BIM技术在X88被动式幼儿园项目施工中的综合应用

X88被动式幼儿园项目是北京市第一个钢结构被动房，也是全国最大的钢结构被动房幼儿园。结构形式为钢框架结构，地下部分为型钢混凝土结构，地上为钢筋桁架楼承板。工程整体分为北楼、中楼和南楼三部分，北楼地下1层地上3层，南楼地上3层，中楼地上2层局部1层，结构总高度11.7?m。工程采用被动式建筑设计理念，侧重考虑儿童体感舒适度，注重周围生态环境改善，是实现可持续发展的重要途 径，代表了未来建筑业发展的一大方向。

1项目BIM策划

1.1?目标策划

项目部以实现精细化施工管理为目标，以节约成本为导向，以提高公司品牌建设为宗旨，大力推行BIM技术在本项目的应用。

1.2?组织架构和部门职责划分

本项目BIM团队涵盖项目5个部门15名工程师参与，并得到了公司技术质量部BIM中心的支持。责任细分到人，实施更明确。

1.3?建立BIM技术应用管理制度

为保障项目BIM技术应用切实落地，项目部根据公司《BIM技术推广管理办法》《BIM应用流程标准》 《BIM应用数据标准》，编制了《X88幼儿园项目BIM技术应用策划方案》。

2BIM技术的应用

本项目实施多软件协作BIM技术应用，从基础建模、模型整合、工序虚拟展示、fuzor应用于会议交流、lumion渲染、unity沉浸教育等多方面应用。

2.1?模型搭设

（1）项目部根据图纸建立各专业模型（图1），通过建立各专业模型实现三维虚拟展示和模型信息填充。通过建筑模型展示外窗、幕墙等信息。通过机电模型调整各专业综合碰撞。通过钢构虚拟拼装模型展现钢构连接节点，提前发现安装将会遇到的问题。

（a）

（b）

（c）

图1?X88被动式幼儿园各专业模型

（a）建筑模型；（b）机电模型；（c）钢构模型

（2）场布模型。建立场布模型，破解场地狭小的难题，辅助前期场地空间设计（图2）。

（3）样板模型。本工程为钢结构被动式建筑。为保证工程的施工质量，满足要求，根据被动式建筑工艺新颖、结构独特的特点，建立了结合本工程的整被动式样板区域，并分别形成了5项样板重点，搭建相应的节点模型，制作施工动画，并在现场西门建立实体模型。

2.2?图纸会审

工程前期，通过翻模检查各专业图纸问题，并在合模后检查各专业交叉碰撞问题，汇总各种问题后，统一交由设计单位解答，此方法比传统看图查找问题效率高，可有效解决图纸中发现的问题。图模会审：模型直观展示图纸问题，又有利于与设计沟通。

2.3?工艺工序模拟

2.3.1?被动窗工艺演示

为保证安装质量，对工人明确施工工艺，项目部根据门窗安装时的注意事项，制作窗户三维节点模 型，并利用模型制作工艺安装视频，对施工人员进行技术交底。

2.3.2?被动窗工艺演示

通过建立屋面三维深化节点模型，剖析常规屋面与被动式屋面的区别，直观展示被动式屋面的细部 作法。

2.3.3?被动式屋面分仓施工工艺演示

项目部利用样板区屋面作法模型制作屋面系统施工工艺演示动画，指导工人施工。被动式屋面从女儿墙顶收口、错缝铺设、层与层间搭接、防水采用分仓方法等各方面细化屋面防水分仓施工的具体做法。保温、同步施工，既防止施工过程中雨水的影响，又便于后期维修。分仓方法施工为被动式建筑屋面特殊要求，减少了水汽的侵扰，保证了屋面保温、防水的施工质量。

2.3.4?外幕墙施工工艺展示

项目部根据被动式建筑断热桥的要求，利用BIM技术对幕墙安装节点断热桥处理进行工艺深化。

（1）通过工艺深化确定岩棉钉布置为梅花状；

（2）无热桥设计是被动房的五大准则之一，被动房研究所PHI认为所有的结构方式必须满足高标准的气密性、保温效果和避免热桥现象发生。为避免产生热桥，在工程中可能产生热桥的部位加橡胶隔热垫等方式隔绝热桥产生。转接件铰接位置采用厚5?mm的尼龙隔热绝缘垫；

（3）岩棉钉采用长度为365?mm的专用隔热尼龙胀栓，每平方米不低于6个，既保证安装牢固，又满足传热要求。

2.4?三维节点技术交底

本工程为钢结构被动式建筑，钢结构表面喷涂厚18?mm的防火涂料，平整性较差，钢柱、钢梁与砌体接触面无法做到严丝合缝，气密性无法满足被动房的要求，屋面保温层较厚，雨水斗出气密性水密性要求高。为满足被动房气密性的要求，减少漏气量，钢结构与砌体墙面及楼承板接触点阴角处均用坡面水泥砂浆找平，然后贴防水隔气膜。

通过打印三维技术交底或施工人员通过扫码获得技术交底，达到BIM辅助技术交底的效果。

2.5?方案比选

窗框与钢结构处固定情况不同于混凝土结构，连接件无法直接对钢结构进行固定。安装过程中，在钢梁上需临时加焊钢板，以满足窗框与钢梁固定。很难精确把握钢板与钢梁翼缘固定角度，钢板一旦焊接固定，角度不能调节，窗户安装效果不佳。通过BIM技术进行节点模型深化，再进行方案比选，然后分别进行验证（表1）。

