張建平：上海國際金融中心項目全生命期BIM應(yīng)用研究和實踐

◎ 本刊記者 孫璟璐

上海國際金融中心（以下簡稱上海中心）地處上海浦東新區(qū)竹園公園商貿(mào)A-1、A-2、A-3地塊，總占地面積5萬多平方米，總建筑面積為51萬多平方米，總造價數(shù)十億元。上海中心項目地面有三個單位，分別有三個塔樓，并用40到60米高度的連橋把三個塔樓連成一體。

上海中心的三個業(yè)主在建設(shè)初期就擬定了建設(shè)規(guī)則，要求統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理，為此他們成立了竹園建設(shè)有限公司。同時，上海中心的業(yè)主要求做到低碳經(jīng)濟、綠色建筑、綠色施工的理念。由于上海中心的設(shè)計要求高、施工難度大以及運營管理面臨挑戰(zhàn)，整個項目又有諸多用途，包括交易大廳、上市儀式中心、國際媒體中心、金融劇院、數(shù)據(jù)機房等，因此需要有先進的技術(shù)作為支撐，利用BIM進行項目的全生命期管理。

目前，從工程建設(shè)行業(yè)不同的角度出發(fā)對BIM的理解是多樣的。美國國家標準技術(shù)研究院對于BIM的解釋是，BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的共同數(shù)據(jù)模型，對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達。清華大學(xué)土木工程系教授張建平對記者說：“由此可見，3D模型并不等于BIM，BIM要大于3D模型和數(shù)據(jù)，僅僅是模型加數(shù)據(jù)的組合方式也不能夠表達項目全生命期的過程，所以說BIM的內(nèi)涵一定是能夠連接建筑生命周期不同階段的數(shù)據(jù)，以及它整個形成的過程和這個過程所需要的資源。”

BIM的對象是智能的，是可識別的，它應(yīng)該有嚴謹?shù)墓こ踢壿嬯P(guān)系，才能夠支持項目的全生命周期完整的描述，同時可被建筑項目各參與方普遍使用。清華大學(xué)的研究團隊是我國BIM技術(shù)和IFC標準最早研究者之一，曾組織完成了國家“十五”、“十一五”以及國家自然科學(xué)基礎(chǔ)項目等十幾項相關(guān)課題的研究，在其理論技術(shù)研究、標準編制、軟件開發(fā)及應(yīng)用方面具有豐富的工作積累和研究成果。目前，清華大學(xué)對于建筑施工階段的BIM應(yīng)用研究，在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位，所開發(fā)的“基于BIM的工程項目4D動態(tài)管理系統(tǒng)”，已成功應(yīng)用于國家體育場、青島海灣大橋、廣州西塔、昆明新機場等大型工程項目，并取得了顯著的成效。曾獲2009、2010年華夏建設(shè)科技一等獎。

項目建設(shè)單位與清華大學(xué)簽訂合作框架協(xié)議，由清華大學(xué)作為BIM項目研發(fā)團隊，來支持項目全生命周期的設(shè)計、施工、運營各階段的BIM應(yīng)用。在清華大學(xué)整個的研究過程中，首先對項目的特點，以及項目的實際需求做了深入的調(diào)研，在此基礎(chǔ)上提出了上海中心項目全生命期BIM實施整體方案，并開發(fā)適用于項目建設(shè)和管理的基于BIM全生命期信息化管理系統(tǒng)。在設(shè)計階段主要是基于建筑的分析，以及對人流的疏散和交通的模擬；在施工階段主要是基于清華大學(xué)的研究成果，進行施工動態(tài)管理和BIM施工項目綜合管理；在運維階段主要進行物業(yè)、資產(chǎn)管理，樓宇設(shè)備集成及監(jiān)控，運營能耗和節(jié)能監(jiān)控，以及健康監(jiān)測等等。

另外，清華大學(xué)對整體實施方案軟件的總體結(jié)構(gòu)也進行了策劃。在設(shè)計階段應(yīng)用了商用軟件，還有各種性能軟件；在施工階段主要是以清華大學(xué)管理系統(tǒng)為主；在運維階段，智能運維管理系統(tǒng)由清華大學(xué)來定制開發(fā)，底層開發(fā)一個BIM的開發(fā)管理平臺，對BIM的核心數(shù)據(jù)進行綜合管理。“對于這個實施方案的技術(shù)架構(gòu)清華大學(xué)也進行了嚴格的設(shè)定，從目前運維來看還是可行的。”張建平介紹到。目前所有數(shù)據(jù)源都是開放的，通過BIM的接口以及交換引擎，能夠?qū)哂蠭FC格式的數(shù)據(jù)和非IFC格式的數(shù)據(jù)通過接口轉(zhuǎn)換引擎，然后轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)城，數(shù)據(jù)城以BIM數(shù)據(jù)為核心，同時對非結(jié)構(gòu)化的信息都可以進行存儲和管理。其中，非結(jié)構(gòu)化的信息主要是一些文檔、圖片，還有視頻等信息。

