施昊翔，吳雪潔，張 雙 （.上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)開發(fā)股份有限公司， 上海 006；. 上海慧之建建設(shè)顧問有限公司， 上海 0009；.上海浦東新區(qū)建筑信息模型應(yīng)用技術(shù)協(xié)會， 上海 006）

建筑行業(yè)近年來已經(jīng)逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱性行業(yè)，同時也面臨轉(zhuǎn)型升級，從追求規(guī)模體量轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笃焚|(zhì)效率。在這個轉(zhuǎn)變過程中，為滿足不斷提升的市場需求，對設(shè)計和施工管理水平要求逐步提高，從而呈現(xiàn)出規(guī)模巨大化、建筑功能多樣化、建筑技術(shù)科學(xué)化等新趨勢。隨之帶來項(xiàng)目開發(fā)周期增長、項(xiàng)目參與方增多、建設(shè)信息龐雜等新變化，這些變化導(dǎo)致項(xiàng)目開發(fā)過程中不確定性增加，如設(shè)計質(zhì)量問題、參與方的溝通管理效率低下、施工返工和工期延誤等，影響項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)度和成本。

BIM 技術(shù)是以建設(shè)工程項(xiàng)目模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的可視化和信息化，進(jìn)行全生命周期的技術(shù)管理過程。目前，相較于規(guī)劃設(shè)計階段而言，BIM 技術(shù)較少應(yīng)用于施工階段，且相關(guān)研究也更注重 BIM 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，而較少考慮 BIM 實(shí)施的管理和組織過程[1]。本文簡要介紹了 BIM 技術(shù)在前上海市灘中心項(xiàng)目中設(shè)計階段、施工階段的具體應(yīng)用。

1 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢

BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建設(shè)工程項(xiàng)目幾何信息和功能特性的數(shù)字表達(dá)，并為項(xiàng)目的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)，解決了項(xiàng)目各參與方的職責(zé)分工和協(xié)同作業(yè)[2]，具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性與一致性、可視化、協(xié)同性、模擬性、可出圖性的特點(diǎn)。通過三維動態(tài)信息模型為工程技術(shù)人員形成交互和反饋的視覺，與單一的建筑 2D 圖形不同，3D模型更有利于于多個不同部門之間進(jìn)行溝通與分析決策，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程項(xiàng)目的動態(tài)管理[3]。在施工階段，將施工現(xiàn)場的空間信息和時間信息集成于可視化的 3D 或 4D 模型之中，對施工現(xiàn)場進(jìn)度進(jìn)行模擬，科學(xué)地制訂項(xiàng)目施工進(jìn)度計劃，精確地掌控施工進(jìn)度[4]。各參與方使用 BIM 平臺進(jìn)行溝通與信息共享，使得信息傳遞從多對多轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚Χ?，滿足多參與方在項(xiàng)目中對協(xié)同管理、減少錯漏、節(jié)約成本、提高質(zhì)量和效益的需求[5]。

BIM 技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目中已有了較為廣泛的應(yīng)用，BIM 技術(shù)在項(xiàng)目工程中應(yīng)用優(yōu)勢如下。

（1）提高建設(shè)項(xiàng)目的效率。BIM 技術(shù)可以有效提高項(xiàng)目的建設(shè)效率，設(shè)計階段通過可視化、模擬性等優(yōu)點(diǎn)，自項(xiàng)目設(shè)計階段就進(jìn)行施工模擬，例如碰撞檢查等，有效避免了施工階段產(chǎn)生的問題。根據(jù) McGraw Hill Construction 報告指出，BIM 的使用導(dǎo)致施工文件錯誤減少，更改單減少和返工減少[6]。

（2）減少建設(shè)項(xiàng)目成本。從長期效益來看，BIM 技術(shù)可以減少建設(shè)項(xiàng)目的成本，該成本既是金錢成本，也可以是時間成本。大多數(shù)建筑行業(yè)專業(yè)人員認(rèn)為，BIM 技術(shù)對復(fù)雜項(xiàng)目的好處是減少最終成本和施工周期[7]。例如碰撞檢查，可有效減少多專業(yè)設(shè)計中的缺漏，減少施工過程的返工；施工進(jìn)度模擬，有利于合理安排施工進(jìn)程，避免施工延誤等。在運(yùn)維階段，BIM 技術(shù)中建筑信息模型可以用來模擬和改進(jìn)維護(hù)過程，降低設(shè)施管理成本[8]。

