BIM技术在大兴生物医药创新产业园中的综合应用

(中建三局集团有限公司，武汉 430064)

1 引言

大型产业创新园是集各功能板块于一体的综合性项目(商业、办公楼、厂房)，如何在施工过程中保证施工进度、质量、成本，是施工总承包单位聚焦问题。当前普遍存在各参建单位在施工过程中，因专业众多，工序穿插频繁，出现大量因图纸问题、各专业间协调不利而造成的返工现象，进而导致施工质量问题，出现工期延误，费用超支等现象。

针对此类现象，近些年建筑行业正朝向信息化建造方向发展，施工单位也开始在项目中尝试BIM技术应用[1-2]，通过BIM技术应用实现施工阶段精细化管理，从而实现施工阶段品质提升[3-4]。

施工总承包单位在项目前期就提出施工过程中全生命周期应用。根据项目总进度，提前制定出一系列BIM实施方案，深度应用BIM模型，提前解决在施工过程中出现的各类问题，取得了良好效果。本文介绍BIM技术应用于大型产业创新园项目实践情况，并对实施要点进行总结与分析。

图1 大兴生物医药产业创新园效果

1.1 项目简介

大兴生物医药产业创新园项目位于北京市大兴区大兴生物医药产业基地三期用地内，北至百草路，南至庆丰西路，东至景弘大街，西至宝参街。

本工程总占地面积约128 001.27m2，建设用地面积约50 030.87m2。总建筑面积约107 194.52m2，其中地上建筑面积约75 046.00m2，地下建筑面积约32 148.52m2。由1#综合厂房(包含A区办公楼，B-F区标准厂房，地上6层，建筑高度约30m，建筑面积约73 953.78m2)、2#标准厂房(地上2层，建筑高度约11.65m，建筑面积约1 092.22m2)和地下车库(地下1层，建筑净高约6.15m，建筑面积约32 647.76m2)组成。

1.2 工程特点及重难点

工程施工面积大，施工专业多，工序穿插频繁。其中地下室超长外墙845m、地下室底板面积3.43万m2、且各单体都是通过高空连廊连接。机电系统深化设计需协调相关专业落实统一的设计理念和完成目标。尤其是冷热源机房、空调机房内各专业通风、水暖、电气及智能化专业配合多，管线密集，空间较小，综合排布难度高、协调量大，同时明装管线观感质量要求高。为高质量完成施工各阶段工作，项目在施工前就需深度应用BIM技术，充分发挥BIM可视化、信息化、轻量化等协同工作，提升施工效率与建筑品质。

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

本工程在施工阶段对各专业(土建、机电、钢结构、幕墙)分包单位共同参与的应用模式，通过BIM技术提升施工效率，达到施工管理升级、降低增效、节约成本的目的。

2.2 BIM实施方案策划

因参建单位较多，项目部成立之初根据项目实际状况编制本项目《BIM实施方案》，制定出BIM实施标准、BIM应用目标、BIM应用主要内容、BIM实施流程等。实现项目BIM规范统一措施。

2.3 团队组织

项目BIM团队由总包和分包组成的项目BIM管理团队。总承包项目部由项目总工牵头BIM总协调工作，成立BIM小组，设立BIM组长，组员按工作内容分为深化设计、综合协调管理、施工工艺管理。同时各个部门设立BIM联络员(BIM应用融入各部门)，负责本部门BIM应用协调工作。各参建单位成立BIM工作小组，完成合同范围内BIM工作内容。BIM组织架构如图2所示。

图2 项目BIM组织架构

2.4 应用措施

本工程在分包招标阶段，将BIM技术应用纳入标书合同范围内。总包与各参建单位进场见面会进行BIM实施标准交底，在模型命名、精度、颜色、模型交付等各方面进行统一，保证模型数据一致性。

每周总包组织BIM周例会，涉及实施进度、模型整改、各参建单位在实施过程中需协调的问题，确保在现场施工前，模型准确性。

2.5 软硬件环境

2.5.1 硬件情况

BIM实施硬件主要包括惠普工作站、徕卡三维扫描仪、平板电脑、VR虚拟现实设备等。

2.5.2 软件情况

软件包括Revit、Navisworks、3D Max、Tekla、Jetstream、Glodon等。

3 BIM应用[5-7]

3.1 模型建立与图纸审核

基于设计院CAD图纸，完成模型搭建，建模过程中发现大量图纸问题，并以BIM模型为媒介进行图纸会审，总包提出优化意见反馈给设计院，待设计院核对后，下发优化后的变更图。

3.2 施工图纸深化设计

设计院提供施工图无法完全指导现场施工，需要施工单位进一步深化设计。深化设计作为现场施工顺利开展的基础，重要性显而易见。本工程将以BIM辅助深化设计。

(1)土建

针对混凝土框架结构，BIM模型精确到LOD400，绘制每一根钢筋，梁柱，用于技术指导和方案编制(图3)。

图3 圆柱钢筋节点深化

(2)钢结构

钢结构实施阶段采用TEKLA建模设计、出图并加工制作。比如：钢结构与钢筋的交叉节点，钢筋焊接板的标高、长度以及数量通过放样确定，最终在工厂中进行加工(图4)。

图4 钢结构与钢筋节点深化

(3)机电

因本工程机电分两家单位施工，机电合拢处给施工带来一定难点。施工总包运用BIM可视化，在三维环境中对机电管道系统展开管线综合排布，在两家单位管线合拢处，模拟各种施工条件下的管道对接形式，确认方案后，输出各综合图及专业图，作为施工依据(图5)。

