BIM技术在天津永基花园二期项目中的应用

文章介绍了天津市永基花园二期项目BIM的应用背景、建模过程、碰撞检查、三维场布、BIM5D软件应用等，分析了BIM在该项目中的应用价值、存在问题，并提出了对BIM应用的展望。

1 应用背景
近年来，随着住房建设部、部分省市陆续发布的BIM技术相关指导意见和相关文件，可以看出，随着信息化程度的不断深入，传统二维的建筑表达方式已不能满足建筑行业进一步发展的要求，以三维表达和信息技术为核心的建筑信息模型( BuildingInformation Modeling，简称BIM) 技术已成为建筑业信息化的现实需求。BIM技术的现实意义是可以实现一种数据的多种用途。
BIM技术相关的工程基础数据既可以用作投资估算、工程量清单、招投标、签订合同、确定标的、工程预算，还可以作为施工成本控制、材料计划、工程结算和审计的依据，具有多用途特性。BIM技术在这些方面的应用，使得建筑业向一个全新的发展时期迈进。
2 BIM在项目中的应用
2.1 工程概况
永基花园二期项目位于天津市南开区黄河道与广开大街交口，建筑面积95697m2，其中地上建筑面积62160m2，地下建筑面积33537m2，为4栋8－34层住宅楼和1栋19层商业办公楼及配套用房，地下3层为汽车库和设备用房。三维效果图如图1所示。
该项目是天津泰达尚城置业有限公司在天津市开发建设的大型综合性建设项目，工程重点及难点：
1) 建筑规模较大、楼座密集，地下建筑和楼号覆盖了整个场地，场地狭小，给施工组织和现场布局带来较大困难；
2) 工程地下结构为三层，占地面积大，基坑深度-13.95m，土方工程量大，如何组织好土方挖运，保证场外交通顺畅和环境清洁也是施工中要注意的重点问题；
3) 地下室各种设施和设备管线众多，给设计和施工带来难度。

2.2 BIM应用内容及阶段
天津永基花园二期项目中BIM技术应用的内容主要有：建筑、结构及设备管线模型搭建及碰撞检查；施工场地布置; 样板间动画交底；BIM模型及信息集成、浏览；工程量统计、物资提取；流水段管理；项目质量安全管理等。对该项目进行了两个阶段的BIM应用，如图2所示。
2.3 BIM建模
天津永基花园二期项目应用的软件是Autodesk公司的Revit软件。由于Revit软件与二维软件CAD具有数据的兼容性，建模人员将CAD施工图导入到Revit软件中，进而开始基于二维图形构建三维模型。CAD图纸往往是十分复杂的，如管线及设备的施工图，交叉纵横现象较多，这就要求建模人员有很强的识图能力，而且识图过程要求非常仔细。
总体来说，建模过程分三步进行：一是对CAD施工图进行识别，了解建筑、结构及管线设备的大致结构；二是对广联达建模标准进行熟悉；三是将CAD文件导入Revit软件中，依照施工图中的图元、轴网、标高等信息，利用Revit所含有的三维模型构件，沿着二维图形的分布进行绘图，当然，Revit中含有的三维模型构件是不全面的，比如门窗、异形柱、
设备等因项目而异，这就需要建模人员自己绘制相关的族文件，从而为Revit软件所用，在绘制过程中，三维模型将同步显示在软件的视图窗口中。
利用上述方法，天津永基花园二期建筑、结构、管线设备等模型得以实现，如图3、图4、图5所示。



2.4 BIM碰撞检查
碰撞检查可提前查找、报告建筑中不同部位之间的冲突。碰撞检查分为两种情况：硬碰撞检查和软碰撞检查，硬碰撞检查是指实体之间的碰撞检查，软碰撞检查是指实体之间虽没有碰撞，但空间间距已无法满足相关施工要求，比如空间中两根管道并排架设时，需考虑保温层的厚度及安装空间等要求，故两者之间必须有足够的间距，如若此间距不够，即使两根管道并未发生碰撞，设计也是不合理的。
在一个项目中，CAD作图难免出现主观上的疏漏与错误，有时这种错误的数量是比较大的。有些在审图过程中得以改正，有的没有被查出来，到了施工阶段就会制造很多麻烦。
BIM在碰撞检测这个环节便起到了人工难以无法实现的作用。建模人员根据自身的专业知识以及所收集的资料信息，提出施工图优化建议和意见，形成报告，与碰撞检查结果一并交于建设单位与设计单位，以供其及时修改纠正。待设计单位修改后，建模人员根据其修改的内容对BIM模型进行修改，从而达到模型跟踪修改的目的。
天津永基花园二期项目建立好BIM施工模型后，利用碰撞检测工具Navisworks对模型中出现的错、漏、碰、缺等不合理或者错误的地方进行多次检测，发现了大小30多处的设计问题，并进行了修改，形成碰撞检查报告，避免了大量返工，缩短了工期。如图6所示。

