一、项目概况
1.项目基本信息
北京新机场航站区工程 项目，以航站楼为核心，由多个配套项目共同组成的大型建筑综合体。总建筑面积约143万平方米，属于国家重点工程。其中，航站楼及换乘中心核心区工程建筑面积约60万平方米，为现浇钢筋混凝土框架结构。结构超长超大，造型变化多样，施工人员众多，对施工技术与管理的要求较高，需引进新技术协助项目施工。
▲北京新机场航站区整体图
2.项目难点
（1）东西最大跨度562m，南北最大跨度368m，结构超长超大，施工段多，这些因素可能会使施工部署及技术质量控制的风险增大。
（2）上下混凝土结构被隔震系统分开，节点处理非常复杂，对制定技术方案和技术交底的细节把控提出挑战。
（3）钢结构的竖向支撑柱形式多样，包括C型柱、筒柱、幕墙柱扥等，生根于不同楼层，不能同时安装，且需要与屋面钢网架结构连接，安装难度大。
（4）屋面钢网架结构本身造型变化大，与竖向钢支撑C型柱相连，可能造成屋面钢网架结构及室内天花复杂多变，安装难度大。
（5）机电系统复杂，机电设计施工图过程调整量大。在机电工程深化设计过程中，所涉专业众多，各系统覆盖面广，交互点多，协同 工作量大，可能会为项目施工过程中的协同工作留下隐患。
（6）参与单位多、参与施工人员高峰期预计超过8000人，人员过多可能会造成现场施工管理 混乱等问题出现。
3.应用目标
为了配合集团公司BIM 技术推广应用的总体规划，在本项目BIM技术应用中，要实现两个目的，第一，解决项目本身管理过程中的问题；第二，验证和积累BIM应用方法，为后续的类似项目应用提供经验。在此之前，集团已经在多个房建项目上进行了BIM应用，对于房建项目的建模方法、建模标准、项目应用方法等，已经有一定的积累。这些积累成果是否都可以在机场项目上应用？机场项目的BIM应用还有哪些特殊的要求？为了实现上述目的，本项目应用中确定了如下四个目标：
（1）项目技术管理目标： 根据项目特点进行施工部署和技术质量控制、制定技术方案和进行技术交底时注意项目中的难点细节、多造型钢结构的精准安装、项目协同管理及现场施工管理等问题。
（2）BIM人才培养： 建模人才、BIM5D平台应用人才。
（3）BIM应用方法总结与验证： BIM建模标准的优化、项目部各管理岗利用BIM5D进行项目管理的方法总结。
（4）新技术应用的探索： GNSS全球卫星定位系统、三维数字扫描、测量机器人及MetroIn三维测量系统、大跨度钢网架构件物流管理系统。
二、BIM应用方案
1.BIM应用内容
针对以上项目难点和BIM应用目标，本工程在项目管理、方案模拟、商务管理、动态管理、预制加工和深化设计等六大方面应用了BIM技术。
▲BIM应用内容
（1）项目对包括劲性钢结构施工工艺、隔震支座施工工艺、临时钢栈道方案等技术难点进行BIM模拟。
（2）通过应用BIM5D管理平台，基于BIM模型对项目进度、质量、安全、成本和物料进行精确、高效的管理。
（3）通过将BIM技术与三维扫描技术、放样机器人、物联网 等信息技术结合，提高工程信息化管理水平。
2.BIM应用策划
（1）在BIM实施前期，制定相关技术标准，包括《BIM模型管理标准》、《BIM技术应用实施方案》、《土建模型标准指南》、《BIM建模工作流程》、《机电建模标准指南》、《机电三维深化设计方案》等。
（2）模型创建及实施方案：
本工程BIM建模和BIM实施采取项目部自施与BIM业务分包相结合的方式。
主要的BIM业务分工按施工区域分为4块，即AL区、BL区、AR区、BR区，其中：
AL区——北京城建集团有限责任公司BIM中心
BL区——北京城建集团有限责任公司BIM中心
