南通二建商办楼项目BIM应用效果赏析

1.1工程简介

南通二建商办楼位于启东金融建筑产业园的最北侧，该园区是办公、营业、会议的重要场所，同时也是新城区政府办公区域和中央商务区域的交界地带，不仅承担了必要的经济服务职能，同时也是展示城市整体形象和文明建设成果的重要窗口。园区将贯彻绿色生态智能的建筑理念，成为城市的标志性建筑。本工程由A、B两座塔楼及裙楼组成，建设用地面积约17749.71平方米。总建筑面积约96469.84平方米，其中地上建筑面积约 69084.66平方米，地下建筑面积约27385.18平方米。

图1 南通二建商办楼效果图

图2 南通二建商办楼效果图

1.2工程难点

1.2.1本工程作为本市重点工程、安全工程、廉洁工程、环保工程、民生工程、创鲁班奖工程，社会期望突出，政府（业主）要求高，需要多方共同努力才能完成既定目标。

1.2.2本工程基坑面积约1.4万平方米，呈正方形，东西最长约145m，南北最宽约120m，基坑周长约485m。挖深9.60m，承台、集水井、电梯井、主楼部分局部超挖0.4～4.8m。

1.2.3本工程内部结构复杂，高大支模区域较多，最高达16.8米，大梁最高达2.7米。

1.2.4本工程地下室剪力墙为清水混凝土，施工质量控制难。

1.2.5本工程地下室结构复杂、大梁较多、净高不足，管线综合排布困难。

2.1采用BIM技术的原因

2.1.1公司层面

本公司作为施工企业，一直十分重视BIM技术的研究,公司通过边学习边总结的方法，选取公司内部合适的项目作为BIM试点，实打实的挖掘BIM在项目上的应用价值，为公司推广BIM技术积累经验，提供公司在行业中的BIM竞争力，同时也为培养公司BIM人才团队提供服务，最终为BIM在施工行业乃至建筑业的发展提供一个宝贵的经验。

2.1.2项目层面

南通二建商办楼、地下车库项目作为启东市重点项目，从项目开始就定位确保鲁班奖，公司内部极其重视该项目施工管理的质量，采用BIM技术可为项目精细化管理添砖添瓦，增添项目亮点，于此同时通过BIM技术的实施达到节约成本、缩短工期、辅助施工的目的。

2.2 BIM技术应用概述

2.2.1软硬件环境  

2.2.1.1软件介绍

本项目BIM应用涉及到使用的软件如表1所示：

表1  BIM应用软件

表2  硬件配置

集团技术中心BIM小组成员分工

表3  集团技术中心BIM小组成员分工

2.2.4模型创建、使用和管理标准

2.2.4.1命名标准

项目实施前期，为统一实施管理，应制定模型构件命名方式，模型中的构件命名应包括：构件类别、构件名称、构件尺寸，构件名称应与设计或实际工程名称一致

2.2.4.2模型图形管理

应根据项目各参与方的企业标准及使用习惯制定项目的模型配色及线型要求，并应符合以下原则：

1）具体实施根据项目要求而定，模型颜色应与设计图纸保持一致；

2）模型二维配色及线型应清晰鲜明，符合出图标准要求；

3）机电专业可根据系统划分三维配色体系，三维配色应采用不同色系方便区分不同系统分类。

2.2.5信息交换要求

目前工程领域内使用的软件众多，产生了各种格式的文件，这些文件之间还存在的复杂的关联关系，这些关系也是动态发生变化的，不同格式和不同年份版本对信息传递有直接影响，对这些工程软件存储内容的管理已经超越了普通的文档管理系统的范畴。梳理好各个软件的格式要求，不仅改进了标准的文档管理功能，而且能够良好地控制工程文件之间的关联关系，并自动维护这些关系的变化，减少了参与人员的工作量。

3.1施工准备

3.1.1模型建立与图纸会审

项目初始依据建模标准，建立LOD400标准的模型，通过模型的检查累计发现图纸问题100余项，并形成了图纸问题报告，在图纸会审中及时与设计沟通，确保建筑工程从设计端到施工端的良好过度，从而达到了提前预判构件间的相互冲突和可视化沟通，实现BIM技术的应用价值。

