BIM在大型公共项目中的应用

BIM在大型公共项目中的应用

傅海燕

上海市地下空间设计研究总院有限公司上海市200020

摘要：本文从实际案例出发，对BIM在大型公共项目中的应用进行分析，主要阐明了BIM在设计大协同，管线综合，4D施工模拟以及基于BIM技术和GIS技术建立的平台在大型公共项目中起到的作用，为以后BIM技术应用于该类项目提供参考。

关键词：公共项目；BIM；设计协同；管线综合；4D施工模拟；管理平台

引言

自从查克?伊斯曼教授30多年前提出建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling以来），BIM技术已在全球范围内引发了热潮。BIM利用数字化技术，可视化技术来得到集成建设工程项目相关信息的模型。BIM是从根本上解决各个阶段各个参与方信息断层，沟通障碍的重要手段之一。BIM技术引发了建筑业的革新，带领建筑业从“粗放型”向“精细型”转变[1]。

政府大型公共项目通常涉及到多家施工单位，设计单位，工程体量大，沟通渠道多，信息杂乱。BIM技术能很好的解决这些问题。本文以郑州园博园项目为例，将BIM技术应用到政府大型公共建设项目中，研究BIM在其规划，设计，建设，管理全过程的应用，以提高建设效率，降低建设成本，为以后类似项目做参考。

1项目概述

园博园B区暨双鹤湖中央公园项目位于郑州航空港区南部双鹤湖片区核心区，是第十一届园博会重要组成部分。该项目占地2295亩，园区内规划布置有（两期）：地下车库联络道、城市综合管廊、地下商业广场和地下公共停车库等地下服务设施及水系、桥梁、绿化景观等。其中地下车库联络道（12.4米×6.6米）主线全长4.1公里，综合管廊（3.7米×6.9米）全长6.1公里，地下停车库13.6万平方米（可供停车位3870个），地下商业面积6.2万平方米，水体面积44.8万平方米，桥梁16座，水闸3座，绿地面积104.3万平方米。

2设计协同

园博园项目体量庞大，工期又短；涉及园林，景观，交通等多个专业，由多家设计院参与设计。按照传统做法，各家设计院，各个专业在相互沟通，交接时都得依据二维图纸。作为一个有效工作的前提，各个参与人员需要对对方意图有一个准确、快速、全面的理解，但是数量巨大的二维图纸本身就存在很大的问题[2]。二维图纸以点，线，文字表达三维物体的形式，使得物体通常需要多张二维图纸表达，既冗余又易错，而且二维图纸无法由电脑自动识别。项目各参与方之间经常因为对图纸的理解不同而造成问题，尤其是像园博园这种大型的公共项目，参与单位多，设计施工交界处较多；比如设计院之间需要经常交流边界处的设计标高，以确保与其他单位的设计不会产生冲突。而二维图纸由于其本身的问题，各个单位之间很难基于二维图纸达到细致，全面的沟通。并且大型工程建筑图纸数量庞大，审图者与设计者精力有限，可能无法改正所有设计问题。在设计阶段若没有将设计问题发现并解决，拖到施工时才意识到，将会造成设计变更与施工窝工或返工，建设项目进度延后，成本增加。

BIM技术将二维转变成了三维，使得所有图纸能够表现在一个三维模型中，从而从根本上解决了二维图纸表现力的问题，令建设项目的设计施工运营全过程回归到项目的本来面目上来。BIM技术不同于其他与一般三维软件不一样的是，BIM提供了建筑物内部以及建筑物之间精确的空间关系，正确的表达了设计意图，从而真正意义上知道施工。下图是园博园项目的整体BIM模型。

图2联络道与管廊与景观水系的碰撞检查

3管线综合

设计院中风水电专业通常是先进行独立的设计，满足各自专业的需求，然后再交由专人进行管线综合设计。基于二维图纸进行管线综合需要花费很多的精力，但是效果却总是差强人意。这是因为二维图纸的可视性问题，对于管综竖向的排布无法直观展示，就需要依靠管综设计人员的想象力，而管综不仅涉及到大量的管线交叉，还涉及到管线与土建的交叉，任务繁杂。管综在设计阶段常常无法解决所有的管线碰撞问题，需要拖到施工时修改，对项目的进度和成本都造成了负面的影响[3]。

BIM技术可以将机电专业模型整合到土建模型中从而得到完整的BIM模型。BIM模型是按构件存储于计算机中的，计算机可以识别构件之间的距离。利用BIM技术得到可以得到管线在哪些位置发生了冲突；计算机还可以检查两个物体间的最小间距，由此可以检查构筑物的最小净高是否满足使用的要求，管线是否留出了充足的检修空间。设计人员由此可以据此了解到哪些地方的管线需要进行调整，以达到更加正确，优化的设计，极大程度上减少了设计的变更。下面以地下商业部分管线为例进行阐述。

