辦公建筑的BIM 全過程管理應用

俞亮鑫

［旭瑞（上海）物業管理有限公司，上海 200051］

0 引言

建筑行業在我國GDP 中占有非常大的比重，因此受到國家政府越來越多的重視。但目前，我國的建筑業仍處于粗放式的管理階段，所以造成了環境污染嚴重，物資材料浪費，勞動力密集，質量通病多，施工效率低下等缺點。為了改進并解決以上問題，BIM 技術、綠色裝配式建筑、施工機器人等一系列先進的建造技術應運而生。其中住建部十三五發展剛要中明確指出，BIM技術作為未來建筑建造的必要手段，必須加大體制機制的建設，強化BIM 技術在設計、招采、施工、運維全過程生命周期中的應用。本項目亦響應政府號召，從設計、招采、施工過程、交付運維管理各個階段應用BIM技術。

1 工程介紹

本項目位于長寧區核心區域，項目由一棟88m 高的塔樓，一個6000m2的文化設施組成。不同的功能由一個大屋頂連接，形成一個熱鬧的低層氛圍。裙房設計的主要亮點為：一個有活力且新穎的屋頂花園；一個附帶多功能大臺階的中心下沉廣場。

辦公塔樓是一棟高20 層的甲級辦公樓。塔樓標準層為2600 多m2，層高4.25m，塔樓提供了靈活的布局形式，可供一層多戶，一層一戶，多層一戶或多層主力租戶的不同使用形式。頂層的豪華單元的退進設計創造了住戶獨享的天際線屋頂花園。垂直交通分低區與高區，低區布置4 臺客梯，高區布置6 臺客梯，另配置兩臺貨梯。額外的兩臺換成升降梯連接了辦公大廳及四層地下空間。所有的設計元素及6000m2的文化公園設計提供了一系列公共設施以及有趣的用戶體驗，如圖1 所示。

圖1 辦公塔樓

2 項目各階段中的BIM 技術應用

2.1 前期策劃

在項目前期籌劃階段，需經項目部內部討論制定針對于本項目可行的BIM 實施方案，內容需包括明確各階段的各參與方的BIM 人員配備、項目各參與方責任和分工、實施標準精度、實施計劃、施工過程中管理、竣工運維模型的驗收交付等[1]。把這些內容告知到每一個參與者，是BIM 價值落到實處的必要條件。

2.2 設計階段

2.2.1 各專業建模

使用AutodeskRevit 軟件建立模型，按照設計院圖紙及前期要求的實施方案進度進行，BIM 模型需整合匯總設計階段各專業模型，包括但不限于建筑、結構、水、暖、電、室外管網、樁基、基坑圍護等。

2.2.2 建筑性能分析

根據設計階段的需求，可利用已建立的BIM 建筑模型，進行性能化模擬。對前期設計進行驗證。包括但不限于以下6 方面：①舒適度分析。②日照分析。③疏散分析。④噪聲分析。⑤設備運輸路線分析。⑥車道模擬分析。

2.2.3 管線綜合分析

本項目因為高檔辦公項目，對于凈高要求較高（如標準層4.25m 的層高，交付凈高需達到3m），所以需對土建梁及綜合機電管線進行嚴格把控，此階段應用的主要工具為Navisworks。當模型建立完畢，導入到Navisworks 軟件中對管線碰撞位置進行檢索，并生成碰撞列表；通過人工審閱的方式仔細檢查碰撞列表后，對有報錯的碰撞問題進行刪減[2]。各設計專業根據最終的碰撞列表，依據施工安裝工序規范等原則進行相應的模型管線調整，綜合管線布置的大致方法如下。

（1）尺寸較小的管道避讓尺寸較大管道，因截面較大、直徑較大的管道，如空調新風排風管道、排煙管道、空調冷熱水管道等占據的空間較大，為了滿足凈高要求需穿剪力墻或穿梁，所以需在平面圖中優先進行設置。