（3）提高了整體質(zhì)量。BIM 技術(shù)促進(jìn)各專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)，加強(qiáng)各參與方之間的聯(lián)系。利用一系列軟件、平臺實(shí)時監(jiān)控管理建設(shè)項(xiàng)目，保證項(xiàng)目的質(zhì)量。

2 工程概況

2.1 工程簡介

前灘中心項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū)前灘地區(qū)的核心地帶，地塊東至東育路、南至海陽西路，包括辦公、餐飲、酒店等多種業(yè)態(tài)。工程中采用 BIM 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和管理。25-2 辦公樓用地面積 10216.8 m2，其中地上面積 166143 m2，地下面積 25534 m2，地上層數(shù) 56 層，地下層數(shù) 3 層。25-2 酒店用地面積 10990 m2，其中地上面積 62183 m2，地下面積 29932 m2，地上層數(shù) 25 層，地下層數(shù) 3 層。

2.2 BIM 實(shí)施的重難點(diǎn)

前灘中心項(xiàng)目中，辦公樓項(xiàng)目為 280 m 超高層甲級辦公樓，超高層的結(jié)構(gòu)深化和施工工序要求極高。香格里拉酒店項(xiàng)目是香格里拉酒店集團(tuán)位于上海市浦東前灘地區(qū)唯一的豪華五星級酒店，與其他類型項(xiàng)目相比，酒店機(jī)電工程種類多、功能要求高，包含采暖、通風(fēng)、消防、給排水、強(qiáng)電系統(tǒng)、弱電智能化（安防、停車管理系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、客控系統(tǒng)等）、電梯、大小市政、污水處理系統(tǒng)等，管線繁多。由于機(jī)電設(shè)備是酒店運(yùn)營穩(wěn)定性、可靠性、舒適性的重要保障，深化設(shè)計的質(zhì)量直接決定了酒店在施工期間能否減少后續(xù)修改，也決定了在運(yùn)營后是否能正常使用、是否容易維護(hù)、是否節(jié)能，甚至影響客戶體驗(yàn)感受。高水平的深化團(tuán)隊、合理的深化流程及審核機(jī)制，很大程度上決定了深化工作成果的優(yōu)劣。

本項(xiàng)目在施工階段進(jìn)行深化有多個重難點(diǎn)：①功能復(fù)雜，機(jī)電管線多；②酒店管理公司對各個功能空間凈高的要求高于常規(guī)要求；③酒店運(yùn)營對檢修空間要求高；④公共區(qū)域功能布局變更調(diào)整多；⑤二次機(jī)電存在管道增加及優(yōu)化；⑥精裝修造型復(fù)雜，天花、燈槽、燈具安裝空間要求高；⑦超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，施工難度高；⑧甲級辦公樓對于凈高控制要求嚴(yán)格。

2.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)施

2.3.1 建立 BIM 管理團(tuán)隊形成 BIM 組織體系

本項(xiàng)目 BIM 工作由業(yè)主方主導(dǎo)，聘請 BIM 顧問作為項(xiàng)目總協(xié)調(diào)，共同參與制定 BIM 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，并共同制定 BIM 計劃，接收成果交付，并對各參與方進(jìn)行管理，要求設(shè)計單位、總承包單位、專業(yè)分包單位和供應(yīng)商根據(jù)要求組建自身 BIM 團(tuán)隊形成 BIM 應(yīng)用能力。BIM顧問制定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)與管控措施，統(tǒng)籌和管理整個 BIM 團(tuán)隊?？偘鼏挝回?fù)責(zé)施工階段 BIM應(yīng)用的實(shí)施，根據(jù)項(xiàng)目需求，安排專職 BIM 人員，制定相應(yīng)的工作制度，對各分包 BIM 人員進(jìn)行管理與組織協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)成果交付。圖 1 為本項(xiàng)目的 BIM 團(tuán)隊組織體系，圖 2 為 BIM實(shí)施大綱內(nèi)容。