如果直接将BIM模型全专业与BIM模型全专业进行碰撞检查，那么实际上一个碰撞将会有两个碰撞记录，例如某一处风管与水管碰撞了，那么碰撞报告上将会有风管与水管碰撞，和水管与风管碰撞两条记录了。为了避免出现这种状况，我们采用阶梯式碰撞的方法，即暖通专业与所有专业进行碰撞检查，给排水与除了暖通以外的所有专业进行碰撞检查，依次类推。得到碰撞报告后，设计人员再对这些碰撞进行分析，对碰撞进行分类，特别是区分出哪些碰撞需要设计介入，出更改单；哪些只需要简单的调整下管线即可。图3为地下商业管线综合图，图4为碰撞报告，该碰撞报告已经将碰撞类型分类。

图4地下商业碰撞报告图

基于BIM的管线综合可以大大减少以往基于二维图纸的管线综合所花费的时间，降低管综设计错误，以提高现场的施工效率，减少返工。

44D施工模拟

进行施工进度有效控制，按照预定计划完成项目，是整个项目管理的中心任务之一。在传统的施工管理中，项目管理者依托于施工进度计划，横道图，网络图等进行施工进度控制，但是还是会经常出现问题。首先，编制的进度计划在很大程度上还是依赖于管理者的经验，横道图，网络图等编制方法和工具太抽象，对进度计划的检查造成了障碍。计划出现失误，势必会令施工过程出现麻烦。传统的依赖于经验的管理方法还是受制于主观因素[4]。

基于BIM的4D施工模拟是通过在BIM模型中加上时间信息来得到的[5]。BIM的4D模拟技术在园博园项目中的应用主要有两方面：整体工序模拟和复杂节点模拟。下面分别表述。

整体工序模拟：将project文件导入软件中（也可以在软件中自己输入施工计划），然后对应于每一各任务将构件附着在上面，并且指定该构件的行为，例如该构件是要建造还是拆除，软件即会依据此自动对施工计划生成4D模拟，如图5。

图6基于BIM的4D施工模拟施工优化流程

复杂节点模拟：在园博园项目中，地上的景观桥梁与联络道和管廊有很多地方需要交叉施工。联络道和管廊与景观桥梁的桩基距离较近，且这两个的施工分属于不同的施工单位，依据传统的横道图协调施工顺序较为困难。利用BIM技术对这些节点进行精细化模拟，确定施工顺序，分析施工过程中的操作空间，得到切实可行的施工方案。

5BIM+GIS管理平台

园博园项目打造了一个基于BIM的全生命周期协同管理平台。BIM模型附加上GIS信息，将工程全生命周期的过程信息融合在一起，通过信息传递和交换中心，打破工程中不同阶段、不同专业、不同角色之间的信息沟通的壁垒，实现信息的准确传递。以此为基础，建立工程协同管理的平台，围绕规划期、设计期、施工期、运维期的核心管理目标，使管理人员能够通过快速、形象、便捷的信息入口，进行工程全生命周期协同管理和智慧决策，改变传统的管理模式，提升市政工程的质量和效益。平台的整体框架。

6结语

BIM技术服务了整个园博园项目的各个环节，信息技术在建筑行业得到了很好的应用。基于BIM的三维信息模型将设计意图清晰明了地传递到了其他各参与方，方便交流，特别是像园博园这种大型的公共项目，BIM技术极大的减少了沟通问题。基于BIM的管线综合提高了以往管线综合的效率，减少了管线综合问题。借助4D施工模拟，项目管理者可以直观的检查施工方案的问题，对于复杂节点可以进行更加细化的施工模拟，从而实现项目管理从粗放到精细的转变。BIM为建设项目的各参与方提供了协同设计、交流工作的平台，在节约成本、保证进度和质量都有能力发挥巨大的优势。BIM技术的进一步发展势必将为建设项目的管理和技术发展带来一场变革。

参考文献

[1]徐伟，李建伟.土木工程项目管理[M].上海：同济大学出版社，2000:447-516

[2]夏力.小议工程项目管理中施工进度的管理[J].经营管理者，2010（17）:138-139．

[3]张泳，付君，王全凤．建筑信息模型的建设项目管理[J]．华侨大学学报：自然科学版，2008（3）：424-426．

[4]王珺．BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D]．西南交通大学，2011．

[5]王友群．BIM技术在工程项目三大目标管理中的应用[D]．重庆大学，2012．