图4 商办楼结构模型

图5 问题报告

3.1.2方案比选

项目开工前，由集团领导与项目经理组织对项目的各个阶段进行方案策划，其中包括建筑幕墙、地下室布局、清水混凝土的排布、项目场地的布置等。通过BIM技术的可视化应用，将方案意图更加直观的表达，加快推进方案的选择，通过正向设计的手段，现有模型后有图纸，通过模型导出施工图的方法，大大提高了工作效率。

图6 地下室布局方案比选

图7 项目部的方案比选

图8 场地布置方案比选

3.1.3场地布置

运用BIM技术，合理划分工作区域，在各施工阶段合理布置施工道路、材料堆场和加工区，选择最佳的布置方案， 1:1全景呈现整个施工现场，真正做到了策划在前，精细化施工。

通过BIM技术的模拟性、优化性特点，将塔吊按照整个建筑的空间关系来进行布置和论证，极大地提高布置的合理性。然后通过链接其他模型，如施工道路、临时加工场地、原材料堆放场地、临时办公设施、饮水点、厕所、临时供电供水设施及线路等等。让前期策划一次成优，返工率为零，充分做好事前控制，节约工期。

图9 现场平面布置图

临时设施是为工程建设服务的，它的布置将影响到工程施工的安全、质量和生产效率，三维虚拟临时设施对施工单位很有用，可以实现进行临时设施的布置及运用，还可以帮助施工单位事先准确地估算所需要的资源，以及评估临时设施的安全性，是否便于施工，以及发现可能存在的设计错误。并根据所做的施工方案，将安全生产过程分解为的维护和周转材料等建造构建模型，将他们的尺寸、重量、连接方式、布置形式直接以建模的形式表达出来，来选择施工设备、机具、确定施工方法，配备人员，通过建模，可以帮助施工人员事先有一个直观的认识，在深入的研究怎样去施工和安装。

图10 办公区

图11 生活区

3.2质量管理

在工程质量管理中，既希望对施工总体质量概况有所了解，更要求能够关注到某个局部或分项的质量情况，从工作程序方面讲求的则是动态管理和过程控制。基于此特点， BIM 模型能够作为一个直观有效的载体，无论是整体或是局部质量情况，都能够以特定的方式呈现在模型之上。基于这样的理念，将工程现场的质量信息记录在BIM 模型之内，可以有效提高质量管理的效率。

3.2.1样板模型

建立的BIM样板模型，使用模型对施工方案进行实验，在施工前对构造方式、工艺做法和工序安排进行优化调整，有效指导工艺加工与现场施工，提高施工质量和效率，降低施工难度和风险。通过实物样板和三维样板的结合让班组对整个施工工序和质量标准有更深入的了解。

图12 样板模型

3.2.2实测实量操作手册

利用BIM技术建立实测实量操作指引，规范产品质量实测过程的程序、取样方法、测量操作、数据处理等具体步骤和要求。提供产品质量实测的操作方法，尽可能消除人为操作引起的偏差。让质量员直观的了解实测实量操作方法。

图1 3 实测实量操作指引

3.2.3质量管理平台应用

通过移动端将采集的质量问题上传至云端，与相关责任人数据共享。平台模型对信息进行集成，方便问题记录分析、整理。在每周的质量例会上针对BIM5D平台显示的问题实施整改，追踪检查直至质量问题整改完毕。

3.3安全管理

本项目计划通过国家AAA级安全文明标准化工地验收，并申请江苏省安全文明标准化观摩工地。项目安全科联合BIM人员，通过BIM技术结合集团《建筑安全文明施工标准化图集》、集团CI标准辅助施工现场安全管理。

3.3.1安全标准化模型出图

图14 BIM标准化模型

图15 项目现场照片

图16 安全体验区CI标准模型

3.3.2VR体验区应用

虚拟安全体验馆，相比传统“安全体验区”，VR安全体验馆具有更全的模型、更大的场景更低的成本等特点。集本项目各专业BIM模型、安全教育为一体的安全体验平台。该平台利用BIM与虚拟现实技术的结合，可以将项目模型清晰展现在施工人员眼中，并且通过模拟高空、洞口坠落等效果，体验安全伤害的严重性，强化施工人员安全意识。

