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施工技術
BIM技術在建安山海中心項目中的應用
信息來源： 深圳市建安（集團）股份有限公司 信息提供日期：2017-03-07 瀏覽：4677
（深圳市建安（集團）股份有限公司 深圳 518040）
摘要：BIM是利用數據和信息對工程項目進行信息化和數據化管理與協調的過程，是利用在土木建筑行業中的一項新興技術。本文根據建安山海中心項目的BIM應用實際情況，從施工技術管理、安全質量管理以及工程量統計與進度管理等幾個方面分析了BIM技術的價值，其中BIM的應用經驗可供其他類似工程項目借鑒與參考。
關鍵詞： BIM技術 安全質量管理 造價成本管理
中圖分類號 文獻編碼：B 文獻編號：
The application of BIM in Jian an mountain&sea building’s construction
Shen Zhen Jianan group CO. , LTD. Shen Zhen 518040
BIM全稱為Building Information Modeling(建筑信息模型)，是通過綜合建筑工程項目管理全壽命周期中的設計、施工、運營、維護等諸多環節，將傳統設計與施工的紙質信息轉化為數字模型，最終以三維可視化的形式加以展現。BIM于上個世紀70年代產生于美國，1975年佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology) 建筑與計算機科學學院的Charles Eastman教授提出了 “建筑的描述體系”這一概念[1~4]，他認為存在一種智能的基于計算機數字化的建筑描述體系,可以從該體系中提取圖紙、工程量、進度等相關建筑工程信息，這一概念的提出標志著BIM技術的誕生。雖然隨后20多年BIM的理論研究取得了極大的進展,但因為BIM技術受限于計算機的運算能力和性價比的影響,導致BIM技術無法在實際操作層面有所質的突破。直到20世紀90年代后期隨著電子計算機軟件和硬件的快速發展，由Bentley、Auto-desk等軟件公司和一些大型建筑企業的大力推廣,BIM在行業內才開始逐步流行,終于BIM在國外建筑行業圈內的大面積運用迎來高潮。在我國BIM技術的理論研究與應用和與發達國家、地區相比較晚,不過隨著BIM在北京國家體育場“鳥巢”、上海中心、廣州塔的建設過程中的成功運用[5~13],BIM在國內的應用逐漸呈現出一片欣欣向榮的景象。深圳建安集團在BIM這一理念被引入中國的初期就開始組織專門人員學習和攻關BIM技術，并積極將BIM技術運用在公司所營建項目中，且取得了一些經驗。現以深圳建安山海中心項目為例，簡單介紹BIM在工程項目中的實際應用。
1 工程概況
建安山海中心的BIM技術的實現是基于Bentley公司的Revit2013軟件進行繪制。Revit2013綜合了Autodesk-Revit的建筑和結構功能。本工程位于深圳市福田區竹子林片區，地塊西臨園博園，南臨深南大道，北接建安竹盛花園，東與敦煌大廈緊鄰。場地位于市中心，三面道路，環境較為復雜。項目地塊基本呈正方形，用地面積為5085.37平方米，項目是座集辦公、多功能會議、少量商業配套為一體的超高層辦公樓。本工程建筑主體地面為一座30層塔樓（含六層裙樓）。建筑總高度為129.84米。總建筑面積為63904.12平方米，基坑開挖相對深度為15.1米～17.1米，規則矩形約68m×70m，基坑支護長280m。本工程場地巖土層自上而下分布有：人工填土層-第四系沖洪積層-第四系坡洪積層-第四系殘積層-燕山晚期花崗巖。地下水穩定水位埋深3.1m～6.3m。本工程的結構類型為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒結構。結構安全等級為二級，抗震設防類別為丙類，設防烈度為七度，場地所在類別為二類。基礎采用天然地基上的柱下獨立基礎加防水底板。持力層為中風化砂巖和微風化砂巖，地基的承載力特征值分別為1300KPa和4000KPa，各基礎底面應進入中風化砂巖、微風化砂巖層不小于500mm。基坑周邊采用南北兩側旋挖樁、三管旋噴樁、東西側咬合樁止水帷幕加基坑內二道鋼筋混凝土水平內支撐梁板支護方案。基礎、底板及水池壁均采用C30防水混凝土，抗滲等級均為P8。圖1和圖2分別為建安山海中心的效果圖與標準層平面圖。
