BIM技术在大树智能科技中心项目中的应用研究

吴 凯 拜正芳 花锋 吴利平 石登锋 金康熙

（南京明麓建筑工程有限公司，南京 211100）

引言

建筑信息化模型（BIM）现如今已不是一个新鲜的概念，但其如何落地和应用价值还是众说纷纭，通过实际项目的全过程应用才能够检验每个应用点的价值。现在的大环境下，有很多的先行者已经开始了BIM的应用之路，但绝大多数企业依然处于观望的状态，选择大树智能科技中心项目，也是为了发掘BIM的应用点，清晰应用点的使用价值，为BIM应用点的选择提供实际的案例依据。

图1 整体效果

图2 地理位置

1 工程概况

1.1 项目简介

大树智能科技中心项目位于江苏省南京市江宁区胜太路以北，挹淮街以东，总建筑面积49 007.09㎡，用地性质为科技研发。建筑的地上部分，由高层加裙房所组成。裙房部分为配套商业及研发办公，高层标准层为研发办公空间。建筑的地下部分为机动车库，非机动车库，以及设备间。地下三层部分区域兼做战时人防工程。整体项目效果以及地理位置如图1～2所示。

1.2 工程特点及难点

本工程由于地理位置处于江宁核心区，项目周期短，施工场地狭小，因此临建的布置就需要事前很好的策划。对具体的施工分析，幕墙构件吊装体量大，安装精度高，加上多专业穿插施工，管线复杂，会造成施工难度较大。管理人员多，各专业沟通的及时性对施工的管理也提出了较高要求。项目周期短，图纸数量大，直观性不足的特点决定了必须寻求新的施工和管理方式来保障工程的按时按质完成。

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

表1 BIM实施计划表

BIM技术在本项目中的应用主要在施工阶段。主要的应用目标为解决本项目客观存在的一些困难，为工期和质量安全提供保障，为项目的经营节省资金。充分完全的利用现阶段的 BIM应用点，对各个有用点做出分析，为公司后期其它项目的应用点选择提供依据。

2.2 实施方案

在本项目初期，综合考虑本项目的特殊性，我们制定了完整的BIM实施方案，并且根据方案的指导，制定了表1所示的BIM实施计划，并制定了相关的标准和奖惩制度来确保在整个工程内，能够为项目提供有效的服务与技术支持。

2.3 团队组织

本项目组建了以项目经理为主管领导，项目经理-BIM总协调-BIM团队负责人的管理方式，如图3的组织架构，BIM总协调负责制定总体实施方针，BIM团队负责人负责BIM应用、项目应用两个小组的BIM实施，以及建立BIM工作管理方案等具体实施制度，在建筑、结构、机电、装饰、效果、经营方面，对应到相应的小组成员，并一一对应责任人。BIM小组成员皆具备全国BIM等级考试一级或二级相关证书，并且具备丰富的现场应用以及管理的经验，从而能更好的发挥BIM在本项目中的应用。

2.4 应用措施

BIM应用的核心是建立符合精度的模型并把模型应用于实际项目中，解决问题并产生实际效益，项目实施中，在关于建模和用模方面都建立了相关的标准及制度，如图4～5所示，对应专业人员按照统一的标准建立相应的专业模型，进行问题处理和模型调整完成后，通过格式转换导入5D平台进行资源的统一管理。

图3 组织架构

图4 建模标准

图5 构件过滤色

表2 硬件配备

表3 软件配置

2.5 软硬件环境

本项目的硬件配置和软件应用如表3～4。

3 BIM应用

3.1 模型创建以及图纸问题反馈

图纸任务按专业划分至各个专业人员，各专业建模师按事先制定的统一标准，建立建筑、结构、机电、场布等相关模型，模型整体截图如图 6所示。在建模过程中，将发现的图纸问题记录下来，同时对施工图的优化与调整，在工程施工前通过BIM模型结合施工现场实际情况，利用BIM的三维可视化，及时将图纸存在的问题向设计单位反馈并及时解决，避免出现工期延误和返工。

3.2 可视化交底

传统的交底利用二维图纸，纸质工序交底，存在沟通难，交底不透彻等问题，将构件通过模型建立出来，根据三维模型，通过旋转、剖面等多种方式展示，如图7所示，再配以纸质化的工序交底，让交底不在流于形式，发挥真正意义上的交底的作用，提高交底的效率。

