BIM技術在合肥新四中項目施工階段的應用與研究

(安徽國華建設工程項目管理有限公司，合肥 230000)

1 工程概況

1.1 項目簡介

合肥新四中建設工程項目，位于合肥市濱湖區迎淮路與天津路交口，是合肥市為了優化教育結構，緩解該區域板塊高中教育的空白局面，而建設的省級示范高中項目。項目建成后，可容納在校學生4 500余人，可容納寄宿生3 300余人。

項目總用地面積約190畝，總建筑面積129 542m2。其建設內容分為教學區和生活區兩部分，其中教學區包括教學樓、實驗樓、藝術樓、禮堂、圖書行政綜合樓；生活區包括食堂、女生宿舍、男生宿舍(含校醫院)、教師公寓、風雨操場及其他附屬構筑物。圖1為該項目的總體鳥瞰效果圖。

1.2 工程特點和難點

(1)項目社會影響力大，受關注程度高：本項目建成后是該區域板塊中唯一一所省級示范高中，社會關注度高，屬于合肥市重點工程，項目的順利施工必須確保萬無一失；

(2)項目建設標準高，要求嚴：由于是合肥市重點工程，爭創魯班獎是本項目的建設目標之一，項目的質量、進度、安全、資料、成本等各方面管理要求極高；

(3)項目建筑造型豐富復雜，施工技術要求高：該項目建筑風格兼具歐式與徽派元素，包含大量裝飾型構件，對施工的技術要求較高，圖2所示為藝術樓、禮堂效果圖，圖3所示為藝術樓、禮堂的BIM建筑模型；

圖1 項目總體鳥瞰效果圖

圖2 藝術樓、禮堂組團透視效果圖

圖3 藝術樓、禮堂組團BIM建筑模型

2 BIM組織與應用環境

2.1 BIM應用目標

本項目所實施的伴隨項目全施工周期的BIM服務，要求針對不同專業，不同施工階段開展多方面BIM應用，形成由BIM咨詢方指導，施工總包統籌與實施，專業分包配合的BIM實施模式。該項目所有的BIM成果均須以指導現場實際施工為前提，力求通過碰撞與管綜、節點深化、工程量統計、精裝下料、可視化編程、VR安全教育等BIM應用提前發現圖紙問題和施工難點，提高施工質量，加強施工進度和安全管理，降低施工成本，提升項目經濟和社會效益。

2.2 實施方案

(1)編制完善的BIM執行計劃，以便各專業BIM成果的提交節點、成果的質量滿足要求；

(2)制定合理的BIM管理機制，以便能更有效的協調各專業BIM工作的開展；

(3)組織具備多年設計經驗或施工經驗的BIM工程師，開展圖紙消化和會審工作，提前發現設計問題。利用BIM模型直觀地將設計問題展現出來，提高溝通及問題解決的效率；

(4)依據建設方BIM實施要求，組織各專業分包結合本工程特色，編制相應BIM專項方案并按總包要求落實到位；

(5)搭建BIM協同管理平臺，方便各專業分包BIM成果的及時共享與統一歸檔。

2.3 團隊組織

本項目的BIM實施由施工項目經理直接負責，并設立施工BIM負責人具體負責施工單位BIM相關工作。同時BIM咨詢方因為具備設計能力，故特別設立設計項目經理配合BIM項目經理共同完成項目BIM各項工作。項目的BIM實施團隊組織架構如圖4所示。

圖4 BIM實施團隊組織架構圖

2.4 應用措施

以《安徽省建筑信息模型(BIM)技術應用指南》為指導，項目組編制了《合肥新四中項目BIM實施方案》、《合肥新四中建設項目BIM執行標準》，其中，《實施方案》明確了BIM實施各階段項目組工作目標、工作方式，以及各參建單位與BIM相關的權責；《執行標準》則闡明了本工程中BIM的建模范圍、建模規則、命名規則、優化原則等技術規定。

2.5 軟硬件環境

(1)項目BIM軟件環境：模型搭建類軟件包括Autodesk Revit 2016、Tekla、SketchUp 2014，模型應用及效果展示類軟件包括Autodesk Navisworks 2016、Fuzor 2016、Lumion 6.0、Autodesk 3dmax、Dynamo，算量類軟件包括品茗和廣聯達，管理平臺類軟件為魯班BIM系列軟件；

(2)項目BIM硬件環境：本項目購置了10臺配置一流的臺式機用于建模，2臺移動工作站用于外出辦公及匯報展示，1臺服務器(戴爾T630塔式服務器)用于數據存儲及圖形渲染，3個iPad Air 2用于現場查看模型。

3 BIM應用

3.1 BIM建模

本項目利用Revit搭建建筑、結構、機電專業模型，利用Tekla搭建鋼結構模型，利用品茗軟件將BIM模型轉化為算量模型，利用3dmax繪制室內精裝模型。各階段BIM建模深度及成果要求按照項目《實施方案》和《執行標準》執行。

3.2 BIM主要應用情況

(1)三維管線綜合

三維管線綜合的目標是在保證建筑使用功能的前提下，最大程度地減少管線翻折，并優化管線路由。管線初排的成果，經各參建單位認可后，由BIM機電工程師補充支管及支吊架以形成管綜模型，出具圖紙，指導施工。圖5所示為教學樓管線綜合后出具的電氣橋架平面圖。

圖5 管綜后的電氣橋架平面圖(局部)