（2）有壓力的管道避讓無壓力管道。這里所說的無壓力管道主要為生活污水、污水、廢水排水管、雨水管、風機盤管冷凝水排水管，這些管道都是靠重力排水，因此，該些管道的水平管段必須擁有一定的坡度，才能保證排水順暢無堵塞，所以盡量保證這些無壓力管道不受阻礙。

（3）金屬材質管道避讓非金屬材質管道。因為非金屬管道多為塑料成品管，現場無法彎曲調整。

（4）電氣管道及橋架避讓熱力管道及有水管道。因為電力線纜遇水容易造成短路，造成電氣災害。

（5）同管徑的生活用水及消防水用管道避讓空調冷熱水管道。因為空調冷熱水管道需包橡塑保溫棉，若主動避讓上翻下翻，會產生額外的材料及人工費用。

（6）強電電纜及弱電電纜需分開設置。由于弱電線路如通信，綜合布線，安防和其他建筑智能線路易受強電線路電磁場的干擾，因此強電線路與弱電線路不應敷設在同一個電纜槽內，而且強弱電橋架需留有0.5m的間距。

（7）施工安裝附件少的管道避讓附件多的管道。施工安裝附件較多的管道一旦發生避讓，有可能會占據額外更多的空間。這樣不利于施工和后期的檢修，更換管件。

（8）合理劃分各專業空間層，盡可能使用成品的共用支吊架。此舉不僅能節省安裝空間，更能為了實現凈高創造條件。在未吊頂區域達到美觀、整齊劃一的效果。

模型調整完畢后，反饋給設計人員，進行平面圖的調整，完成最終施工圖。

2.3 招采階段

通過所建BIM 模型，可精確，快速的查詢建筑模型中設備及材料信息。并能利用魯班、廣聯達等BIM 算量軟件，計算各部位材料及工程量統計表，大大節約時間成本。對于重點部位，與人工算量進行對比，檢查差距并分析原因，確保了材料用量的準確，提高了成本管理質量。以母線為例，BIM 材料生成量，線槽150m，管件20 個，實際使用量，線槽159m，管件22 個，相差無幾。

2.4 施工階段

2.4.1 圖紙深化設計

在正式施工前第一步工作就是圖紙的深化，傳統的工作方式是由施工單位在autocad 軟件下，將各專業平面圖進行疊圖，憑借設計及施工經驗來圈定易碰撞位置及影響凈高的位置，再以平面圖，剖面圖的方式描繪出綜合管線布置示意并加以調整。這種方式固然無錯，但很難全方面解決設計過程中碰缺錯漏的問題。而利用設計階段的BIM 模型可以協助施工單位完成施工前期的深化設計，包括綜合布管圖、綜合布線圖的深化。應用Navisworks 軟件功能加上施工單位豐富的施工經驗可以解決設計階段遺留或未發現的暖通、給排水、電氣等各專業間管線、設備的碰撞問題，優化設計方案[3]。

施工單位的BIM 深化團隊在負責整合各分包的專業BIM 模型（如機電、消防、精裝、弱電），需在考慮所有機電管線及土建預留條件的情況下進行管線綜合。管線綜合應充分考慮現場實際情況（包括但不限于標識、吊頂、其他影響管線布置的構件等）以及機電構件安裝、操作、檢修的空間要求，另考慮到本項目辦公區域以裸頂交付，機電管線排布需做到布置合理，走向有序、錯落有致、美觀大氣。滿足凈高要求的同時盡量減少空調及排煙管道上下翻轉的頻率，避免風阻，并應考慮無壓管道的坡度，保證排水通暢。

2.4.2 施工模擬

傳統的施工前施工方案都是紙面化文字化的內容，本項目利用BIM 模型對于一些施工過程中的重點施工方案進行了三維動畫模擬。如土方開挖施工模擬、現場材料堆放模擬、主樓核心筒爬架施工模擬等。在組會討論過程中，充分利用BIM 模型對方案進行探討和優化分析，提高方案審核的可靠性，實操性，安全性，真正實現施工方案的可視化交圈指導，如圖2 所示。

