以人為本的“創(chuàng)新思考”

文｜本刊記者 萬曉曦

眾所周知，建筑的建造過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的大型建筑及異形結(jié)構(gòu)建造，建筑難度越來越大，給建筑項(xiàng)目施工方帶來的挑戰(zhàn)也越來越多。傳統(tǒng)的施工方案都是基于二維圖紙以及以往的施工經(jīng)驗(yàn)編制，施工可行性缺少針對(duì)性的模擬。專項(xiàng)施工方案往往都是邊施工邊優(yōu)化，在施工過程中如果遇到問題，再根據(jù)現(xiàn)場情況制定臨時(shí)專項(xiàng)方案，這種模式往往不及時(shí)，而且對(duì)工程工期以及質(zhì)量成本影響較大，如果施工方案存在重大問題，對(duì)項(xiàng)目施工造成的損失是不可估量的。

以無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目是集精品購物、高端餐飲、五星級(jí)酒店和甲級(jí)寫字樓等多功能于一體的現(xiàn)代化城市綜合體，為無錫崇安區(qū)CBD增添一“重量級(jí)”商業(yè)航母，也是無錫市發(fā)展高端服務(wù)業(yè)的重要載體。

項(xiàng)目位于無錫市崇安區(qū)中心位置的東大街地塊，地上建筑面積約24.2萬平方米，地下建筑面積約為13.2萬平方米。項(xiàng)目包括一個(gè)大型高級(jí)購物中心，購物中心共有地上7層，樓高約44米。其中一座辦公樓共有44層（包括裙樓），樓高約250米，另一幢辦公樓共有33層（包括裙樓），樓高約200米。購物中心及兩座辦公樓另設(shè)四層地下室及局部一層地下夾層。

諸多難點(diǎn)亟待攻克

項(xiàng)目業(yè)主對(duì)商業(yè)空間的凈高要求非常嚴(yán)格，尤其對(duì)于地下室及裙樓的商業(yè)空間，地下車庫結(jié)構(gòu)層高4米，梁高1～1.2米，要求凈高2.4米預(yù)留給機(jī)電管線的安裝空間僅為0.4～0.6米。在建筑功能各不相同、結(jié)構(gòu)體系形式多變、管線布置錯(cuò)綜復(fù)雜的情況下，如何合理布置設(shè)備管線以達(dá)到業(yè)主提出的建筑凈高要求，對(duì)于各專業(yè)的設(shè)計(jì)來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)。

該項(xiàng)目合同圖紙中的系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)僅供參考，必須要求施工單位進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)復(fù)核，部分系統(tǒng)無相關(guān)參數(shù)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。由于體量大、專業(yè)多，系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量極大，僅暖通專業(yè)就有近千臺(tái)設(shè)備，如何確保參數(shù)復(fù)核計(jì)算的準(zhǔn)確性和高效率就變得異常困難。

無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目屬于邊設(shè)計(jì)、邊招標(biāo)、邊施工，當(dāng)機(jī)電開始施工，精裝修施工單位還未進(jìn)場，精裝圖紙深化后機(jī)電需根據(jù)變更做相應(yīng)深化，并且建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電原始設(shè)計(jì)圖紙經(jīng)常因業(yè)主的原因變更，設(shè)計(jì)變更貫穿整個(gè)施工過程。每次變更都要對(duì)變更內(nèi)容進(jìn)行深化設(shè)計(jì)并報(bào)業(yè)主、顧問審批通過后才能施工，這對(duì)機(jī)電深化設(shè)計(jì)和施工管理工作造成了很大的困難。

同時(shí)，該項(xiàng)目的機(jī)電專業(yè)系統(tǒng)眾多，有暖通系統(tǒng)，包括通風(fēng)、加壓系統(tǒng)、防排煙、送排風(fēng)、供回水、空調(diào)設(shè)備、中央制冷機(jī)采暖水、風(fēng)閥、鍋爐房等；給排水系統(tǒng)，包括生活給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、污廢水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、室外排水管道；強(qiáng)電系統(tǒng)，包括高低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、漏電報(bào)警、電能監(jiān)控、建筑物防雷、接地低壓及安全措施等；消防系統(tǒng)，包括消火栓、噴淋、自動(dòng)水泡、防火卷簾、消防火災(zāi)報(bào)警、防排煙控制；弱電系統(tǒng)，包括公共廣播系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、無線巡更系統(tǒng)、停車庫管理系統(tǒng)、能源計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。各系統(tǒng)管線分布密集，各專業(yè)、各工種交叉施工協(xié)調(diào)難度很大，項(xiàng)目各參與方協(xié)調(diào)配合困難。

無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目總建筑面積22萬平方米，從土建移交工作留給機(jī)電開始實(shí)際施工的時(shí)間只有9個(gè)月，如此短的施工時(shí)間，這么大的施工量，用傳統(tǒng)的現(xiàn)場制作安裝的施工方式很難保證按期完工。

創(chuàng)新技術(shù)解決復(fù)雜問題

通過對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用與研究，無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于BIM技術(shù)的大型復(fù)雜機(jī)電工程精細(xì)化施工關(guān)鍵技術(shù)，解決大型復(fù)雜機(jī)電工程精細(xì)化施工主要面臨的問題。解決項(xiàng)目難題的同時(shí)，提升建筑企業(yè)的科技創(chuàng)新能力和施工管理水平，推動(dòng)整個(gè)企業(yè)乃至全行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

