基于BIM平臺的信息化技術在大型城市綜合體施工中的應用

王秋燕

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 項目概況

上海董家渡金融城工程位于上海市核心城區，項目占地總面積為167 500 m2，總建筑面積約1 137 000 m2，涵蓋辦公、酒店、保護建筑、商業、住宅等功能（圖1）。地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，為特大型城市綜合體工程項目。

圖1 項目整體效果圖

2 工程難點及信息化對策

本工程體量極大，并同時涉及超高層建筑施工、超大超深群坑交叉施工、逆作法施工、重要歷史建筑保護等內容，涵蓋專業層面眾多、背景技術復雜，計劃施工工期緊張。

為此，采用BIM技術來輔助管理施工，并明確工作流程和技術目標。

1）施工道路通暢、交通高效是項目順利推進的根本保障，逆作法施工以板代撐，以板代路，其B0板施工進度與場內規劃道路密切相關。同時，本項目超高層順作基坑與超大逆作基坑分段交叉施工，群坑施工工況轉換復雜且頻繁，場地布置要求高、交通組織整體協調難度大。

對策：利用BIM三維可視化特性，配合場布漫游功能真實模擬群坑實時工況，并根據各工況特點分析交通需求及場內道路使用狀態，合理優化施工工況，確保場地內道路滿足施工的實際需求，并配合群坑動態工況優化場地布置，減少不必要的場地翻澆，有效降低相關措施成本。

2）300 m超高層地上結構，涉及土建、復雜鋼結構、幕墻、機電等專業穿插施工的多專業協調施工，總體協調難度大。

對策：利用BIM技術模擬優化安裝順序，達到節約工期、提高施工效率的目的；通過信息化手段提前整合各專業圖紙并進行BIM建模，以分析檢查一結構、二結構、機電等或各專業間的碰撞關系，將各專業間隱藏的問題暴露，并提前制訂解決方案或預留措施。同時通過三維可視化方案交底替代常規平面圖紙交底，有效提高交底質量，避免現場返工現象或影響現場施工進度。同時可利用BIM 5D綜合管理平臺進行輔助項目管理，實現對不同時期進度、物資、商務等重要信息的動態監控，以控制施工進度及施工成本[1]。

3 BIM施工基本應用

3.1 前期施工策劃

利用BIM信息化技術對周邊場地和不同階段的策劃工況創建三維模型，針對不同階段的場布線路進行三維預演、模擬、組織、規劃。

綜合分析各方面施工要素，優化合理配置勞動力及施工機械，全面優化并完善項目施工組織設計和場地布置（圖2）。

圖2 階段場布布置效果

3.2 施工階段應用

3.2.1 優化施工方案

本工程逆作法豎向支撐采用“一柱一樁”形式，地上鋼結構裙房箱型鋼柱以十字鋼板連接一柱一樁鋼管十字槽的形式進行[2]。

通過BIM三維模型建模，針對個別存在施工誤差的連接節點，采取補焊加勁肋的形式進行節點加強，并通過BIM建模及Midas有限元建模計算驗證節點受力可靠，同時直觀地向現場施工交底（圖3）。

圖3 加焊節點模型及有限元計算驗證

3.2.2 施工動畫及重、難點施工工藝模擬

本項目逆作法基坑占地面積28 700 m2，最大挖深達24.0 m，涉及群坑及順逆結合施工，對整體施工進度、逆作法一柱一樁垂直度控制及交底效果要求較高。

通過將已有的土方開挖和結構模型整合，并以施工區域分割，通過施工模擬軟件，導入Project進度計劃文件進行4D施工模擬。直觀地展現施工部署及各區域施工順序，并且查看對比計劃進度和實際進度（圖4）[3]。

采用Revit精確建立三維模型，再用Cinema4D優化渲染、制作深入詳細的動畫模擬。展示了一柱一樁全過程施工工藝，將復雜難懂的操作方法直觀、生動地展現出來，提高交底效果（圖5）。