图5 机电合拢模型

(4)幕墙

利用Dynamo产生体量，并在已有幕墙方案的基础上进行快速划分生成表面网格线，并根据相应幕墙嵌板编号进行对应深化(图6)。

图6 幕墙深化模型

(5)电梯

建立精确的电梯模型和土建模型进行整合，检查电梯支座以及电梯动线问题，消除电梯施工过程中的问题(图7)。

图7 电梯节点模型

3.3 模型综合协调

为落实BIM深化设计的有效性、及时性与可实施性，对各专业间进行综合协调。在施工阶段前，各专业参建单位提交模型后，由总包对各专业进行碰撞协调工作，对专业间碰撞结果进行分析并提出模型整改建议，最终形成模型综合协调报告，下发各单位整改(图8)。

图8 综合协调会议

3.4 施工进度模拟

在施工开展之前，结合施工部署及进度计划，对项目总体进行施工模拟，对项目在各个阶段进度实时比较分析，为工期的实现提供有效的保证(图9)。

图9 施工进度模拟

3.5 预制化加工

因场地狭小，项目大部分拼装构件(预制梁、机房、钢楼梯等)均采用模型构件信息转化为数字化加工信息，实现构件的数字化加工。大幅度减少现场交叉作业与返工，保证了施工安全和现场管理(图10)。

图10 钢楼梯预制

3.6 三维算量

项目人员在建模过程中，对模型构件属性完善，添加实际参数值，使模型符合Revit/Tekla软件算量规则，建成后可导出工程量，作为商务算量依据。同时还可将rvt格式模型导入广联达进行算量，对工程量进行复核。(图11)。

图11 三维算量

3.7 三维扫描

通过扫描点云数据与BIM模型误差报告的大数据分析，能准确捕捉质量控制的关键部位，有针对性地纠偏，为工程质量管理提供了新思路(图12)。

图12 三维扫描

4 应用效果与效益分析

(1)图纸深化设计

项目从开工到现阶段，总计完成深化图纸设计68次。

(2)现场问题协调

项目目前开展综合协调8轮，发现现场与模型问题达300余处，专业间的问题200余项。

(3)效益分析

项目BIM团队根据各专业碰撞协调，工厂预制化，施工方案模拟等BIM技术应用。减少机电管材1 000余米，减少钢构300余吨。

5 BIM运维管理应用

通过先进的信息化科技，以云计算、物联网、能源管理、建筑信息模型(BIM)为四大重点实施内容，将园区建设成感知建筑、绿色建筑、智慧建筑[8]。

图13 BIM模型子系统

BIM模型子系统：

(1)物业管理子系统

检视园区空间使用状况、租赁、不动产评估状况等，可直接可调用BIM模型，作为评估管理使用。

(2)设施管理子系统

检视大楼设施及设备使用状况、派工维修、巡检保养、设备使用评估状况等，可直接可调用模型，作为评估管理使用。

(3)访客管理系统

追踪来访者位置，应用RFID定位信息，连结FM空间管理人员定位追踪。

(4)节能管理子系统

检视大楼空调(温湿度、CO2浓度)、电力控制区域、能源使用控制管理与空间区域供应影响范围等，可直接可调用BIM模型，作为参考与评估管理使用。

6 总结

6.1 创新点

(1)在项目前期以BIM技术应用为导向，通过BIM实施方案消除大量图纸问题，加快现场施工进度，减少现场返工现象。

(2)利用BIM可视化，对机电系统展开综合排布，确认深化方案后，通过模型输出各综合图及各专业系统图，作为施工依据。

(3)通过多轮各专业综合协调，发现问题500余处，指导现场有序穿插施工，降低损耗。

(4)施工阶段利用BIM模型辅助方案编制，一些复杂工艺节点通过制作施工方案模拟进行交底，对施工步骤、施工工序之间的时序关系进行三维空间展示，施工人员更清晰理解设计意图与施工工艺。

6.2 经验教训

(1)项目应用BIM技术，产生大量数据信息，通过传统方式管理数据，导致数据大而分散，信息数据无法高效集成。

(2)BIM模型导出材料清单相比于现场实际使用量有所差距。对于BIM模型把控精度把控进一步提升。

(3)BIM应用不能完全依靠BIM技术人员，多部门协同合作，才能把BIM技术应用于施工各个阶段。

6.3 未来展望

(1)在现有BIM应用基础上，更深入探索BIM技术在设计、运维阶段运用，并对BIM应用阶段信息高效传递进行探索研究，实现BIM应用于从设计、施工、运维阶段的全生命周期运用。

(2)通过本项目各业务部门针对性的BIM技术应用，让全员BIM理念贯彻落地，为项目管理精细化做保障，同时也培养兼备专业素养和BIM操作能力的综合性人才。