BIM技術(shù)在高鐵站房裝飾裝修中的應(yīng)用研究

■ 韓少帥 孫喜亮 溫國威

BIM技術(shù)在高鐵站房裝飾裝修中的應(yīng)用研究

■ 韓少帥 孫喜亮 溫國威

利用3D建模技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)將建筑工程構(gòu)建成具有4D結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的工程數(shù)字化模型，數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級，降低后期運(yùn)營維修成本。利用BIM云平臺實(shí)現(xiàn)對裝飾裝修工程量概算和成本控制，形成以BIM為核心的項(xiàng)目管理流程體系。通過對重大施工方案三維模擬，模擬出不同施工方案下的施工風(fēng)險(xiǎn)及施工成本最優(yōu)方案，在保證施工安全、質(zhì)量的前提下縮短工期。利用三維模型對現(xiàn)場工人三維技術(shù)交底，實(shí)現(xiàn)建筑圖紙的集成化和可視化，提高讀圖效率。

BIM；項(xiàng)目管理流程；模型構(gòu)件級；模擬施工；三維交底

1 基于BIM的裝飾深化設(shè)計(jì)應(yīng)用及優(yōu)勢

1.1 傳統(tǒng)做法

裝飾裝修施工階段，較大型的工程會(huì)采用3DS MAX等軟件建立局部模型渲染建筑效果，此模型不具有實(shí)時(shí)性，可能出現(xiàn)建筑效果與實(shí)際圖紙不匹配的問題。大多數(shù)建筑施工還必須依靠復(fù)雜的二維圖紙，尤其在裝飾裝修施工過程中，采用二維圖紙的表現(xiàn)形式容易出現(xiàn)局部位置表達(dá)沖突、標(biāo)高標(biāo)注不明確、雙向錯(cuò)臺等問題。

1.2 基于BIM模型施工技術(shù)優(yōu)勢

裝修采用全BIM模型，可以保證任意時(shí)刻從任意位置展示建筑效果，并且因?yàn)槟Ｐ途邆鋵?shí)時(shí)更新特性，保證了模型效果與藍(lán)圖做法的一致性。三維展示細(xì)部節(jié)點(diǎn)，減少施工過程中容易出現(xiàn)的標(biāo)高錯(cuò)漏、局部錯(cuò)層、節(jié)點(diǎn)丟失等問題，通過三維交底直接面向施工工人，簡明易懂的展示節(jié)點(diǎn)做法，方便工人理解施工過程。優(yōu)化施工工期的同時(shí)，保證施工質(zhì)量。

2 組織實(shí)施狀況

2.1 工程概況

新建烏魯木齊新客站站房、雨棚及相關(guān)工程為蘭新第二雙線工程重要的配套工程，同時(shí)也是提高樞紐客運(yùn)能力、整合客運(yùn)布局的重要工程。工程位于烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)既有二宮火車站站址處，由主站房和站臺雨棚組成。

烏魯木齊新客站建筑豎向分為地上2層、地下1層。地上第1層層高為9．75 m，第2層凈高為25 m，作為進(jìn)站、候車廳及辦公、商業(yè)用房；地下1層為出站層，層高為10．8 m。站房順軌向?qū)挾?58 m，柱網(wǎng)間距22 m，垂直軌道方向?qū)?01 m，柱網(wǎng)間距21 m；進(jìn)站大廳及高架候車大廳空間開闊、現(xiàn)代簡潔。

站房屋蓋為大跨拱形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，屋蓋最高點(diǎn)標(biāo)高為41 m。站臺雨棚對稱布置于站房兩側(cè)。站房總建筑面積約10萬m2，無柱站臺雨棚結(jié)構(gòu)覆蓋面積58 224 m2，站房屋面投影面積61 553 m2。

2.2 BIM組織及服務(wù)內(nèi)容

建筑施工階段基于BIM應(yīng)用的研究依托于烏魯木齊新客站站房、雨棚及相關(guān)工程展開，通過模型建立、平臺搭建、平臺運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)指導(dǎo)建筑施工，形成基于BIM技術(shù)的全新項(xiàng)目管理流程。

2.2.1 物資計(jì)劃申請流程

通過BIM模型準(zhǔn)確計(jì)算工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)對工程現(xiàn)場實(shí)際主材用量事前控制，節(jié)約材料用量。先由各工區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人提出物資月計(jì)劃，經(jīng)過BIM小組成員核算，如無問題則交由物資部分期控制采購；如有問題則反饋給工區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人重新核對。基于BIM的物資計(jì)劃申請流程見圖1。

2.2.2 設(shè)計(jì)變更流程

通過BIM模型提前將設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及缺陷與設(shè)計(jì)人員溝通，及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。設(shè)計(jì)變更流程見圖2。首先由工程部提供設(shè)計(jì)變更、方案變更等；然后由BIM小組成員在模型上進(jìn)行分析確認(rèn)是否可行，并反饋給工程部，由工程部長簽字確認(rèn)；最后交至項(xiàng)目總工程師處，報(bào)設(shè)計(jì)院出設(shè)計(jì)變更方案。