AR区——北京比目鱼工程咨询有限公司
BR区——CCDI悉地国际
▲BIM实施区域划分
（3）人才培养方案：建模人才的培养方式为北京城建集团BIM中心和CCDI、比目鱼咨询等公司合作为主，模型应用的人才培养以广联达公司为主。
（4）软件选取方案：
（5）咨询服务方案：
广联达——协助项目部进行模型验收，并对原有的建模标准提出改进意见；现场实施服务，培训项目部各相关岗位利用BIM5D进行现场管理。
北京比目鱼工程咨询有限公司——AR区全专业建模，并对原有的建模标准提出改进意见。
CCDI悉地国际——BR区全专业建模，并对原有的建模标准提出改进意见。
3.BIM组织介绍
（1）以项目经理为BIM应用主管领导，负责统筹协调项目BIM应用资源，确定BIM应用目标。
（2）组建以BIM主管为核心的BIM团队，负责制定BIM总体实施方针。
（3）北京城建集团有限责任公司BIM中心：AL区和BL区全专业建模及BIM应用实施。
（4）北京比目鱼工程咨询有限公司：AR区全专业建模及BIM应用实施。
（5）CCDI悉地国际：BR区专业建模及BIM应用实施。
（6）广联达科技股份有限公司：负责配合BIM模型的后期应用及BIM5D应用和培训。
（7）所有进场的专业分包单位：配有专业BIM技术人员，负责配合总包单位的BIM实施。
▲组织机构图
三、实施过程
1.BIM 应用准备
（1）模型创建：
模型创建的流程：建模标准交底-模型创建-模型验收-建模标准的调整。
模型创建的内容： 基于BIM的建筑模型、结构模型、机电模型、钢网架屋盖模型、幕墙模型、地表模型、土方模型、边坡模型、桩基模型的创建。
▲模型创建
（2）Revit 、Navisworks、Magicad、Fuzor、Lumion、BIM5D等专业应用软件的操作培训。
2.BIM应用过程
（1）BIM与技术管理的结合：
1）模型的应用：
利于地表模型、土方模型、边坡模型和桩基模型，进行地质条件的模拟和分析、土方开挖工差算量、节点做法可视化 交底对8275根桩基的精细化管理，将BIM模型作为技术交底动画制作和BIM管理平台应用的基础数据。
2）创建洞口族文件及标注族文件：
自动生成二次结构洞口及标注，大大减少了标注的工作量，并且避免由于人为失误导致的标注错误的发生，极大的提高了标注的准确性和统一性。
▲二次洞口族文件
3）劲性钢结构工艺做法模拟：
由于本工程 劲性钢结构具有体量大、分布广、种类多、结构复杂等特点，用钢量达1万余吨，与混凝土结构大直径钢筋连接错综复杂。在正式施工前，深化设计人员利用BIM技术，将所有劲性钢结构和钢筋进行放样模拟，在钢结构加工阶段，完成钢骨开孔和钢筋连接器焊接工作。通过与结构设计师密切沟通，形成完善的深化设计方案指导现场施工。
▲劲性钢结构工艺做法模拟
4）隔震支座施工 工艺模拟：
通过建立BIM 模型，对隔震支座近20道工序进行施工模拟，增强技术交底的准确性和一致性，提高现场施工人员对施工节点的理解程度，缩短工序交底的时间。
本工程 建成后将成为世界上最大的单体隔震建筑，共计使用隔震橡胶支座1124套，如此超大面积超大规模使用超大直径隔震支座的工程，在国内外尚属首次。
5）临时钢栈道施工 方案模拟：
本工程 首次将钢栈道应用在超大平面的建筑工程中，以解决深槽区中间部位塔吊吊次不足的问题。在应用过程中，栈道的结构设计、使用方式、位置选择是钢栈道工程的难点，优化设计、节约材料是体现钢栈道经济性的关键。
在钢栈道的方案策划和设计过程中，充分利用BIM 技术进行方案的比选，对钢栈道的生根形式、支撑体系、构件选择以及货运小车在运行中的受力情况，进行了详细的BIM模拟和验算。其中，方案模拟为最终决策起到了至关重要的作用。