3.4施工技术管理

3.4.1技术交底

目前各项目部技术交底形式还是以文字为主，但文字繁琐，接收到交底的施工人员难以把握关键语句，不能正确的理解技术交底的内容，导致技术管理人员需要反复在现场指导工作。将技术施工交底以三维交底方式加以展示，使交底内容更加易于理解，让技术交底更加“简易而不简单”。

3.4.1.1支护结构施工交底

本工程支护形式为上部放坡，下部桩锚支护，开挖深度达挖深9.60m，属于超危大工程，在施工前通过BIM技术对现场的施工人员、管理人员进行技术安全交底，对施工的工序、流程、质量的控制点与安全隐患做深入讲解。

图17 支护施工技术交底三维示意图

3.4.1.2复杂节点的钢筋交底

通过BIM模型更直观的对钢筋、模板等节点进行展示和现场交底。并通过轻量化平台将储存模型的二维码张贴在现场，进一步方便班组人员能了解整个节点的完成效果，提高了现场施工的效率和准确性。

图18 梁、柱钢筋绑扎技术交底三维示意图

3.4.1.3高支模技术交底

本项目高支模区域多达十余处，最高可达16.8米，通过BIM可视化的方式，对本项目超危大工程进行安全技术交底，对脚手架的搭设规范进一步的细化讲解，对施工过程中可能会遇到的危险源逐一排查，确保工程施工的有序开展。

图19 高支模技术交底三维示意图

3.4.1.4二次结构技术交底

通过设置砌块规格、导墙、灰缝等参数，结合构造柱、圈梁、过梁等二次结构的布置，我们对本项目采用了BIM精细化排砖，提前获得填充墙施工的需要的砌体规格和数量，并导出了CAD图。在下一阶段对现场实现精细化施工，提高了砌筑质量，降低了现场损耗。

图20 精细化排砖图

图21 软件自动导出的墙体的CAD平面图

3.4.2深化设计

3.4.2.1管线综合排布

通过全专业的BIM模型，进行机电专业的管道综合排布，利用BIM技术进行机电管线虚拟排布安装，选择最佳的排布方案。重点将地下室、走廊、管井、设备机房及屋面等部位管线密集先行进行排布优化。将排布后的方案通过专题协调会内部讨论，通过后进行图纸标准并报审业主、监理并抄送原设计单位。待最终确定后及用于现场实施。

图22 地下室管线综合排布

图23 剖面图

3.4.2.2深化及预留预埋洞图纸

为实现机电深化设计内容，在本项目中由安装专业BIM团队通过Revit机电模型直接进行深化出图、每层包含机电1张综合图、若干张专业图、若干张剖面图以及一张预留预埋洞口图纸，该预留预埋洞口图纸要在一次结构施工前通过报审，将终版的图纸用于辅助现场施工。

图24 机电综合管线布置图

图25 预留预埋布置图

3.4.2.3支吊架深化指导加工制作

通过BIM综合管道优化排布，运用Revit软件对综合支吊架进行设计、提高管道排布的美观性、大大节约了钢材的浪费。通过Revit模型直接提取机电管线剖面确定支吊架尺寸，由施工方将支吊架尺寸发送给专业厂家生产。

图26 机电管线模型

图27 机电管线剖面

图28 支吊架尺寸标注

3.4.2.4净空分析

在综合排布完成后，对项目各个区域进行净空分析。根据综合排布内容，对重点区域进行把控，除了解决净空不满足功能使用的，对可优化空间的区域做进一步的提高，最后形成报告报审给业主。

3.5进度管理

本项目施工过程中，由于施工人员数量庞大、面积大涉及到各个专业的各家分包单位，项目施工进度的掌控很大程度上能够反映施工总承包管理企业的项目管理能力、施工人员的能力以及施工中运用技术的高低。施工进度计划的制订和执行必须明白整个施工流程、工程量的多少、资源的配置情况等。BIM 技术可以通过模拟施工整个施工的流程，通过4D模拟的方式，对进度计划的制定及执行进行复核及修正。