2.2.3 材料加工流程

為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理，需控制好材料加工損耗率。首先由作業(yè)隊(duì)長提交結(jié)算申請單，經(jīng)技術(shù)員復(fù)核后，由BIM小組成員進(jìn)行符合，確定損耗率，在工程部、物資部確認(rèn)后，由合約部進(jìn)行結(jié)算。材料加工具體流程見圖3。

2.2.4 項(xiàng)目工程量結(jié)算

在結(jié)算審計(jì)階段，運(yùn)用BIM模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，輔助結(jié)算審計(jì)，對內(nèi)確保材料使用量不超過模型計(jì)算量，對外確保結(jié)算量不低于模型量，確保工程結(jié)算效益。項(xiàng)目工程量結(jié)算具體流程見圖4。

3 基于BIM技術(shù)的裝飾深化設(shè)計(jì)應(yīng)用內(nèi)容

3.1 項(xiàng)目BIM管理平臺應(yīng)用內(nèi)容

利用各個(gè)軟件組建的模型導(dǎo)入BIM協(xié)同管理平臺（專用新客站BIM服務(wù)器），結(jié)合導(dǎo)入的施工圖紙、施工日志等，落實(shí)基于BIM的軟件管理流程。

通過BIM平臺搭設(shè)、運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)從圖紙到模型的對應(yīng)鏈接。通過將工程施工過程技術(shù)指導(dǎo)、材料進(jìn)場計(jì)劃、機(jī)械進(jìn)場計(jì)劃、現(xiàn)場勞動(dòng)力情況等信息實(shí)時(shí)整合，形成工程施工過程中具備及時(shí)性、準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性的云端大數(shù)據(jù)。同時(shí)，項(xiàng)目管理人員改變工程信息獲取途徑，所有工程信息都通過BIM平臺實(shí)時(shí)獲取，保證工程信息準(zhǔn)確、快速傳遞給項(xiàng)目管理人員，切實(shí)提高項(xiàng)目管理效率。

通過將工程信息云端整合，利用云平臺搭載過程模型，實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度模擬。從整個(gè)項(xiàng)目著手對施工人員、機(jī)械、材料、資金情況進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，最大化資源利用率，節(jié)約施工成本。

3.2 站房結(jié)構(gòu)（及裝飾深化設(shè)計(jì)）、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)模型綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)

新客站工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)變化多、施工難度大，從設(shè)計(jì)階段開始就不可避免地面臨結(jié)構(gòu)、安裝、裝飾標(biāo)高統(tǒng)一問題。通過將三者建立的深化設(shè)計(jì)模型整合，從Navisworks軟件中導(dǎo)出碰撞檢測報(bào)告（見圖5），提前發(fā)現(xiàn)、改正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，減少因缺少專業(yè)協(xié)調(diào)造成的工期延誤、返工等。實(shí)際施工應(yīng)用中證明此項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)用效果顯著。

由圖5可知，站房局部碰撞點(diǎn)會(huì)高亮顯示。通過逐項(xiàng)檢查該工程碰撞內(nèi)容，在優(yōu)化安裝專業(yè)管線排布的同時(shí)，確定裝飾吊頂封板標(biāo)高。

3.3 利用BIM三維效果對重要建筑方案修改完善及選定樣板

新客站站房建設(shè)施工工藝復(fù)雜、施工難度大，進(jìn)入裝飾裝修階段后，裝飾材料影響最后的建筑效果。作為省級高鐵站房，建筑表現(xiàn)效果尤為重要。

本工程得利于全過程BIM技術(shù)的應(yīng)用，通過深化設(shè)計(jì)后的裝飾BIM模型實(shí)時(shí)修改，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)三維效果及時(shí)渲染，通過不斷參照修改意見，快速高效地確定了最終建筑造型方案（見圖6）。

建筑裝飾施工遵循樣板引路的指導(dǎo)方針。落實(shí)到新客站工程中，要實(shí)現(xiàn)裝修樣板引路困難重重。首先，高鐵站造型復(fù)雜，裝飾樣板無法觸及邊邊角角；其次，高鐵站施工工期緊張，取消部分樣板施工過程可以有效壓縮工期。

結(jié)合BIM強(qiáng)大的三維表現(xiàn)能力，在局部位置進(jìn)行三維模型渲染代替裝飾樣板施工，減少樣板施工過程，方便設(shè)計(jì)、業(yè)主單位對裝飾樣式的修改。通過新客站局部位置的實(shí)踐，取得了良好的收益，保證了最終建筑效果（見圖7）。