(2) 鋼節點深化

項目利用Tekla軟件完成風雨操場鋼結構屋面部分的建立，并對鋼結構節點進行深化，以輔助鋼結構加工和現場安裝。 Tekla軟件與Revit軟件的結合應用，使單體結構信息借助三維模型的形式，立體呈現在業主面前。圖6所示是風雨操場鋼結構屋面的整體模型，圖7為部分鋼結構節點深化模型。

(3) 工程量統計

BIM模型和數據的優點之一是可以共享和傳遞，本項目的BIM模型(包括土建、機電專業)搭建完成導入品茗軟件再進行修改和調整成為算量模型，并可迅速統計出混凝土、鋼筋、模板、砌塊等主材及人工等工程量，進而提高項目部成本管控的效率。

圖6 風雨操場鋼結構屋面模型

圖7 部分鋼結構節點深化模型

(4)可視化編程

管線深化模型完成后，在模型中為各類管線增設支吊架，為提高工作效率，BIM工作組以Dynamo插件為主要工具，于此階段引入可視化編程技術，協助吊架排布，圖8所示為項目所應用的吊架自適應排布程序。

圖8 新四中項目吊架自適應排布程序

(5)精裝展示

在傳統領域，純粹使用以3DMAX為代表的可視化制作軟件雖然可以制作出精美的裝修模型，但此類模型僅僅可以滿足業主的視覺預覽需求，而并不具備指導裝修施工的作用。在本項目中，以Revit軟件為工具，BIM土建工程師從各單體中挑取了數個代表性房間來制作包含裝修信息的BIM精裝模型，施工時可借助此模型進行下料統計，同時利用VR設備讓業主提前感受裝修效果。圖9為本項目中藝術樓會議室精裝模型。

圖9 新四中項目會議室精裝模型

(6)VR安全教育

安全無小事。而對于施工單位來說，保證現場人員施工安全的核心是使所有參建人員具備足夠的自我防護意識，以及當險情發生時基本的自救能力。項目組引入VR技術，建立多個事故模擬場景，工程人員只需帶上VR頭盔即可身臨其境般體驗事故帶來的危害，從而加強安全意識。圖10所示是高空墜落場景的VR安全體驗。

圖10 高空墜落場景的VR安全體驗

(7)二維碼應用

施工環境復雜多變，傳統的工程藍圖和資料不宜帶入施工現場，將BIM模型和二維碼技術相結合，使工程相關信息集成至二維碼中，并張貼固定于施工現場，項目人員通過移動端即可掃碼讀取相應圖紙、模型或技術文檔等信息，提高施工效率和質量。圖11為某鋼結構節點二維碼示意圖。

圖11 風雨操場某鋼結構節點二維碼示意

(8)BIM項目管理平臺

項目引入魯班BIM平臺，在線上進行項目管理流程。現場各方管理人員如發現質量、安全問題，均可使用BIM手機端，通過拍照、語音、文字相結合的方式進行精確記錄，及時提交，并可與BIM模型或構件關聯，形成質量、安全任務列表，由責任人落實整改。有效加強質量安全管理水平，提高各方溝通效率，圖12、圖13為本項目中平臺移動端、PC端使用界面。

圖12 平臺移動端使用情況

圖13 平臺PC端使用界面

4 應用效果及效益分析

(1) 施工準備中獲得的效益：雖然傳統的圖紙會審即可處理掉理論設計與實際施工間嚴重的沖突問題，但對于諸如標高錯漏、位置偏移之類的細節問題，施工單位往往也是在臨近施工前夕才能發現。BIM三維模型的建立，相當于工程預施工，原本受時間限制而在圖紙會審前被忽略的小問題得到提前發現和解決。

(2) 施工過程中獲得的效益：整個施工過程中，BIM工作的開展及成果的上傳均是基于具有強大數據處理能力的BIM云平臺。施工現場中出現的各類問題，借助移動端，由對應工序的負責人及時傳遞到與該問題節點相關的參建人員處，減少了在以往工作流程中交流溝通上的耗時[1]。

(3) 建筑使用階段獲得的效益：根據以往經驗，在建筑投入使用后，對于管線排布復雜段如需進行檢修，檢修人員需先調取該檢修節點涉及到的各專業圖紙及配套資料，經檢查對比，多專業合圖后，方可制定檢修計劃[2]。本項目的竣工模型，是與現場建造實況完全一致的信息模型，調取該模型，可省去圖紙查看核實的時間，大幅提升檢修效率。

5 總結與反思

5.1 創新點

在支吊架的排布工作上，BIM機電工程師借助可視化編程技術，對以Revit為基礎的主流BIM軟件進行二次開發，編制的支吊架自動排布程序，提升工作效率，BIM工作的開展從軟件源頭得到保證。

另外，魯班BIM平臺在本項目的使用是對施工項目管理工作模式的一種創新，這種模式的創新會有一定阻力，但一旦被施工管理人員習慣和接受后，對建筑工程的施工有極大幫助。

5.2 經驗與教訓

近幾年，BIM技術以各種形式、借助各種載體席卷整個建筑行業，在BIM推廣如火如荼的大時代下，BIM應用不能單純追求于建模的精準，也不能僅只著眼于模型之外的拓展應用。三維模型的搭建固然是BIM工作開展的基礎，然而創建精確完善的工程信息數據才是BIM應用的核心。有一種觀點認為，建立建筑信息模型的過程需要耗費更多的人力財力，卻無法帶來足夠的效益，但結合眼下設計周期短，設計費用低的建筑業現況，建立出足夠精細的建筑信息模型可以對設計圖紙進行二次完善，對施工作業面進行優化，隱形提升施工效率、項目精度，這是BIM技術應用的重要價值[3]。