圖4 地上塔樓結構施工模擬

圖5 一柱一樁施工模擬

3.2.3 復雜節點模型深化

本項目300 m超高層塔樓采用框架核心筒結構形式。在施工前期通過建模發現，部分勁性柱箍筋與其腹板及翼緣碰撞。

綜合考慮施工難易程度和經濟性，決定采用加焊鋼筋連接板和鋼筋接駁器相結合的方式[4]。地下十字型鋼柱和H型鋼柱共計200余根，采用BIM三維參數化建模替代常規CAD平面繪制的方式，通過建立標準的型鋼立柱模型將鋼結構信息參數化，與之連接的鋼筋規格和數量通過既定鋼筋排布公式生成排布，導出二維圖紙，大大提高了深化效率（圖6）。

圖6 型鋼柱與型鋼梁連接節點三維模型

4 BIM平臺應用

項目采用多個BIM軟件平臺，包括廣聯達BIM 5D、建工智慧工地、風險管控系統以及施工安全管理系統。根據各自不同的技術、功能特點，結合項目特點選取并綜合運用。

4.1 廣聯達BIM5D平臺

4.1.1 5D施工模擬

BIM 4D施工模擬是在BIM三維模型的基礎之上將施工進度整合。BIM 5D是在4D基礎上將增加的項目資金信息、施工進度、材料預算、施工組織等關鍵信息集成在一個模型中，并根據施工區域及工況劃分為不同的流水段，最后將施工進度計劃和項目預算清單分別關聯到每一個構件。可實現根據施工階段或者日期即可提取相應的工程量和材料資金信息的操作，做到事前、事中、事后管理，精準把控施工工期及成本（圖7）。

圖7 BIM 5D施工管理

4.1.2 進度控制

在不同的施工流水段內，再次按工序劃分為土方開挖、鋼筋綁扎、模板鋪設、混凝土澆筑4大模塊，并落實推送到相關的現場負責人的手機端。負責人需按照現場進度及時上傳。通過平臺自動對比各施工流水段實際進度與計劃進度，過程中可及時調整施工計劃，提升項目管控效率（圖8）。

圖8 平臺進度管理

4.1.3 質量管理

質量員檢查現場施工時，發現質量問題后可通過手機端拍攝照片，定位節點模型。平臺及時將問題推送給相關責任人，整改后再閉合問題。同時，可以通過PC端模型視圖的問題追蹤功能，打印質量安全整改通知單。在此基礎上，使用問題追蹤視口的過濾功能，梳理質量問題整改情況，有針對地采取措施，保證工程質量生產。

4.1.4 構件物流管理

在整合的BIM 5D模型中，每個鋼構件或預制構件都附有獨立的二維碼，包含構件名稱、材料及尺寸、位置及施工工藝等信息。通過將物聯網技術與BIM技術相結合，實現預制構件從制作、運輸到安裝全過程的信息化管理。

4.2 施工安全管理系統

基于“施工安全管理系統”平臺，安全人員每天定點巡視施工現場必查安全隱患節點和其他節點，并拍照上傳至指定相關管理人員做及時整改。平臺設有專門的安全資料云庫，便于管理人員隨時查詢和學習專項安全規范和內部項目資料 。

4.3 建工智慧工地

基于“建工智慧工地”平臺，可實現如會議紀要、工程司令、工程周月報等重要文檔的高效、有序的網上審批、流轉或存檔，最大力度做到信息化高效流轉及無紙化辦公，切實提高辦公效率。

4.4 風險管控系統

定期利用無人機拍攝場地施工工況，通過場布全景照片可全面掌握現場施工進度，對施工管理起到較好的輔助作用，減輕現場管理工作強度。項目管理人員可通過平臺網頁端或二維碼掃描VR實景查看工地最新狀態及項目信息。

5 結語

基于BIM技術的數字化、信息化是建筑行業發展的必然趨勢和方向，有效的信息必須通過整合和分析，加之管理者的有效運用才能發揮實質性的價值。

在本項目中，BIM技術從前期策劃到現階段施工期間已經起到了很大的作用，對比傳統的施工建造，信息資源通過平臺的整合有效地提高了施工效率和施工質量，減少了安全問題風險，節約了材料成本，有效地輔助安全綠色文明施工[5-6]。后階段我們將繼續完善模型信息，加入其他專業的應用，挖掘更多的價值。