在這類大型復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)備管線的布置由于系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的情況，給施工帶來麻煩，影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工或浪費(fèi)甚至存在安全隱患。采用三維可視技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，基于傳統(tǒng)CAD平臺(tái)的二維設(shè)計(jì)，使用平、立、剖等視圖的方式表達(dá)和展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)成果為一張張的平面圖，并不直觀，工程中的綜合管線只有等工程完工后才能呈現(xiàn)出來，而采用三維可視化技術(shù)可以使工程完工后的狀貌在施工前就呈現(xiàn)出來，表達(dá)上直觀清楚。模型均按真實(shí)尺度建模，傳統(tǒng)表達(dá)予以省略的部分，例如管道保溫層、支吊架等都可以得到展現(xiàn)，從而將一些看上去沒問題，而實(shí)際卻存在的深層次問題暴露出來。

傳統(tǒng)的二維圖紙往往不能全面反映個(gè)體、各專業(yè)各系統(tǒng)之間的碰撞可能，同時(shí)由于二維設(shè)計(jì)的不可預(yù)見性，也使設(shè)計(jì)人員疏漏掉一些管線碰撞的問題。而利用BIM技術(shù)可以在管線綜合平衡設(shè)計(jì)時(shí)，利用其碰撞檢查的功能，將碰撞點(diǎn)盡早地反饋給設(shè)計(jì)人員，與業(yè)主、顧問進(jìn)行及時(shí)的協(xié)調(diào)溝通，在深化設(shè)計(jì)階段盡量減少現(xiàn)場的管線碰撞和返工現(xiàn)象。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請單，同時(shí)也大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長和工期延誤。

無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目還對(duì)凈高控制技術(shù)進(jìn)行了研究，通過建立一個(gè)標(biāo)高檢查過濾器，依據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)管線的最低標(biāo)高要求，設(shè)置過濾器所顯示的顏色，應(yīng)用過濾器后低于設(shè)置標(biāo)高的管線即會(huì)通過相應(yīng)的顏色顯示出來；或建立一個(gè)天花板平面，按要求設(shè)置好天花板標(biāo)高，通過碰撞檢查功能檢查天花板跟相關(guān)機(jī)電管線之間的碰撞結(jié)果，就可以查找到不滿足凈高要求的位置。通過這些手段，大量地節(jié)省了人工排查的時(shí)間，提高了綜合排布的效率。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步開發(fā)了提高深化設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的輔助軟件。由于需要對(duì)各個(gè)專業(yè)進(jìn)行全面建模，因此工作量很大，如何提高建模的效率與精確度，是必須面對(duì)的一個(gè)問題。

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)的計(jì)算分析始于20世紀(jì)60年代，甚至更早，早已形成成熟的理論支持，開發(fā)出豐富的工具軟件。但是在CAD時(shí)代，無論什么樣的分析軟件都必須通過手工的方式輸入相關(guān)數(shù)據(jù)才能開展分析計(jì)算，而操作和使用這些軟件不僅需要專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過培訓(xùn)才能完成，同時(shí)由于設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，造成原本就耗時(shí)耗力的數(shù)據(jù)錄入工作需要經(jīng)常性的重復(fù)錄入或者校核，導(dǎo)致包括建筑能量分析在內(nèi)的建筑物理性能化分析通常被安排在設(shè)計(jì)的最終階段，成為一種象征性的工作，使設(shè)計(jì)與分析計(jì)算之間嚴(yán)重脫節(jié)。基于上述傳統(tǒng)方法所帶來的的痛點(diǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出基于BIM技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)自動(dòng)計(jì)算方案。運(yùn)用BIM技術(shù)繪制好機(jī)電系統(tǒng)的模型，接下來只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可以讓BIM應(yīng)用軟件自動(dòng)完成復(fù)雜的計(jì)算工作。原本需要專業(yè)人員花費(fèi)大量時(shí)間輸入大量專業(yè)數(shù)據(jù)的過程，如今可以自動(dòng)完成，這大大降低了計(jì)算分析的周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量與可靠性。模型如有變化，計(jì)算結(jié)果也會(huì)關(guān)聯(lián)更新，從而為設(shè)備參數(shù)的選型提供正確的依據(jù)。

應(yīng)用BIM技術(shù)后，深化設(shè)計(jì)人員能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設(shè)計(jì)能力和工作效率。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的返工，更大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)混亂造成的成本增長和工期延誤。

根據(jù)項(xiàng)目業(yè)主的反饋，在濟(jì)南恒隆項(xiàng)目中每層大概有20多處碰撞問題需要返工，無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目因幕墻、精裝修沒用BIM技術(shù)，所以每層因配合精裝修的原因大概三到四處。BIM技術(shù)減少了因碰撞和安裝工序不合理返工，節(jié)約了大量成本。

同時(shí)，無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目通過利用BIM技術(shù)對(duì)水管、風(fēng)管、母線、橋架等的路由及尺寸進(jìn)行優(yōu)化，找出最短的路由、最優(yōu)的尺寸，節(jié)省了材料，降低了成本。利用BIM模型計(jì)算出精確的材料需用計(jì)劃，并進(jìn)行精確地放樣下料，控制材料損耗，避免了材料浪費(fèi)。

當(dāng)然，施工單位的優(yōu)勢不是軟件開發(fā)，而在于對(duì)自身業(yè)務(wù)需求的理解。對(duì)于BIM技術(shù)本身而言，它只是一種先進(jìn)的工作方法，并不能解決施工工作遇到的所有問題。所以對(duì)于施工單位而言，需要適度的運(yùn)用新技術(shù)、新方法，結(jié)合自己的專業(yè)判斷完成項(xiàng)目。