實施方案的模型層基于自主開發(fā)的平臺層。平臺層是BIM數(shù)據(jù)集成和管理平臺。BIM數(shù)據(jù)集成平臺是國家“十一五”研究成果，這個平臺支持從BIM數(shù)據(jù)庫里能夠面向運用提取和集成專業(yè)的子信息模型，同時子信息模型能夠支持不同的BIM應(yīng)用軟件的運行，包括施工階段的施工過程模擬、優(yōu)化、進度和資源場地管理，還有安全與沖突分析以及項目管理等。

在研發(fā)內(nèi)容方面，首先自主開發(fā)了BIM綜合管理信息平臺，同時進行了數(shù)據(jù)的集成，這個平臺主要的研發(fā)思路就是能夠把BIM模型從規(guī)劃、設(shè)計階段到施工階段再到運維階段，隨著工程的進展不斷地去積累、集成，最終形成項目全生命周期完整的模型，并在總模型中實現(xiàn)提取和創(chuàng)建子模型的功能。此外，根據(jù)項目管理的實際需求，定制研發(fā)基于BIM的項目綜合管理系統(tǒng)，它直接操作BIM模型的管理系統(tǒng)，可以在客戶端和服務(wù)器上運行。

對于基于BIM的智能運營管理系統(tǒng)，清華大學(xué)已經(jīng)有了一些很好的積累，而且也做了系統(tǒng)的設(shè)計，這個系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)是幾年前和香港理工大學(xué)合作的，目前正在進行研究開發(fā)。由于上海中心是建設(shè)方，它下設(shè)的施工方各方都需要遠程進行信息化管理。張建平表示：“我們把在遠程、瀏覽器所有輸出的數(shù)據(jù)里，能夠?qū)崟r和BIM模型準確地關(guān)聯(lián)，所有遠程的數(shù)據(jù)可以更改模型，更改管理的數(shù)據(jù)，然后做到實時相互的反饋。也就是說，我們基于網(wǎng)絡(luò)項目的管理軟件，它具有了BIM運行的功能。”

項目全生命期BIM應(yīng)用整體實施方案，包括規(guī)劃目標、理念知識、團隊組織、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用機制等等。首先是進行BIM的建模，BIM的建模分為四個階段，分別是設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段、施工階段、竣工階段。應(yīng)用的策略是按照設(shè)計、施工、運營階段循序漸進。流程是先設(shè)計方，再是BIM團隊、主體方，然后在內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)進行運營。在工程設(shè)計BIM應(yīng)用方面，利用BIM對地下車道模擬方案進行修改，做出日照的分析以及消防的模擬分析；同時，應(yīng)用BIM進行機電綜合的碰撞監(jiān)測，形成主體結(jié)構(gòu)的三維漫游。在工程施工BIM應(yīng)用方面，軟件結(jié)構(gòu)分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。

在項目施工階段，運用BIM可以實施方案比選，而且可以進行施工進度的4D顯示。同時施工進度控制可在Project中進行修改，并對施工信息進行動態(tài)查詢及管理，選取施工對象并查看，也可以對施工信息進行查詢。以度樁基信息查詢?yōu)槔肂IM可以查看設(shè)計信息還有質(zhì)量信息等。此外，BIM在施工階段還可以進行進度的追蹤分析以及進行進度的修改，也可以進行過程的可視化模擬，模擬的時候所有施工的狀態(tài)將在下面顯示出來。

利用BIM還可以進行動態(tài)的資源管理，因為有模擬，所有的工程量都可以自動計算和查詢，同時工程量是在任何一個時間段指定任何一個WBS節(jié)點，3D施工段或構(gòu)建的工程量，并以圖表形式提供工程量完成情況的統(tǒng)計和分析。此外，資源的消耗統(tǒng)計和分析以及成本的查詢和分析，也可以運用BIM隨著進度進度款支付憑據(jù)分析，同時場地的管理，場地所有的設(shè)施都能夠和進度、資源相關(guān)聯(lián)。

BIM還可以應(yīng)用在4D的安全分析上進行沖突的分析和預(yù)警、預(yù)報，以及空間的碰撞監(jiān)測；還可以進行基于過程模擬和資源優(yōu)化的施工管理。目前，上海中心項目的綜合管理系統(tǒng)，已經(jīng)實現(xiàn)的業(yè)務(wù)管理、實時控制和角色支持，參與方包括勘探設(shè)計方、施工方等都可以利用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)查詢，從而體現(xiàn)了BIM在項目建設(shè)中運用的價值。