中國(guó)建筑股份第八工程局有限公司上海分公司 上海 200433

0 引言

BIM作為一種三維可視化信息模型，對(duì)于建設(shè)單位的直接延伸作用有以下6個(gè)方面，分別是三維碰撞技術(shù)、虛擬施工規(guī)劃、成本及工程造價(jià)管理、預(yù)制加工、可視化文檔管理、地域跟蹤及管理[1-3]。

借助BIM的應(yīng)用，施工總包單位可以在虛擬施工階段消除圖紙階段和施工階段所有的設(shè)計(jì)弊端，將問題解決在施工前期，提高了施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，減少浪費(fèi)，節(jié)約成本。

1 工程概況

中海油大廈（上海）位于上海市長(zhǎng)寧區(qū)臨空經(jīng)濟(jì)園區(qū)，總建筑面積為1.58×106m2。地上9層，建筑面積為9.6×104m2；地下2層，建筑面積為6.2×104m2，建筑限高40 m，有多功能會(huì)議室、實(shí)驗(yàn)室、檔案室等。機(jī)電安裝工程較為復(fù)雜，為綜合性功能辦公樓。

本項(xiàng)目砌體結(jié)構(gòu)為填充墻砌體，總量約12 100 m3，材料采用蒸壓混凝土加氣砌塊。構(gòu)造柱布置原則：隔墻端部未與主體結(jié)構(gòu)連接或隔墻長(zhǎng)度大于3 m時(shí)，應(yīng)在隔墻端部及不超過3 m處設(shè)置構(gòu)造柱；所有不小于2.1 m的門窗洞口兩側(cè)均加構(gòu)造柱；大于300 mm的門窗洞口、機(jī)電預(yù)留洞口均設(shè)置過梁。因此預(yù)留洞口較復(fù)雜。

2 BIM技術(shù)概念

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為一種全新的理念和技術(shù)，正受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的普遍關(guān)注。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)（National Building Information Modeling Standard，NBIMS）給出的BIM定義為：BIM是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全壽命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；在項(xiàng)目不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責(zé)的協(xié)同工作[4,5]。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工現(xiàn)狀及遇到的問題

本工程要?jiǎng)?chuàng)上海市建設(shè)工程“白玉蘭獎(jiǎng)”以及機(jī)電“申安杯”獎(jiǎng)，綠色建筑LEED認(rèn)證，二結(jié)構(gòu)墻體留洞與機(jī)電管道安裝關(guān)系最為緊密，需確保施工質(zhì)量。而這一項(xiàng)工程在以往很多項(xiàng)目中往往都不給予重視，容易造成專業(yè)間的沖突（圖1），最終敲砸墻體、二次打洞，不僅增加修補(bǔ)墻體的返工費(fèi)用、浪費(fèi)材料，還影響施工進(jìn)度、墻體砌筑施工質(zhì)量，更不符合綠色施工的要求。

因此，對(duì)最先開始施工的地下2層二結(jié)構(gòu)墻體砌筑情況進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，并對(duì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的問題信息進(jìn)行匯總，詳見表1和圖2。

現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)論：地下2層共有機(jī)電提資二結(jié)構(gòu)留洞167處，二結(jié)構(gòu)砌筑與機(jī)電洞口沖突共47處，沖突率為28.14%，在沖突項(xiàng)目中，構(gòu)造柱與機(jī)電洞口的沖突頻率最高，達(dá)80.85%。

圖1 機(jī)電管道與構(gòu)造柱產(chǎn)生沖突

表1 二結(jié)構(gòu)砌筑與機(jī)電洞口沖突的頻率

圖2 二結(jié)構(gòu)砌筑與機(jī)電洞口問題排列示意

3.2 問題產(chǎn)生原因分析

1）施工方案針對(duì)性不強(qiáng)，方案中無詳細(xì)的構(gòu)造柱與機(jī)電洞口的相關(guān)處理措施。

2）方案中無詳細(xì)的構(gòu)造柱與機(jī)電洞口的相關(guān)處理措施，深化設(shè)計(jì)管理制度中沒有類似圖紙深化流程。

3）沒有完善的圖紙審核機(jī)制，深化圖上雖有各方簽字，但圖紙中專業(yè)沖突問題未被發(fā)現(xiàn)，圖紙審核不嚴(yán)。

針對(duì)以上幾點(diǎn)原因，可采用BIM的3D信息技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、協(xié)同施工、虛擬建造的技術(shù)和管理手段，有效地解決這些問題。

3.3 BIM技術(shù)實(shí)施

3.3.1 實(shí)施一（針對(duì)施工方案不詳細(xì)）

有針對(duì)性地補(bǔ)充構(gòu)造柱與機(jī)電留洞沖突時(shí)在機(jī)電洞口下方斷構(gòu)造柱的處理方法。運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)造柱與機(jī)電留洞沖突的典型案例進(jìn)行建模（圖3），配合方案輔助施工交底，使方案內(nèi)容形象具體，起到良好的交底效果。

3.3.2 實(shí)施二（針對(duì)二結(jié)構(gòu)專業(yè)圖紙深化流程）

運(yùn)用BIM在規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造施工、運(yùn)維過程的整個(gè)或者某個(gè)階段中的管理手段制定二結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)流程（圖4）。流程分2種情形：機(jī)電留洞提資圖提資及時(shí)和機(jī)電留洞提資圖提資不及時(shí)。

圖3 BIM技術(shù)建模

圖4 二結(jié)構(gòu)深化圖紙審核流程（理想狀態(tài)）

1）機(jī)電留洞圖提資及時(shí)。這是正常情況下二結(jié)構(gòu)圖紙深化流程，該情形下機(jī)電留洞提資在二結(jié)構(gòu)圖紙深化前，二結(jié)構(gòu)深化時(shí)根據(jù)機(jī)電留洞提資圖調(diào)整構(gòu)造柱位置（圖5）。