3.4 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維演示及現(xiàn)場三維交底

室內(nèi)裝飾裝修藍(lán)圖中存在大量細(xì)部節(jié)點(diǎn)亟待優(yōu)化完善，傳統(tǒng)二維圖紙容易出現(xiàn)標(biāo)高沖突、細(xì)部節(jié)點(diǎn)優(yōu)化不到位的問題，施工過程中會(huì)造成工期延誤、返工等。通過基于BIM的裝修深化設(shè)計(jì)模型，逐一細(xì)節(jié)精確把控，與以往工程對比有效縮減了施工工期。模型細(xì)度達(dá)到構(gòu)件級使實(shí)際施工過程中工序銜接中的問題進(jìn)一步暴露，技術(shù)人員提前準(zhǔn)備，提前與設(shè)計(jì)人員溝通修改方案，進(jìn)一步優(yōu)化施工流程，避免工人窩工、返工等，提高了施工效率。

三維交底首先由工程部根據(jù)具體施工節(jié)點(diǎn)提出需交底的區(qū)域及部位，BIM小組成員建立該部位或區(qū)域模型，交至各工區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人，輔助現(xiàn)場進(jìn)行三維技術(shù)交底。三維交底具體流程見圖8。

利用目前新興的基于BIM的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，運(yùn)用基于平板電腦、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備開發(fā)的軟件，將圖紙模型轉(zhuǎn)化為三維模型進(jìn)行交底，施工人員可以現(xiàn)場翻閱，簡單易用，提高了現(xiàn)場施工效率。三維交底具體操作演示見圖9。

4 BIM技術(shù)發(fā)展趨勢

通過建立建筑信息模型，實(shí)施項(xiàng)目的數(shù)字化安全管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理和經(jīng)濟(jì)管理。技術(shù)方面包含有深化設(shè)計(jì)、進(jìn)度管理、工作面管理、圖紙管理、場地管理、管線和構(gòu)件碰撞檢查及運(yùn)營維護(hù)等；經(jīng)濟(jì)方面包含工程量計(jì)算、預(yù)算管理、合同管理、成本管理和勞務(wù)管理等。BIM平臺可優(yōu)化各專業(yè)間的工作界面，提高管理效率，優(yōu)化管理流程，增強(qiáng)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制能力，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

BIM技術(shù)發(fā)展趨勢：

（1）以移動(dòng)技術(shù)獲取數(shù)據(jù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)智能終端的普及，可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間獲取信息。而在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，將會(huì)看到很多承包商為自己的工作人員配備這些移動(dòng)設(shè)備，在工作現(xiàn)場就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）數(shù)據(jù)的暴露。可以把監(jiān)控器和傳感器放置在建筑物的任何一個(gè)地方，針對建筑內(nèi)的溫度、空氣質(zhì)量、濕度進(jìn)行監(jiān)測。再加上供熱信息、通風(fēng)信息、供水信息和其他控制信息，這些信息匯總后，設(shè)計(jì)師就可以對建筑現(xiàn)狀有一個(gè)全面充分的了解。

（3）未來還有一個(gè)最為重要的概念——云端技術(shù)，即無限計(jì)算。不管是能耗還是結(jié)構(gòu)分析，針對一些信息的處理和分析都需要利用云計(jì)算強(qiáng)大的計(jì)算能力。甚至渲染和分析過程可以達(dá)到實(shí)時(shí)計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)師盡快在不同設(shè)計(jì)和解決方案之間進(jìn)行比較。

（4）數(shù)字化現(xiàn)實(shí)捕捉。通過激光可以對橋梁、道路、鐵路等進(jìn)行掃描，以獲得早期數(shù)據(jù)。不斷有新的算法把激光所產(chǎn)生的點(diǎn)集中成平面或表面，然后放在一個(gè)建模環(huán)境中。因此，可以利用這樣的技術(shù)為客戶建立可視化效果。未來設(shè)計(jì)師可以在一個(gè)3D空間中使用這種進(jìn)入式方式進(jìn)行工作，直觀展示產(chǎn)品開發(fā)的未來。

（5）協(xié)作式項(xiàng)目交付。BIM不但是一個(gè)工作流程，而且是基于改變設(shè)計(jì)方式的一種技術(shù)，改變了整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行施工的方法，是設(shè)計(jì)師、承包商和業(yè)主之間合作的過程，每個(gè)人都有自己非常有價(jià)值的觀點(diǎn)和想法。因此，如果能夠通過分享BIM讓這些人在這個(gè)項(xiàng)目的全生命周期都參與其中，BIM將能夠?qū)崿F(xiàn)其最大的價(jià)值。國內(nèi)BIM應(yīng)用處于起步階段，綠色和環(huán)保等幾乎成為各行業(yè)的通用要求。特別是建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，設(shè)計(jì)師早已不再滿足于完成設(shè)計(jì)任務(wù)，而更加關(guān)注整個(gè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到后期的執(zhí)行過程是否滿足高效、節(jié)能等要求，期待從更加全面的領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值。

韓少帥：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，助理工程師，北京，100142

孫喜亮：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，工程師，北京，100142

溫國威：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，助理工程師，北京，100142

責(zé)任編輯 高紅義

TU248.1；TP39

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1672-061X（2015）06-0056-04