BIM技術在金華亞運分村中的應用研究*

吳承卉，應宇梁

（1.金華職業技術學院，浙江 金華321017；2.金華新慧建筑科技有限公司，浙江 金華321000）

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）作為建筑行業一項比較新的技術，引領未來建筑的發展方向，對建筑行業的發展有著深刻長遠的影響。BIM是以建筑工程項目的各項相關信息數據為基礎，建立三維建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的各項信息。BIM技術并不是簡單集成數字信息，而是對數字信息的技術應用，用于設計、建造、管理等階段的數字化方法。

在我國，BIM的研究與應用還處于起步階段，其在國內項目中的應用呈現極速增長趨勢，杭州亞運會乒乓球館、中國南方航空大廈、國家會議中心二期基坑、南京火車南站等都應用了BIM技術。2011年，住建部首次將BIM納入信息化標準建設內容，推動BIM應用發展。周游等[1]通過在小灣立交工程上開展BIM技術應用，針對復雜市政立交建立BIM模型，研究基于BIM技術的土方調整、碰撞檢測、視距檢查和凈空檢查等技術應用。薛向華等[2]依托前坪水庫工程的建設，基于“BIM+”思維的跨平臺技術，聯合GIS技術、Web技術、移動應用、通信及計算機網絡技術等對前坪水庫運行維護，解決工程項目復雜數據資源共享和管理問題。張志偉等[3]利用BIM技術針對北京地鐵19號線一期工程項目的設計階段進行建筑結構模型構建、線路可視化巡游、車站與周邊環境、管線模擬、三維換乘模擬、管線改移、交通導航模擬。張海華等[4]結合新白沙沱長江特大橋工程項目，利用BIM技術建立三維模型，展示橋梁構造，進行碰撞分析、圖紙深化設計、構件工程量計算以及現場材料管控，實現BIM技術的橋梁可視化施工應用。董君等[5]針對某高速公路工程，利用BIM技術，合理設計施工方案、模擬高速公路工程施工過程、簡化施工協調管理工作難度。總之，目前BIM技術在國內的應用主要集中在設計階段，能夠實現復雜造型建筑的可視化表達、各專業模型碰撞檢查等，其在施工階段的應用相對較少，能夠針對建筑生命周期的某個階段進行運營管理，在實現全生命周期的應用方面技術相對薄弱，是將來的發展趨勢。

1 工程概況

金華亞運分村（見圖1）是集會議、接待、住宿等為一體的園林式建筑群。建設地點東至復興街，南鄰環城南路，西與赤山公園接壤，北至規劃中的開發用地。本項目總用地面積約16.7萬平方米，總建筑面積約8.6萬平方米，其中地上建筑面積約為5.6萬平方米，地下建筑面積約3萬平方米。金華亞運村分為運動員村會議區、運動員村公共區、運動員村客房區及隨隊官員客房區四大區塊。作為亞運會期間運動員交流及休息的主要場所，以景觀為媒介，融合金華特色歷史文化，凸顯城市形象，加深國際文化交流。

圖1 金華亞運分村效果圖

2 項目重難點分析

結合BIM模型對項目進行重難點分析，項目的重難點主要有：

（1）地上四大分散區塊的地下室為一整體，故地下室分布形狀不規則，功能分區多（見圖2），凈空各不相同，管線錯綜復雜。隨隊官員客房區以及運動員村客房區距離較遠，地下由一綜合管廊互相連接，施工難度大，圖紙繪制量大。