圖2 主樓核心筒爬架施工模擬

2.4.3 進度管理

基于BIM 模型和進度計劃動畫展示項目整體進度模擬，反應施工先后順序。提供基準施工3D 進度模擬。施工單位的BIM 深化團隊在施工階段按月提交最新的與實體工程一致的已完成工作的BIM 施工模型，并與基準施工3D 進度模擬進行比對，形成施工進度3D 比對模擬文件。在此基礎上進行現場施工進度的對比分析，及時對進度落后點進行預警。必要時組會進行進度落后點偏差分析，并對現場人、材、機進行調整。

2.4.4 預制加工

本工程鋼結構加工制造需要完成2.3 萬t 加工制造任務，且有大量需要預拼裝的復雜節點、異型構件等，但采用BIM 技術將使鋼結構加工生產環節變得容易。在BIM 模型中可以提前實現復雜節點、異型構件的模型建立，并進行模擬預拼裝，及時發現構件偏差、接口面間隙、錯邊等問題。保證材料出廠準確度，減少現場二次加工的情況，大大縮短鋼結構生產安裝工期。

本項目因場地狹小，堆放材料點不足，擬選取冷水機房、鍋爐機房采用工廠預制化的施工安裝方案，利用BIM 模型，將機房內管道與支架進行模擬分區模塊化，并安排這些提前在工廠內進行加工拼裝，施工現場僅需對各模塊要組裝，需要預留的支架預埋件會在一結構中提前完成，機電管線及閥門閥件等在工廠內完成焊接、組裝，減少機房內的零明火作業，加快施工效率。

2.4.5 竣工模型移交

本項目竣工BIM 模型要求達到LOD400 以上深度，與竣工圖紙資料一樣，施工單位BIM 深化團隊在模型信息交付前需進行嚴格的校對審核，確保業主方獲得一個數據準確、信息完整的BIM 模型。

業主方也需組織設計、監理、運營物業等相關單位對竣工驗收BIM 模型各部件的信息正確性、與現場實際竣工情況的一致性進行復核。

2.5 運維階段

2.5.1 數據集成與共享

相較于傳統的竣工資料，如竣工圖紙、材料表、驗收資料等，本項目竣工BIM 模型可集中體現設計、招采、施工各階段的全過程的信息，包括規劃設計信息、各構件設備參數信息、招標采購來源信息、備品備件情況等。運營物業團隊能夠通過此BIM 模型更直觀地了解本項目信息，不再存在信息壁壘，為今后的運營維護工作打上良好的基礎。

2.5.2 可視化運維管理

在項目正式投入使用后，運維管理人員在調試、保養和故障檢修設備時，通常需要定位該設備所處建筑中的位置，并同時查詢其檢修所需要的相關信息。按傳統工作流程來說，首先需要查閱竣工圖紙確定位置，再通過設備資料查看相關信息，這不僅耗費工作人員的時間和勞動力，而且大大降低了工作效率。本項目擬將BIM 模型與EMS、BAS 等常用運維管理系統進行數據對接。通過整合后的BIM 模型運維平臺就可以直接查詢各機電專業重要設施設備在建筑物中的具體位置，并能夠同步顯示該設施設備的運行情況、維護保養信息等，實現了項目運行階段的可視化運維管理。

3 結語

從本文介紹中可以看出，BIM 技術對于建筑行業來說已經不是簡單的建立模型。BIM 技術已經可以融入到建筑全過程開發中的各個環節，包括設計、施工、運維。通過BIM 技術可以顯著降低施工過程中的變更率，避免勞動力人工成本和材料浪費。筆者相信，隨著BIM 技術的進一步發展，該技術會在建筑行業中呈現更高的利用價值，提高建筑工程的效率及質量，提升運營維護的可靠性。