表1?方案比选

方案一：两个角件固定在一块钢板上。

方案二：两个角件分别固定在两块钢板上。

方案三：通过BIM深化设计专用角垫，提交给厂家进行加工。

抽查验证3个方案的安装精度情况，前两个方案角件安装误差均超过误差≤2?mm的标准要求。

通过比选，方案三连接安装精度超过方案一、方案二，低于被动窗2?mm安装精度要求，既省材料，又省人工。

2.6?BIM技术辅助安全虚拟体验应用

为了对工人进行有效的安全教育，公司建立虚拟的安全体验中心，本项目参与安全体验中心模型搭建工作，并制作相关安全学习视频等，以提高安全教育的效果。

现场技术管理人员、安全管理人员以及操作人员利用unity集成系统，进入质量样板展示区、安全体验区虚拟场景中，既能全方位地观看质量样板细部做法、体验安全设施，又能通过场景中设置的触发热点（图片讲解或链接动画），了解施工工艺要点、质量安全注意要点以及在线答题，答题完毕后系统能够自动汇总成绩，对人员受教效果进行考评。此种体验式教育既直观又生动，达到了良好的效果。

2.7?机电综合排布

各专业在二维图纸基础上，利用中心文件同步进行三维协同深化建模。

通过碰撞检查、漫游审查等方式，循环调整，消除专业间碰撞及排布不合理的问题。

通过土建与机电各专业的协同，BIM模型中将所有穿墙管线留洞、套管预埋、圈过梁及构造柱设置、砌块排布统筹考虑，做到“一墙一图，按图备料，照图施工”，不仅杜绝了后期机电开凿的二次破坏和大量洞口封堵，而且有效减少砌体施工中的材料消耗和垃圾废料的产生，大幅提升了施工质量。

借助MagiCAD对综合排布完成的管线进行不同专业之间的综合支吊架设计，既可达到节约材料的目 的，又可优化排布，确保美观。

2.8?三维可视化应用

可视化、模拟化和分析化的技术手段在建筑工程的全建筑周期中创建、应用并且共享一致的建筑信息模型，可以提前做出最佳决策，使项目团队能够更好地协同，从而实现有效管理、降低项目成本、加速项目进程、提高项目质量的目的。

2.9?工厂化预制施工

通风与空调专业采用热镀锌铁皮风管，在完成管线综合排布后，绘制风管管段分段图，实现管道工厂化预制与加工，加工成型后交付现场进行组装，减少现场施工成本，提高安装质量。

2.10?钢结构施工

通过钢结构模型深化辅助出图；生成CAD详图指导施工现场安装。

2.11?工程辅助排砖

采用手工或CAD软件进行传统排砖工作，重复工序多，工作量大，且仅能体现工程做法。而采用BIM技术排砖，不仅工序简单，节省时间，而且效果直观，能快速提取材料清单。

因本工程为被动式建筑，对外墙砌块填充墙体的气密性、强度等要求较高，所以外墙采用砌块为蒸压加气混凝土砌块600?mm×200?mm×250?mm、干密度B?06、强度等级A5.0，因此通过应用BIM技术排砖，构造柱、水平梁等构件的精确排布及优化设计，从而减少损 耗，做到精确投料，并减少了二次搬运。

2.12?安全管理

安全管理实施流程：危险源辨识—创建安全防护标准化构件族—绘制安全防护标准化BIM模型 （图3）。

图3?安全防护标准化BIM模型

2.13?“智慧工地”平台运用

近年来，国家对环境保护逐渐重视，倡导绿色文明施工，笔者所在公司为响应国家号召，注重项目及周边环境监测工作，运用“智慧工地”平台实时监测周边环境，按照环境状况安排工序，保证将因施工原因对周边造成的影响降到最低。

安全、质量是项目的重中之重，为保证工程安全、质量处于受控状态，避免因人为原因造成损失，要求项目人员每天巡视时及时将问题上传至平台，平台根据分工将任务具体到责任人，实施追责，保证问题能消灭在萌芽状态中。并在后台自动形成分析数据。

安全帽内配置安全芯片，与智慧平台系统主机进行无线连接，现场设置危险源报警点，当佩戴安全帽到达该地点时自动警示音提示，方便现场人员安全 管理。

3效益分析

3.1?经济效益

X88被动式幼儿园项目（图4）应用BIM三维场布功能，科学合理地布局，优化作业面，减少临建返工。场地布局更加美观，便于施工管理。与以往工程相比，项目通过科学布局，科学策划基坑出土，正确选择加工区、堆料场位置，并随工程进展动态调整，提高了项目施工效率，带来无形经济效益近30万元。

图4?X88被动式幼儿园项目

本工程鉴于被动式建筑的特殊性，施工工序较新、新工艺普及度较低，通过BIM技术的直观展示功能辅助技术人员交底，既不占用太多的交底时间，又达到了良好的结果。层层交底时间节约80?%，交底效果明显，工序施工一次即达到良好的作业效果，减少了返工，增加了无形经济效益约20万元。

3.2?社会效益

本工程作为北京市重点民生工程，得到了北京市政府、开发区政府等有关部门的重视。2019年7月，本项目参加北京市建筑业联合会BIM技术交流活动，获得优异成绩。2019年10月，本工程成为目前国内规模最大的通过德国PHI认证的被动式幼儿园，也是北京市规模最大的钢结构被动式建筑，得到了公司领导的高度认可和有关政府部门的多次好评，提高了公司形象与口碑。吸引了多批国内外专家领导莅临参观指导。

3.3?人才队伍建设

项目部大力推进BIM技术学习，通过BIM技术推动应用，培养了一个优秀的BIM团队，至今已经培养了BIM技术管理应用人8个，为公司BIM技术发展提供了人员储备。

4结束语

虽然BIM技术发展过程中还存在一些问题，比如建模周期、各软件的协同应用等应用阻点需要打通，但BIM技术发展与当代信息化社会发展思路不谋而合，必将成为建筑业发展的主流信息化手段。