圖2 地下室功能分區

（2）本項目為裝配式鋼筋混凝土框架結構，部分為鋼結構，預制構件數量多，施工現場管理難度大。

（3）運動員村公共區屋蓋采用超高超重船型梁（見圖3），采用高支模架進行施工，工期緊。

圖3 公共區域超高超重梁

（4）運動員會議區參照婺派建筑風格選用中式歇山角屋蓋（見圖4），采用鋼結構（見圖5）形式，現場吊裝工作量大。

圖4 會議區鳥瞰圖

（5）水泥花格窗尺寸繁多，造型及要求高。

3 BIM技術應用目標

3.1 處理設計碰撞問題

建立施工應用LOD400精度模型，綜合建筑、結構、機電等專業進行凈空分析、碰撞檢查，減少因“錯、漏、碰、缺”導致的設計變更，提高設計效率以及設計質量。

3.2 推進實現數字化下料

水泥花格窗尺寸繁多，進行參數化建模，進行深度設計，實現數字化下料。

3.3 實現施工指導

結合項目施工重難點，采用BIM技術完成地下室跳倉施工區段劃分及施工順序優化，制作裝配式安裝模擬指導動畫，實現可視化裝配式施工技術交底。

4 BIM技術應用

BIM技術應用簡要思路：在BIM深化設計階段，建立BIM模型進行凈空分析、碰撞檢查，處理設計過程中存在的問題；通過參數化設置，完成水泥花格窗出圖下料。在施工階段，針對施工的重難點，結合BIM技術實現地下室跳倉施工劃分、裝配式施工單元劃分、空間定位和動畫模擬，實現可視化施工指導。依靠BIM虛擬質量管理平臺，實現施工全過程管理。

4.1 深化設計階段BIM技術應用

運用BIM可視化功能，解決碰撞干擾、設計凈空等問題[6]。BIM技術的可視化功能[7]集成各專業建筑信息，精準儲存了設備管線等的屬性、空間信息。利用BIM技術的可視化特征，在三維建模過程中發現問題，圖紙會審階段及時提出合理化建議，同時設計單位進行圖紙更正后能夠利用BIM模型再次進行校核驗證，極大減少了施工階段因管線碰撞、凈空不足、拆除修改等問題導致的材料浪費、工期延誤以及造價增高等問題，總體上減少非必要設計變更，提高圖紙會審的質量與效率。

金華亞運村的會議區、公共區、客房區及官員客房區的地下室為一整體，建模過程中BIM標準化應用管理（見表1）。地下室功能分區多，凈空要求各不相同，凈高分析（見圖6、表2）。利用可視化功能，進行凈空分析及碰撞檢測，凈空不利點示意圖（見圖7），將存在的問題結合反饋給相關設計單位進行調整，保證各區域凈高要求，確保深化圖紙正確。

表1 地下室標準化應用管理

表2 地下室凈空典型分析

隨隊官員客房區采用婺派仿古建筑（見圖7），窗戶采用水泥花格窗形式（見圖8），尺寸繁多，設計工作量大。利用BIM技術進行參數化建模，進行整體可調參數設置，模型按照洞口尺寸自動進行匹配。在工廠加工階段進行參數提取，實現數字化下料。

圖7 隨隊官員客房區示意圖

圖8 水泥花格窗參數設置

4.2 施工階段BIM技術應用

利用BIM技術的模擬功能對二維尺度的工程設計進行檢測勘驗，減小工程設計圖與實際的誤差，優化設計，提高裝配式構件的科學性和標準化[8]。將裝配式構件進行模擬裝配，保證預制構件拼裝的正確性，降低返工率，檢測構件預留鋼筋碰撞情況，預防錯誤施工（見圖9）。

圖9 預制構件鋼筋碰撞檢測

項目利用BIM技術進行可視化工藝樣板交底，針對施工工藝復雜的基礎防水工程、高大支模架、方圓柱模加固體系、砌體工程排布、屋面工程、獨立承臺樣板、屋面樣板、鋼結構節點樣板等建立三維模型（見圖10），實現模型及非幾何信息的便捷查看，同時加強對施工安裝質量的核查[9]。制作疊合板吊裝、預制樓梯吊裝、鋼結構屋頂吊裝動畫（見圖11），提前對施工重難點部位進行可視化模擬與分析，提高裝配式構件裝配效率（見圖12）。

圖10 高大支模架可視化模型

圖11 疊合板吊裝施工模擬

圖12 鋼結構施工模擬

在施工階段，針對PC構件采用云-RFID解決方案全程跟蹤記錄信息。在每一預制構件中預埋芯片（見圖13），隨時能夠掃描跟蹤（見圖14）。

圖13 預埋芯片

5 項目應用效果

金華亞運分村綜合應用BIM技術，進行凈空分析、碰撞檢查，大幅減少了二維設計錯誤造成的材料浪費、工期延誤和造價增多等問題。跳倉施工方案設計、裝配式工藝模擬、三維可視化技術交底等的應用，優化施工順序，合理化工作面布局，極大提升了生產效率。

圖14 掃描跟蹤