圖1 BIM 團(tuán)隊組織體系

圖2 BIM實(shí)施大綱內(nèi)容架構(gòu)及各參與方主要職責(zé)

2.3.2 制定 BIM 全過程生命周期實(shí)施策略

根據(jù)《上海市建筑信息模型應(yīng)用指南（2017）》以及《陸家嘴BIM技術(shù)應(yīng)用管理標(biāo)準(zhǔn)》，以應(yīng)用為抓手、管理為重點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，編寫《前灘中心 25 號地塊 BIM 技術(shù)實(shí)施管理大綱》并搭建項(xiàng)目 BIM 平臺。實(shí)施大綱是項(xiàng)目 BIM 應(yīng)用落地的重要指南，其中明確了 BIM 組織架構(gòu)、各方 BIM 職責(zé)、制定工作流程、建模規(guī)范、例會制度、周月報制度，以及各個階段 BIM 實(shí)施策劃，項(xiàng)目BIM實(shí)施大綱內(nèi)容架構(gòu)及各參與方主要職責(zé)如圖 2 所示。

2.4 設(shè)計階段

2.4.1 模型建立

前灘中心項(xiàng)目 BIM 團(tuán)隊在各專業(yè)圖紙的基礎(chǔ)上，以 Revit、Tekla、Rhino 等系列軟件創(chuàng)建 BIM 三維模型，考慮到本項(xiàng)目模型體量較大，在模型創(chuàng)建時分專業(yè)創(chuàng)建，并賦予構(gòu)件尺寸、規(guī)格、型號等參數(shù)。

2.4.2 碰撞檢查

碰撞檢查分為單專業(yè)碰撞檢查和多專業(yè)碰撞檢查，尋找沖突點(diǎn)，并完善優(yōu)化設(shè)計圖紙。進(jìn)行碰撞檢查應(yīng)用時，BIM 工程師、設(shè)計師與施工方技術(shù)人員協(xié)同工作，及時調(diào)整設(shè)計方案，相比傳統(tǒng)方法，提高了工作效率，也優(yōu)化了設(shè)計方案。

2.5 施工準(zhǔn)備階段

2.5.1 土建深化

根據(jù)設(shè)計圖紙及施工工序?qū)D紙進(jìn)行三維深化設(shè)計，解決建筑、結(jié)構(gòu)與其他專業(yè)相沖突的地方，深化后導(dǎo)出平面圖紙及三維構(gòu)造，幫助現(xiàn)場進(jìn)行構(gòu)件的安裝，如圖 3 所示。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)深化

并利用BIM技術(shù)模擬底板滑槽架體搭設(shè)及混凝土澆筑方案，用以驗(yàn)證腳手架搭設(shè)可行性，滑槽架體模擬。辦公樓首層完成后，將安裝塔吊固定用的支承鋼梁，在核心筒處預(yù)留洞口，利用模型進(jìn)行深化復(fù)核。

2.5.2 機(jī)電正向深化設(shè)計

機(jī)電方面，應(yīng)用 BIM 技術(shù)集成機(jī)電、土建、裝修全專業(yè)模型，結(jié)合管線綜合原則和項(xiàng)目特殊要求，在滿足凈高和規(guī)范要求前提下進(jìn)行管線綜合深化設(shè)計?？紤]到本項(xiàng)目的特殊性，以及更好的提高施工階段機(jī)電深化工作的效率和質(zhì)量，嘗試使用 BIM 技術(shù)進(jìn)行正向深化，將各專業(yè)設(shè)計集成于 BIM 模型中，進(jìn)行管線綜合、凈高分析。支吊架安裝前，充分考慮施工安裝和檢修空間，完成機(jī)電管線精細(xì)化排布和支吊架排布深化，避免管線立體交叉，減少現(xiàn)場協(xié)調(diào)和返工，保證管線和設(shè)備整齊美觀。同時，基于優(yōu)化后的機(jī)電模型，導(dǎo)出二維圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場機(jī)電安裝。