图29 塔吊吊装模拟

图30 4D模拟进度管理

图31 施工进度模拟

同时 4D 模拟还可以有效的模拟施工方案，利于进行施工方案的比选，做出最优化的建议和选择。由于4D模拟直接将由project生成的进度计划文件导入，并将计划文件中的每一个时间段与模型中的数字进行关联，可以将整个施工进度以三维动态的方式展示出来，具有普通进度计划无法比拟的直观性，更利于总承包部及业主方及时的对施工进度进行调整和控制,对于不足的环节可加以修改完善，对于所提出的新方案可再次通过动画模拟进行优化，直至进度计划方案合理可行。

对于以往的项目，施工进度计划编制主要采用传统的粗略估计办法。本项目中，我司将采用 BIM 同步模拟的方法进行施工优化，通过 BIM 模型的应用为施工进度控制减轻了负担。以下是我司 BIM 方式进度掌控流程图：

利用三维动画对进度计划方案进行模拟，更容易让人理解整个进度计划流程，对于不足的环节可加以修改完善，对于所提出的新方案可再次通过动画模拟进行优化，直至进度计划方案合理可行。

3.6造价管理

通过关联达出具构建工程量，给现场加工提供标准量，然后根据现场加工的实际量做出对比分析，算出误差值，进行限额领料控制，达到材料精细化管理，将BIM模型导入能达平台建立成本关系数据库，进行消耗量的统计、设备与材料管理以及对模型进行周期性成本（月、季）维护。

图32 BIM算量

3.7BIM创新应用

3.7.1BIM+无人机技术

项目部通过设置无人机拍摄航线及固定高清网络摄像机拍摄点，可获得每个时段现场的人、材、机布置及形象进度，通过此方式指导总平面管理，加强对劳动力的控制，保证进度管理目标的实施。无人机拍摄影像与BIM施工模拟进行对比分析，方便项目部实时掌控和调整施工部署，且最终获得整个项目的建造影像资料，节省了大量的人力物力，提高了工作效率。

无人机系统可以利用所获得的信息生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等二维、三维可视化数据，将数据都可以运用于各类环境下应用系统的开发和应用。

图33 实景建模软件界面

图34 航拍实景

3.6.2BIM+二维码技术

本项目利用集成式模块化动态式二维码管理，一个项目一个二维码囊括达欣官方网、项目简介、施组方案、安全文明、技术质量、月度考核展示、科技创新等内容，可以做到随看随调随更新，实时动态化管理，同时也有利于企业形象的推广。

管理人员将焊机、电箱、施工电梯等机械设备的操作规程和责任人等信息录入到二维码系统中。管理人员在施工现场钢筋加工区、库房、作业面等地方贴设安全文明教育二维码，手机读取就可学到与施工密切联系的安全知识。

在设备管理以及安全巡检中，通过在现场塔吊、施工电梯以及若近百个配电箱设置二维码及NFC标签，现场人员通过手机扫描或感应就可读取机械设备的操作规程和责任人等相关信息，管理人员则有权限录入相关巡检信息，极大的方便了现场安全管理工作。

本工程采用了施工与BIM 相结合的现代化管理新模式，有利于设计必选、整合、整个项目的统筹规划和协同运作，可以有效解决设计与施工的衔接问题、将BIM应用扩展到工程建设的全过程，设计施工一体化，综合考虑方案的实用性、技术性、安全性，并有利于费用和进度控制。

本项目为发挥施工+BIM管理模式的优越性及超前性；以服务业主为遵旨、以项目品质为目标、以成本把控为方向，真正做到了事前把控、绿色建造的目的。

在施工前通过BIM优化项目实施方案，避免项目重复作业或返工；通过BIM施工模拟，跟踪和控制每周、每月的施工进度，确保工程项目按期完工。

集团公司多年来致力于BIM领域的发展，回顾过去BIM技术的应用过程，存在普遍的问题：

（1）专业知识欠缺

集团公司、区域公司、事业部虽然设置了BIM专业工程师或引入外委BIM团队，但大多数为BIM软件建模人员，缺乏实际设计、施工实际经验，BIM模型对施工指导意义有限。

（2）设计生产脱节

个别项目BIM应用和项目施工两条线，“先施工、后BIM”，照搬照抄他人成果，不能对号入座，设计与生产脱节。

（3）应用范围有限

现阶段大部分项目仅将BIM设计应用于“机电管线综合”，而机电与结构、机电与内装结合不够，应用管理层面深度不足。