具備伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng),、無線數(shù)據(jù)傳輸,、無線操控功能的放樣機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場BIM三維精確放樣，增強(qiáng)放樣的直觀性,。

三維數(shù)字掃描應(yīng)用,，采用三維數(shù)字化掃描技術(shù)，待鋼構(gòu)件加工完成后,，采用激光掃描儀對鋼構(gòu)件分段掃描,，通過掃描生成的點(diǎn)云模型在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬拼裝，代替工廠實(shí)體預(yù)拼裝,，用以檢查構(gòu)件加工精度,，實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件加工質(zhì)量的預(yù)控。待鉸接部位安裝完成后,，再對現(xiàn)場實(shí)體進(jìn)行掃描,，為幕墻、精裝修等后續(xù)工序提供現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù),。

圖5 本工程幕墻深化模型 圖6 本工程精裝模型

圖7 本工程鋼結(jié)構(gòu)連橋吊裝模擬 圖8 本工程平面布置動(dòng)態(tài)管理

圖9 移動(dòng)端實(shí)施瀏覽包含信息鏈接的模型

(4)基于BIM技術(shù)的現(xiàn)場質(zhì)量安全管理

以Navisworks作為平臺,，把現(xiàn)場的照片、資料,、網(wǎng)頁等多種形式整合到模型內(nèi),。并通過移動(dòng)端，在現(xiàn)場試試瀏覽模型,，對比現(xiàn)場施工狀況,，快速判斷問題所在。并按照劃分施工段原則建立模型,，結(jié)合階段性施工進(jìn)展,，在Navisworks中漫游檢查識別施工危險(xiǎn)源，預(yù)先進(jìn)行洞口標(biāo)記,，將更多的時(shí)間用于安全風(fēng)險(xiǎn)的評估與措施的制定,。移動(dòng)端實(shí)施瀏覽包含信息鏈接的模型如圖9所示,。

(5)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理平臺系統(tǒng)

基于BIM平臺的文檔管理及各專業(yè)模型數(shù)據(jù)協(xié)同，本工程使用BIM信息管理平臺,，將參建各方的相關(guān)人員納入到平臺中,，實(shí)現(xiàn)會(huì)議信息發(fā)布、往來函件記錄,、施工圖紙管理等功能,。同時(shí)利用BIM協(xié)同平臺，各專業(yè)的BIM模型更新后及時(shí)上傳到平臺上,，并發(fā)布模型更新修改信息,，供其他專業(yè)相關(guān)人員重新加載后使用，減少模型的構(gòu)件重復(fù)搭建,，提高工作效率,，加強(qiáng)不同專業(yè)之間的溝通協(xié)作。

5 結(jié)語

本工程在設(shè)計(jì)階段,、深化設(shè)計(jì)階段,、現(xiàn)場施工階段均應(yīng)用了BIM技術(shù)，并成功地應(yīng)用了PW專業(yè)協(xié)同平臺和普華信息管理平臺,，有效地提升了管理水平,，節(jié)約了項(xiàng)目成本，提高了溝通效率,。同時(shí),，我司還與天寶公司合作，加入了AR技術(shù)以及無人機(jī)技術(shù),，有效地控制施工進(jìn)度,，加強(qiáng)現(xiàn)場管理。BIM是社會(huì)信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物,，是實(shí)現(xiàn)建筑信息化的必要途徑,，隨著大型復(fù)雜建筑項(xiàng)目的興起以及BIM應(yīng)用軟件的不斷完善，越來越多的項(xiàng)目參與方在關(guān)注和應(yīng)用BIM技術(shù),，使用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理的涵蓋范圍和領(lǐng)域也越發(fā)廣泛,。相信隨著BIM相關(guān)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，其將更加深遠(yuǎn)地影響建筑業(yè)的各方面[5],。

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The Application of BIM in the Project of Ping′an International Finance Center South Tower Construction Management

Cai Lianwei,， Xu Zihao,， Zhu Jin， Guo Ruifeng,， Lin Lisi,， Jiang Yueju

(China Construction First Division Group Construction & Development Co.， Ltd.,， Beijing 100102,， China)

Abstract：With the rapid growth of economy and the progress of science and technology，modern information technology has been widely used in industrial production as well as daily life.The projects of super high-rise buildings involve large investment,，long period of construction,，participation of numerous contractors and complexity in construction management.In the principal contract management，the traditional way of information communication and management couldn′t meet the requirements.As principal contractor, we adopted the BIM methodology to help us to manage the complexity.This paper takes the project of South Tower,，Pingan International Finance Center as case study.It describes the initial phase of the BIM organization and planning,，the construction of the BIM application environment and the application of BIM technology in the high-rise construction management.It demonstrates how the management challenges were met through the integration of design and construction with BIM based solutions.

Key Words：High-rise Buildings； Building Information Modeling Technology,； Construction Management

【作者簡介】蔡連偉(1989-),，男，助理工程師,，中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司,，主要研究方向：BIM與施工管理； 許子豪(1993-),，男,，助理工程師，中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司,，主要研究方向：BIM與施工管理,； 諸 進(jìn)(1980-)，男,，工程師,，中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司，主要研究方向：BIM與施工管理,； 郭瑞峰(1990-),，男，助理工程師,，中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司,，主要研究方向：BIM與施工管理。

【中圖分類號】TU17

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1674-7461(2017)01-0035-05