▲临时钢栈道施工方案模拟
6）钢结构方案模拟：
通过MST、XSTEEL、ANSYS、SAP、MIDAS、3DMAX等专业软件建立空间模型，进行节点建模及有限元计算、结构整体变形计算和施工过程模拟。
▲钢结构分析软件
（2）BIM技术 与现场管理的结合：
现场管理采用BIM5D管理平台，BIM5D基于云平台共享，能够实现PC端、网页端、移动端协同 应用。以BIM平台为核心，集成土建、钢筋、机电、钢构、幕墙等全专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、成本、质量、安全、图纸、物料等信息。BIM模型可以直观快速地计算分析，为项目进度、成本管控、物料管理等方面提供数据支撑，协助管理人员进行有效决策和精细管理，从而达到项目无纸化办公、减少施工变更、缩短项目工期、控制项目成本、提升项目质量的目的。
▲BIM5D管理平台
通过Revit 模型的GFC接口导入算量软件，可以直接生成算量模型，避免重复建模，提高各专业算量效率。
▲Revit模型导入GCL算量软件
1）通过基于BIM模型的流水段管理：
通过基于BIM模型的流水段管理，能够对现场施工进度、各类构件完成情况进行精确管理。
▲流水段管理
2）基于BIM的物料提取：
将模型直接导入到BIM5D平台，软件会根据操作者所选的条件，自动生成土建专业和机电专业的物资计划需求表，提交物资采购部门进行采购。
▲基于BIM的物料提取
3）进度及资金资源曲线分析：
通过将BIM模型与进度计划相关联，可以直观地掌握工程进度情况，还可以利用BIM软件进行工程资金、资源曲线分析，实现对施工进度的精细化管理。
▲进度及资金资源曲线分析
4）质量安全管理：
a.责任明确。质量安全问题可在BIM模型上直接定位，问题责任单位和整改期限清晰明确，为工程结算和奖惩决策提供了准确的记录数据。
b.多媒体资料清晰直观。除可以输入文本信息外，该平台还支持手机拍照，将图片文件实时上传，更加直观地反应现场质量问题。
c.移动端实时管理。通过移动端采集信息，能够实时记录问题、下发和查看整改通知单、实时跟踪整改状态，有理有据方便追溯和复查质量问题。
▲移动端实时管理
d.模型轻量化。通过先进的图形平台技术，将各专业软件创建的模型在BIM平台中转换成统一的数据格式，极大地提升了大模型显示及加载效率。
5）桩基础专项应用：
对桩基施工 每区段、每个桩、每道工序进行进展监控，并通过数据平台进行多维度分析，包括总体进展、各区段进展、各工序、各队伍的进展分析。在模型平台中，“正常开始”、“延时开始”、“正常完成”、“延时完成”等状态均以不同的颜色显示，并附有实际和计划工程量对比图，能够快捷直观地展示各个部位的施工进展情况，实时掌握工程量变化情况。通过移动端平台，能够即时发布桩基施工进展情况和施工偏差检查结果，第一时间通报偏差责任单位，并可对比计划与实际情况，以及工序完成情况，从而实现管理高效性和记录准确性。
▲桩基精细化管理平台
（2）BIM 与其他新技术的结合：
1）三维扫描与高精度测量设备的应用：
本工程土方开挖量约270万立方米，通过对基坑进行三维数字扫描，将形成的点云 文件，通过REALWORKS软件转换后，与创建的基坑模型进行比对校验，快速准确地发现土方开挖的差值，及时调整开挖工作，能够有效避免重复作业。在基础底板和结构施工阶段，引进GNSS全球卫星定位系统进行测量控制，并采用全站仪对基坑进行高精度测量。采用该项技术，仅用两人就完成了全场区的测量工作。