圖5 二結(jié)構(gòu)深化圖紙流程（情形1）

2）機(jī)電留洞圖提資不及時(shí)。這是非正常情況下二結(jié)構(gòu)圖紙深化流程，該情形出現(xiàn)于二結(jié)構(gòu)施工搶工階段，二結(jié)構(gòu)由于進(jìn)度原因急于出砌筑深化圖，而此時(shí)相應(yīng)部位的機(jī)電留洞提資圖不能及時(shí)提供。

此時(shí)圖紙深化分2步。第1步，先確認(rèn)構(gòu)造柱位置與機(jī)電洞口無沖突，確保導(dǎo)墻與構(gòu)造柱可先行澆筑；第2步，在二結(jié)構(gòu)墻體砌筑前，機(jī)電專業(yè)提交機(jī)電留洞提資圖，按情形1的流程進(jìn)行圖紙深化（圖6）。

通過制定有效的深化設(shè)計(jì)流程，明確了總包技術(shù)部與機(jī)電專業(yè)的在二結(jié)構(gòu)深化時(shí)的各自職責(zé)分工，特別是制定了二結(jié)構(gòu)搶工階段圖紙分步深化的流程，在減少專業(yè)沖突的同時(shí)，更加速了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，為砌筑工程按計(jì)劃實(shí)施提供技術(shù)保證。

圖6 二結(jié)構(gòu)深化圖紙流程（情形2）

3.3.3 實(shí)施三（針對(duì)沒有完善的圖紙審核機(jī)制）

運(yùn)用BIM模型輔助審核深化圖紙。圖紙審核由總包技術(shù)部經(jīng)理與機(jī)電安裝技術(shù)負(fù)責(zé)人審核簽字。運(yùn)用BIM技術(shù)輔助二結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)審核，充分發(fā)揮了BIM模型三維可視化功能的優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)問題也更快速容易，使得圖紙審核人員花少量精力就能完成圖紙核對(duì)工作，事半功倍。

3.4 效果檢查

3.4.1 對(duì)策實(shí)施前后的現(xiàn)狀對(duì)比

對(duì)策實(shí)施后，對(duì)地下1層的二結(jié)構(gòu)砌筑與機(jī)電留洞沖突情況進(jìn)行調(diào)查匯總，詳見表2（匯總表中機(jī)電留洞為機(jī)電專業(yè)二結(jié)構(gòu)提資留洞，不包含因設(shè)計(jì)變更增加的二結(jié)構(gòu)留洞，也不包括機(jī)電提資遺漏的留洞，地下1層機(jī)電留洞提資圖共計(jì)637個(gè)二結(jié)構(gòu)機(jī)電留洞）。

表2 二結(jié)構(gòu)砌筑與機(jī)電洞口沖突的頻率

由實(shí)施前后沖突率對(duì)比（圖7）看出，經(jīng)過對(duì)策的實(shí)施，“構(gòu)造柱與機(jī)電洞口沖突”問題頻率從80.85%降低至8.10%，說明采用的改進(jìn)措施有效，問題癥結(jié)得到了較好地改善。

圖7 構(gòu)造柱與機(jī)電洞口的沖突率

3.4.2 與設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比

對(duì)策實(shí)施前設(shè)定的目標(biāo)為：構(gòu)造柱與機(jī)電洞口沖突的累計(jì)頻率降低至10%。而實(shí)施后，地下1層機(jī)電二結(jié)構(gòu)提資留洞共計(jì)637個(gè)，出現(xiàn)專業(yè)沖突的留洞共37個(gè)，沖突率為5.8%，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

3.5 BIM技術(shù)總結(jié)

在二結(jié)構(gòu)搶工階段的專業(yè)圖紙深化流程中運(yùn)用BIM技術(shù)，利用三維可視化加速圖紙審核、輔助施工交底，在加速二結(jié)構(gòu)圖紙深化、確保工期的同時(shí)，又降低了構(gòu)造柱與機(jī)電留洞的沖突率，提高砌筑質(zhì)量，得到了業(yè)主、監(jiān)理以及二結(jié)構(gòu)分包、機(jī)電分包的肯定。

總包技術(shù)部組織對(duì)新分包運(yùn)用BIM模型進(jìn)行二結(jié)構(gòu)砌筑施工交底，BIM技術(shù)三維可視化功能詳細(xì)展示了二結(jié)構(gòu)砌筑注意事項(xiàng)，針對(duì)構(gòu)造柱與機(jī)電留洞容易發(fā)生沖突的地方進(jìn)行重點(diǎn)交代，使施工交底取得了良好的效果。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)對(duì)建筑行業(yè)有非常重要的作用，它在設(shè)計(jì)過程中把有關(guān)于建筑的各部分信息都包括在模型里面，不僅提高了效率，而且在整個(gè)過程中為建筑賦予了更多生命力。 BIM技術(shù)可以將各專業(yè)的模型合并，將問題解決在施工前期，避免在施工階段發(fā)生沖突而造成不必要的浪費(fèi)，大大提高了施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)約成本[6-8]。

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，BIM技術(shù)已經(jīng)逐漸在建筑行業(yè)應(yīng)用發(fā)展，越來越多的施工企業(yè)認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)施工方式，能夠有效地提升質(zhì)量、改變現(xiàn)有管理模式。BIM技術(shù)的本質(zhì)是建筑施工信息化、標(biāo)準(zhǔn)化，它的終極發(fā)展目標(biāo)應(yīng)該是基于BIM技術(shù)，使施工現(xiàn)場(chǎng)管理的信息協(xié)同共享和施工管理流程的再造變得更加得心應(yīng)手。