BIM技術在嘉興省身學校項目中的深化應用

來晨熙 何建良 何冠佼 劉艾青

（1.嘉興市南湖城市建設投資集團有限公司，浙江嘉興 314000；2.浙江赫德建筑數據科技有限公司，浙江嘉興 314000）

“數字浙江”概念中指出加快數字化發展關系數字經濟、數字社會、數字政府建設[1]。建筑業轉型已經提升為國家發展策略，建筑業從工業化轉向數字化已經成為必然。將數字化、一體化和現代化貫穿建筑建設的全過程，推動建筑業的現代化，能夠對已有數字化應用進行迭代升級，促進建筑業數字改革。“新城建”[2-3]概念中，數字建筑物是實體建筑的衍生產物，是實體建筑的數字化體現，包含了實體建筑對應的BIM數據、實體建筑相關聯的文檔數據，還包含數據與數據間的關聯關系，完整的數字建筑物才能作為驅動數字化業務驅動的基礎。目前，工程建設數據無法實現集成的主要原因是缺少頂層設計，BIM技術的應用能夠解決各個施工方面的數據集合化和建筑整體規劃的頂層設計問題。

1 工程概況

工程為嘉興省身學校項目，總建筑面積22 231 m2，地下結構部分8 060 m2，位于嘉興徐王路與佳源都市交叉段，周邊人流較多，在使用階段校內師生密集度高，工程設計的種類眾多，交叉作業多，場地狹小，項目工期緊張。

該項目在設計階段引入BIM技術，避免設計和施工的脫節，實現有效協同，樹立建筑行業BIM應用標桿，實現“全階段、全專業、全參與”的BIM實施目標。

省身學校一標段BIM設計全貌如圖1所示。

圖1 省身學校一標段BIM設計全貌

2 BIM技術在省身學校項目中的具體應用

2.1 BIM可視化應用

（1）發揮BIM強大的建模和動畫技術功能，運用“虛擬現實技術”和“三維可視化技術”，將傳統的CAD圖紙由抽象的二維變成具體直觀的三維信息模型，實現項目的實時可視化，使施工方和業主方都能夠更明確清晰了解建筑設計項目。

（2）將建好的模型導入世界坐標系中進行現實坐標的模擬，可以檢驗項目設計及未來的建設是否會出現偏差，還能夠及時發現項目和周圍環境之間的沖突，提前修正設計中存在的不足。一旦設計有修改，可以借助BIM實現高效修正。

省身學校一標段建筑結構如圖2所示。

圖2 省身學校一標段建筑結構

2.2 BIM虛擬碰撞檢測

傳統建筑流程是設計結束后立即進行施工，設計中存在的一些問題在項目建設階段才被發現，此時與設計者溝通糾錯會產生較大的時間成本和資源成本，甚至部分誤差可能無法消除。設計完成后應用BIM技術可以仿真模擬建造過程，將設計成果在模型中真實體現，提前發現設計過程中存在的不合理內容。用最小壽命周期成本實現項目規劃的結果，保證項目建設的成果符合業主要求，實現成本和質量的平衡。

2.3 緊急疏散仿真演練

省身學校項目在設計階段引入BIM技術的緊急疏散仿真演練是公共安全風險早期的預判策略，是統籌運用數字化技術、數字化思維、數字化認知的體現。將數字化、一體化、現代化貫穿實際項目建設，是對公共安全手段和工具的系統性重塑。學校為人員密集的區域，人員結構組成主要是未成年人，面對緊急突發情況易產生慌亂，組織疏散難度較大。學校對緊急疏散通道的建設要求更嚴格，提前檢測緊急疏散通道設計的合理性、分析不利疏散因素、確定最優緊急疏散路線非常必要。

省身學校一標段初中部建筑面積22 231 m2，計劃24個班級，每班42名學生，共計1 008人；教職工（包含教學和行政人員）人數按照每班5人配置，共計120人；學生和教職工總規模為1 128人。

根據設計規劃，學校人員主要集中于教學區和行政區，在教學區的24個班級按照規模配置每班配置42名學生、1名老師，在行政區的8個辦公室每個辦公室配置12名老師，利用“計算機模擬仿真技術”將BIM模型導入BIM家族仿真軟件，在虛擬空間中進行緊急疏散仿真演練。

省審學校一標段平面圖如圖3所示。

圖3 省身學校一標段平面圖

設置模擬場景和參數后，運用BIM家族軟件進行仿真模擬，仿真緊急疏散時間分析結果顯示，1 128個人在105 s的時間內全部從封閉的建筑中疏散完成。

在計算機仿真模擬的過程中，發現部分疏散通道發生擁堵，尤其是主疏散通道，擁堵時間最久，疏散最慢。為了分散人流、利用閑置通道，制定緊急疏散的優化路線。

（1）2-4樓A班級走3號樓梯疏散；

（2）2-3樓D班級走2號樓梯疏散；

（3）4樓D班級走1號樓梯疏散；

（4）2-4樓B、C班級走主疏散通道；

（5）2-4樓G班級走4號樓梯疏散；

（6）2-4樓E班級走6號樓梯疏散；

（7）2-4樓F班級走5號樓梯疏散；

（8）行政區辦公室老師走1號樓梯疏散。

根據建議緊急疏散路線重新對省身學校進行計算機仿真緊急疏散模擬。

模擬時間結果如圖4所示。

圖4 疏散路線規劃后的計算機仿真緊急疏散模擬結果

仿真緊急疏散時間分析結果顯示，1 128個人在76 s的時間內全部從封閉的建筑中疏散完成，相比沒有按照規劃路線的疏散節約29 s的時間，時間縮短28%。將經過計算機仿真緊急疏散模擬后規劃后的在學校投入使用，具有指導作用。

2.4 工程量統計

BIM建模完成后對施工所用材料進行分類統計，與造價單位提供的預算用量進行對比，使業主能夠準確把控成本。以混凝土統計量為例進行統計，結果顯示造價方提供的用量比實際建造用量多5%，材料浪費嚴重。

2.5 4D施工進度管理

利用BIM家族軟件對施工的進度進行全程4D模型的動態監控管理，根據實際的施工情況調整管理平臺中的進度計劃時，4D施工模型中也隨之自動調整。

在BIM建模軟件Revit中可以通過操作界面實現4D施工模型的動態管理，包括不同工序的起止時間及施工進度，可以實時查看管理平臺中構件或工序的施工狀態及工程信息。系統能夠根據項目的進展情況自動調整進度數據庫，修改進度計劃，實時更新呈現4D圖像。4D模型或進度計劃發生變化時，系統能夠自動更新數據，重新進行勞動力、機械、材料等施工資源的計算和調配。資源配置始終與施工進度計劃關聯，協調時間的同步性，實現基于進度計劃的資源動態管理，有效減少了施工過程中信息不對稱導致的時間、人力和材料成本。

3 結語

省身學校項目是落實“數字浙江”的典型新城建案例，對BIM技術進行了深化應用。本文詳細分析了BIM技術的應用如何為工程信息化提供關鍵的技術支持，以此加快國內建筑行業的智能化轉型升級。BIM技術的應用可以進一步優化設計方案，使抽象的二維方案具象化；能夠實現工程的實時動態化，大幅度提升項目管理效率，降低項目成本。隨著工程信息化的大力推行、產業不斷升級，BIM技術將得到越來越廣泛應用。