图6 碰撞检查报告

2.5 三维施工场地布置
本工程施工场地狭小，土方工程量大，如何组织好土方挖运，保证施工组织的有序进行，施工现场的合理布置显得尤为重要。
传统的施工现场布置多以技术人员和专家的经验为主，很难直观比较、优化场地布置方案，更无法预料施工过程中的突发情况。为此，我们利用施工现场三维布置软件GSL2015对施工场地进行了模拟布置，通过该软件实现操作智能化。软件采用符合技术人员习惯的CAD和windows操作风格和导航式操作界面，系统内嵌消防、安全文明施工、绿色施工、环境卫生标准等规范，以及丰富的现场经验，为规划提供更多的参考依据。
同时多点平衡能实现最切合实际的临时设施规划方案，并配套提供工作所需的施工各阶段规划图、细部构造详图、临时用水、用电方案等。利用此款软件，建模人员优化比拟施工现场布置方案，得到最优的天津永基花园二期三维施工场地布置图，保证了后续施工的有序进行，确保了工程的施工进度。如图7所示。

图7 天津永基花园二期施工场地布置

2.6 施工模拟及样板间动画交底
对于该项目施工过程中的重点和难点，应用BIM技术设计施工动画，意图用立体、形象、直观的方式向一线施工人员展示具体的操作过程及注意事项，这其中包括一些复杂节点的处理、施工流程、施工顺序等。
为更好的进行施工交底，天津永基花园二期利用BIM技术对项目的施工工序进行详细模拟，对复杂节点进行样板模型展示，如图8所示。

图8 管道穿墙防水样板模型

2.7 BIM5D软件应用
三维模型加上进度和成本就是5D，即BIM2.0。BIM5D软件，以BIM平台为核心，集成土建、机电、钢构、幕墙等各专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，利用BIM模型的形象直观、可计算分析的特性，为项目的进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑，协助管理人员有效决策和精细管理，从而达到减少施工变更，缩短工期、控制成本、提升质量的目的。
天津永基花园二期项目利用BIM5D软件平台可以实现GCL格式模型的直接导入，并拥有IFC格式通用接口，对于Revit等软件建立的模型均可转换为IFC格式后导入BIM5D进行集成，形成完整的BIM应用模型，完成模型与进度计划文件( project 格式) 的关联，与合同、清单、定额信息的关联，与施工图纸的关联。利用此款软件，我们还可以在模型中任意点击构件，查看构件的类型、材质、体积等属性形象，有效地协助施工管理人员进行决策，从而实现精细管理，节约施工成本，提升施工质量。如图9所示。

图9 任一构件属性

利用BIM5D中记录的完成情况、现场签证情况，商务人员可以快速统计已完成部分的清单工程量，快速完成向甲方的进度款申请及分包工程量的审核，通过软件进行三算( 合同收入、预算成本、实际成本) 对比，以清单和资源不同维度得出盈亏( 收入－支出) 和节超( 预算－支出) 值，定期不定期进行损益分析，帮助公司了解项目资金情况，加强了该工程的成本管理。如图10所示。

图10 三算对比

技术人员按照流水段划分，进行流水段管理，将模型划分为可以管理的工作面，并且将进度计划、分包合同、甲方清单、图纸等信息按照工作面进行组织及管理，这样，可以清晰的看到各个流水段的进度时间、钢筋工程量、构件工程量、图纸、清单工程量、所需的物资量、定额劳动力量等，帮助生产管理人员合理安排生产计划，提前规避工作面冲突，确保了该工程的进度，节约了工程成本。如图11所示。

图11 流水识图下的清单工程量

在施工现场，发现质量安全问题后，通过手机对质量安全内容进行拍照、录音和文字记录，并关联模型。同时，协助生产人员对质量安全进行管理，减少了施工风险，确保了该工程的质量安全。如图12所示。

图12 质量安全管理

3 BIM在项目中的应用价值
天津永基花园二期应用了BIM技术后，在施工图碰撞检查中，有效地辅助设计施工单位扫清了施工图中几乎所有的主观性错漏，避免了施工阶段设计变更、施工返工的麻烦; 工程量统计为该项目概预算节省了大量的劳动力和时间，提高了工作效率和数据准确性; 施工模拟为将来的施工提供了指导作用，让施工人员更加直观地了解施工工艺，使施工过程更加有序性、科学性；样板间及重要部分的可视化为施工提供了视觉上的参考，更加明晰建筑构造和设计布局；施工动态管理实现了施工场地布置动态优化，使得流水段划分合理化，提升了管理的精细化水平，同时协助生产人员对质量安全进行管理。
尽管BIM技术在天津永基花园二期项目中应用到的内容不是很多，但BIM给该项目带来的价值也是非常可观的。参建各方是否从BIM上获得利益是大家对BIM应用价值评价的关键所在。
BIM应用价值应体现在项目体系上，包括项目本身、各参建方，材料、机械设备及相关数据等。在项目的推进过程中，数字信息技术将项目的全方位、全生命周期、全领域中的信息集中在一起，运用可视化、虚拟现实的表达方式将准确而完备的信息传递给参建各方，使大家将注意力都集中在整个项目本身，进而实现项目利益的最大化。而天津永基花园二期项目所体现的价值恰恰在于项目本身。

4 结语
通过天津永基花园二期项目的应用，可以看出BIM应用平台较多，软件的兼容性还有待提高，参与各方对BIM的认可度还未达成一致。但其具有强大的发展潜力，随着我国数字化、信息化进一步推进，BIM定能成为建筑业的主流。BIM技术创建的三维建筑承载着构件信息，通过BIM技术可以精确、真实地进行设计优化、施工方案优化、虚拟施工等，保证了工程质量、节约成本、缩短工期，在工程量大、工期紧、工程形式复杂、场地空间有限的条件下，BIM的价值会体现得更加明显。