3.3 施工方案模拟及实施

本项目自身存在临建区域小的缺点，所以针对临建以及后期的样板区漫游提前做出策划是必要的。

根据施工图纸，经过初步的临建设计以及地上部分的样板区的观摩初步设计后，组织讨论方案的可行性，并制作样板区的漫游动画来直观的展示漫游路径。

图6 建筑、机电、场布相关模型截图

图7 交底使用的部分构件模型截图

图8 临建及样板区漫游动画截图

图9 专业进度计划模拟动画截图

各专业所建立的模型，结合现场提供的施工计划，对建筑，结构，机电分别按照施工进度计划在广联达5D平台、Navisworks等软件中进行施工模拟，如图 9所示，一者用于展示施工进度状态，二者可以根据计划进度和实际进度进行对比，从而直观地了解实际工程进度的快慢，实际进度滞后计划进度时提醒现场采取相应措施来按时完成施工任务。

3.4 深化设计及碰撞检查

土建结构模型深化、机电管线深化、幕墙深化是本项目BIM应用所必须的，对于已完成的结构模型和幕墙模型，在进行碰撞检查后，根据得到的碰撞检测结果，组织深化设计会议。根据会议讨论结果，进行深化设计后，报设计单位予以确认。对于机电管线的综合，由于机电本身的碰撞较多，在碰撞检查之前，先组织机电各专业进行初次会议，讨论出大致的排布方案后，进行管道的调整，再进行碰撞检查及深化会议，得出图10的调整后的管综，将方案交由设计单位确认。

图10 机电管综调整前后

图11 支吊架形式

图12 机电留洞图

图13 机电管综图

3.5 支吊架的设计及洞口预留

机电专业管综调整完成后，为提高整体的支架制作安装效率以及在浇筑时预留洞口来避免后期开洞，在支吊架方面，制定了如图11所示的支吊架形式，并在图纸上进行定点安装。

将调整好的三维模型应用于现场施工，现阶段的二维 CAD图纸还是必须的，实际操作中依照导出图12～13的平面图来指导施工。

3.6 BIM5D应用

由于各专业的模型是不同的建模软件搭建而成，文件格式的差异和不兼容会给现场的实际施工管理带来较大的难度，因此，平台管理在此阶段就体现出它的价值，将不同格式的文件进行格式转换后，导入5D平台来进行全专业的BIM模型集成，如图14所示。

将项目编制的工期计划导入平台，和相应的模型绑定后，对施工的责任区进行区域划分，从而实现工期的可视化以及资源分配的精确化，通过对施工流水段的划分如图16，也为交叉作业提供了依据。对区域的提量如图17可以进行物资的定点输送，更大的作用是有利于经营上的合理规划、材料计划的复核以及三算对比分析。

5D平台具备云存储的功能，对资料管理是一个利器，首先有利于将项目用到的工程规范、标准、图纸、模型等导入以供实时查询，再者对工程中出现的变更单、签证单等，以扫描件的方式录入，对整个项目资料起到一个很好的保存和管理作用。

3.7 智能排砖

智能排砖为什么要单独拿出来，因为它的方便性和实用性着实让人惊叹，如图 18～19所示，通过对现场的每一面砖砌墙的智能排砖和方案比对之后，不光能达到砌筑美观，控制成本的目标，而且还实现了定点加工，精确运送，节省二次搬运以及垂直运输的费用，效果明显。

3.8 质量、安全管理

质量、安全的管控是所有施工企业的生命线，传统的纸质文件流转保存不便，对隐患问题很难做到实时的整改。应用手机APP完成对现场问题的随手拍，通过对现场的发现问题-限期整改-结果反馈-关闭的闭环流程，来确保安全质量问题的及时整改，如图 20，管理层可以通过管控端实时掌控安全质量问题的数量，整改情况并做出合理分析，提高项目管理水平。

图16 施工流水段划分

图17 物资提量

图18 智能排砖

图19 智能排砖的导出砌筑量表格

图20 质量、安全管理

图21 VR体验馆

3.9 BIM+VR应用

引进VR技术如图21，主要是出于两个目的。首先，在安全方面实现了安全的教育体验，身临其境的体验必然会提升所有人员的安全意识，同时，通过BIM模型的导入，不进入施工现场就可以直观的感受建筑的建造和完成状态。