▲三维扫描与高精度测量
2）三维扫描与放样机器人的结合应用：
首次采用基于测量机器人及MetroIn三维测量系统的精密空间放样测设技术，实现了大型复杂钢结构施工快速、准确的空间放样测设。
3）大跨度钢网架构件物流管理系统：
针对63450根屋盖钢结构杆件和12300个焊接球的管理，项目上研发了以BIM模型、数据库及二维码为核心的物流管理系统。将物联网 技术与BIM模型结合，利用物联网技术实现了构件管控的高效化和精准化。此外，还研发了移动端手机APP，通过实时显示所有构件的状态信息，把控项目的实际进度，适时调整计划。手机APP还可记录生产全过程中各类影像资料，通过BIM模型清晰展现构件到场和安装进度，实时显示各阶段构件到场数量。
▲物联网管理系统
▲物联网管理系统
四、BIM应用效果总结
1.项目实际应用问题的应用效果总结
（1）利用BIM技术 对超大超长结构工程临时运输钢栈道进行建模、方案布置模拟及方案比选，快速高效地解决了钢栈道的结构设计、使用方式、位置选择等技术难点，解决了深槽区无法用塔吊进行物料运输的难题，最终优化设计、节约材料，降低投资费用，保证物料运输的高效完成。
（2）利用BIM技术对隔震支座进行建模，并对近20道施工工序进行模拟，更加直观地检验工序设置的科学性和合理性，缩短技术交底的时间，保证施工工序统一性和施工质量。
（3）在钢结构工程中，利用BIM技术进行施工方案模拟，并将BIM技术与三维扫描、物联网相结合，解决了钢结构施工部署和技术方案的确定、物料加工情况地跟踪及到场安装进度的实时检查等技术难题，提高了钢结构工程管控的精细化程度和管理效能。
（4）利用BIM技术进行机电系统深化设计，并通过创建各类族文件，实现二次洞口标注自动生成，使二次结构洞口标注工作量减少80%以上；利用Revit 软件直接出图，使出图时间缩短70%以上；在正式施工前，发现机电专业图纸问题及管线碰撞，现场等待技术问题解决的时间缩短60%以上；通过合理化管线排布，提高机电专业施工效率10~15%。
（5）利用BIM5D管理平台，对项目的技术、进度、质量、安全进行管理，将管理信息传递效率提高15~20%，决策效率提升10%以上；通过BIM5D平台基于模型直接生成标准化物资提取单，打印后由物资人员直接签字确认即可生效，减少物资人员手动填写表格的工作量，物资提料所用时间减少15~20%。
（6）明确数据使用需求。在创建模型之前，首先明确模型数据使用需求，并根据需求建立模型创建标准，以保证模型一次创建完成而不进行二次修改或重建。
（7）利用好Revit族文件。通过将各类洞口、标注、图框和目录制作成参数化的族，可以大大减少出图的重复性操作和人为错误的发生，并且提高出图文件的标准化、统一化程度。通过视图样板文件和共享参数的建立和传递，可以提高多方协同 作业的效率，并保证其标准的一致性，在由众多参与方进行协同工作的深化设计中，可以发挥出BIM技术在协同方面的更大价值。
2.BIM应用方法总结
（1）制定BIM模型标准及管理方法：包括钢栈道的建模标准、BIM模型管理标准、BIM技术应用实施方案、土建模型标准指南、BIM建模工作流程、机电建模标准指南、机电三维深化设计方案在内的相关技术标准。
▲BIM标准
（2）制定BIM实施方法，包括BIM工作管理方案、文件会签制度、BIM例会制度、质量管理体系四项管理制度，保证本工程BIM技术的实施。
3.BIM人才培养总结
来源：重庆BIM联盟
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