機(jī)電 BIM 正向深化模式中，機(jī)電深化團(tuán)隊和 BIM 團(tuán)隊是一個團(tuán)隊，在根據(jù)設(shè)計單位提供的施工圖紙完成各專業(yè)建模后，直接在 BIM 模型中進(jìn)行三維管線建模綜合排布設(shè)計，隨時發(fā)現(xiàn)問題隨時調(diào)整模型，對空間區(qū)域進(jìn)行凈高分析，最終使得機(jī)電管線零碰撞且凈高滿足要求后，對風(fēng)力、水力進(jìn)行復(fù)核計算，并直接通過 BIM 模型導(dǎo)出二維管線綜合排布圖、機(jī)電各專業(yè)平面圖、復(fù)雜區(qū)域剖面圖、預(yù)留預(yù)埋圖，提供給施工人員用于施工。圖 4 為該項(xiàng)目所運(yùn)用的機(jī)電 BIM 正向深化模式。

圖4 機(jī)電 BIM 正向深化模式

2.6 施工階段

2.6.1 可視化交底

在傳統(tǒng)施工交底的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多樣化交底：三維模型可視化交底、施工工藝模擬以及二維碼交底，從而提升施工質(zhì)量和安全。通過 BIM 模型和在中體現(xiàn)真實(shí)的場容場貌，這樣相對于傳統(tǒng)的二維平面圖更能反映出多一維的空間信息，更加直觀，方面項(xiàng)目人員優(yōu)化布局，該項(xiàng)目可視化交底示例如圖 5 所示。

圖5 附著式腳手架可視化交底

2.6.2 塔冠施工模擬

通過 BIM 模型直觀地展示施工工序、施工工藝和實(shí)際施工進(jìn)度，更有效地進(jìn)行作業(yè)，優(yōu)化施工方案和進(jìn)度計劃，塔冠施工模擬流程如圖 6 所示。

圖6 塔冠塔吊拆除方案

2.7 竣工階段

現(xiàn)場施工完成后，將模型根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行比對復(fù)核，以確保模型與現(xiàn)場一致，并出具模型與現(xiàn)場比對報告。之后，將模型中的各類設(shè)備替換為廠商提供的參數(shù)化設(shè)備族，將竣工設(shè)備參數(shù)、空間信息錄入竣工模型中，形成數(shù)據(jù)化 BIM 竣工模型。

3 結(jié)語

前灘中心項(xiàng)目，包含 280 m 超高層甲級辦公樓及五星級酒店，對工程品質(zhì)要求極高。本文基于 BIM這一數(shù)字化技術(shù)從施工圖設(shè)計階段開始介入，通過 BIM 項(xiàng)目管理及 BIM 應(yīng)用雙重作用，將 BIM 深入到項(xiàng)目管理的各個方面，為項(xiàng)目整個生命周期提供服務(wù)。在將常規(guī)的 BIM 應(yīng)用做精做細(xì)同時，還改變傳統(tǒng)協(xié)同方式，打破各專業(yè)間壁壘，提高協(xié)同效率。解決土建與機(jī)電碰撞 2482 處、機(jī)電內(nèi)部碰撞 8028 處、精裝修與土建機(jī)電專業(yè)碰撞 373 處。在施工階段采用機(jī)電 BIM 正向深化設(shè)計，直接利用模型導(dǎo)出施工深化圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。利用 BIM 技術(shù)形象直觀的模擬各階段施工方案，動態(tài)模擬施工階段過程中的重要施工工藝，提前解決施工協(xié)調(diào)中的問題，提高現(xiàn)場施工質(zhì)量，減少工程變更。

BIM 與數(shù)字化技術(shù)的成功應(yīng)用，代表了國內(nèi)建筑業(yè)的設(shè)計與建造方式的新趨勢。建筑業(yè)的發(fā)展，正是由一個個這樣的項(xiàng)目磨練技術(shù)，鍛煉隊伍，整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈，形成合力，慢慢改變建筑設(shè)計、實(shí)踐的世界觀與方法論，逐步重塑建筑業(yè)未來圖景。