3.10 BIM+无人机技术

项目通过引进基于BIM的无人机技术，设置无人机拍摄航线及固定拍摄点，获取每个时段现场人、材、机布置情况及形象进度。助力项目实时掌控和调整施工部署，并最终获得整个项目的建造影像资料如图22，提高了工作效率。一些危险区域使用无人机进行质量和安全隐患的排查对管理人员是一种有效的保护。

3.11 智慧工地

大树智能科技中心项目还采用了智慧工地的平台，如图23所示，能够将在5D平台所积累的各种数据以一种更加直观的方式在现场的大屏中展示出来，做到 BIM的模型数据展示和应用，将项目的生产进度、环境检测、质量安全管理、经营管理、远程动态的监控等多个模块在统一的平台展示，一目了然。

智慧工地平台还能做到将现场现场扬尘、温度、湿度、风力、风向、监控、临边防护、塔吊等设备的数据自动采集，满足项目目标监控，实现智能化科学决策，并且可以设定警戒值，自动控制设备启动关闭，如扬尘达到警戒值时自动控制雾炮、塔吊喷淋、围栏喷淋启动，实现自动降尘;对临边防护警报做到模型自动定位，及时处理存在问题；对塔吊做到及时监控，超重限位报警等。

图23 智慧工地界面

表4 效益分析

4 应用效果

本项目从施工初期根据工程特点决定应用BIM技术以来，为施工总承包方带来了客观的经济效益，经过经营和成本部的测算，得出了表 4所示的大树智能科技中心的效益分析，总计节约了资金 265万，节约了工期63天。

BIM的应用带来的不仅仅是经济上的收益，具体形象的三维展示，绚丽多彩的视频动画对企业的形象是一种提升，同时，更为透明化的资料管理，更加精细化的质量安全管理给企业和社会带来的价值是无法估量的。

5 总结

5.1 创新点

大树智能科技中心项目作为企业BIM中心的主要试点项目，在尽可能全面地应用和发掘BIM基础应用点的同时，也进行了创新点了探索。VR和无人机技术的引入提高了现场质量安全的可视化管理，同时5D平台和智慧工地两个平台的引入为BIM的落地提供了支撑，通过打通两个平台的数据，成功做到了各个应用模块的集成管理和展示。

针对BIM5D平台、信息化平台、物联网平台、智慧工地平台，其中BIM5D平台和智慧工地平台做到很好的对接，BIM5D的模型数据可以直接在智慧工地平台使用，BIM5D和智慧工地平台的安全质量经营数据是完全同步的，数据可以在任意平台上输入，保证了数据的唯一性。对于物联网平台，使用链接的方式，将物联网平台的数据链接至 BIM5D、智慧工地平台，达到只在物联网平台输入数据，便可同时 BIM5D、智慧工地平台、物联网平台同时输出相同数据的目的。而信息化平台开发较早，现阶段仍单独使用，其他平台的如需要使用信息化平台需要另行录入，信息化平台与其他平台的打通的工作正在进行。

5.2 经验教训等

在大树智能科技中心项目中，通过对BIM技术较为完整的应用，为企业的BIM标准的新版修订提供了依据，也为后期其它工地的批量化BIM应用和应用点的选择提供了实例参照，对企业的BIM进程是一个相当大的进步，在实施的过程中，发现并解决了很多实际问题，但依然存在下面两个比较迫切的问题。

（1）目前几个BIM工程试点项目，针对各个应用点均由企业BIM中心进行完全的应用点跟踪实施，对于后期BIM的全面展开，在实施上会存在问题，在下一阶段，建立完善的项目级BIM团队，为项目级BIM团队培养人才，明确企业级BIM中心和项目级团队的职能分工迫在眉睫。

（2）现阶段企业应用到的平台有 BIM5D平台、信息化平台、物联网平台、智慧工地平台，四个平台运行的同时，发现目前存在有数据要重复录入的问题，增加了录入人员的工作量，并且在数据发生偏差时产生的检查工作也很繁琐。目前已经打通了 BIM5D平台与智慧工地平台的数据，下阶段计划将四个平台的数据全部打通，只有这样，精细化、标准化、信息化的管理才能更上一个台阶。