2 工程難點
（a）整個項目體量大，高度較高，結構平面和垂直偏差控制與施工安全管理極為嚴格。結構變形控制、核心筒控制基準點的確定與筒心偏擺幅度控制等要求高，同時要求項目部能事先預測施工過程中將發生的結構變形，并采取相應的預調措施以符合設計的要求。
圖1 深圳建安山海中心
圖2 深圳建安山海中心標準層平面圖
（b）混凝土底板平均厚度為1.3 m，最厚處達2 m。底板混凝土澆筑為大體積混凝土澆筑，為避免混凝土底板產生裂縫、滲水等問題，應嚴格控制施工質量。
（c）項目工期較為緊張，需合理進行施工進度控制。
3 BIM在建安山海中心項目中的應用
3.1 施工管理
在建安山海中心的建設過程中利用BIM技術指導施工,以達到先試后建、消除設計錯誤、排除施工過程中的沖突及風險、對比分析不同施工方案的可行性、實現虛擬環境下的施工周期確定等目的。其中利用BIM指導施工具體體現在BIM整合現場的過程中，通過BIM模型的虛擬建筑與實際的施工或管理現場結合一同來指導、操控現場施工,能夠很好的解決傳統建筑施工管理存在的問題。主要包括以下幾個方面:
(a) BIM模型（見圖3）和施工圖能夠提供準確、直觀的BIM數據庫并可一通過智能載體現場指導施工；
圖3 深圳建安山海中心BIM結構模型
(b) 在項目施工階段,施工人員將BIM與智能數字設備相結合。如3D激光掃描儀、智能手機、RFID、互聯網云儲存等技術現場監督施工，從而可以較好的避免各種由主觀或客觀原因導致的施工問題；
(c)項目的BIM模型可以為施工組織安排提供可視化模擬分析,BIM技術可以對施工中復雜區域的可視化顯示（見圖4）及施工方案的制定；
圖4 地下室與第1層組合示意
(d) BIM技術在施工前可以協調總承包和分包間的關系,從而實現各方的合理分工，避免了由于責任方不明確而導致的后期各方“踢皮球”的現象。因此可以有效控制施工質量和提高施工效率,減少潛在的經濟損失。
3.2 質量安全管理
（a） 目前絕大多數的圖紙會審方式是基于二維平面藍圖的人工審圖，但是這種方式需要審圖人員具有一定的工程經驗和較強的空間想象能力，否則極容易遺漏某些較為復雜節點的圖紙問題。但是隨著BIM模型的建立，就可以逐步發現設計圖紙的相應問題,并能及時向設計方反饋，使問題在設計階段就能得到很好的解決。建安山海中心項目利用BIM建模進行結構與建筑的圖紙會審，僅在負三層就發現了100多個圖紙問題。
(b) 在進行綜合管線安裝施工前利用BIM模型進行結構和綜合管線的碰撞檢查，可以及時發現結構和管線的碰撞點，避免了后期施工時管線重新布置和穿洞的問題。本項目中在設備層查出碰撞點148處、裙樓處發現碰撞點247處。
（c）將高層建筑危險源識別的結果和BIM技術加以綜合，充分發揮基于BIM的數字化和可視化等優勢，建立質量安全模型。從而能有效且及時地發現在施工過程中的安全隱患，并通過外接檢查點的方式實現危險源信息、防護措施和BIM系統界面的掛接，在此基礎上進而進一步優化施工安全計劃，減少或者避免安全事故的發生。建安山海中心的外接檢查點掛接的實現是通過使用廣聯達BIM瀏覽器中的視點******功能，項目現場工作人員對現場的各種隱患問題拍照與登記，根據所發現問題的不同，選擇系統中的相應軸線、項目等參數。將識別出的危險源用紅線標注，并將危險源的類型、特征和可能會帶來的危險，以及整改措施等加以備注，最終作為BIM系統中的安全信息以圖片的形式保存。因此在施工或運營階段，當需要對上述節點部位進行查看時，就可以在已備注好的BIM模型中提取數據加以分析。
3.3 工程量統計及進度管理
在一般的項目造價成本管理中,信息的準確度和時效性對整個項目的好壞起到決定性作用。其中建設方、施工方和材料供應商對工程量的統計尤為看重,因為工程量是工程項目最為基礎也最為重要的數據。BIM技術在數字化模型的基礎上,根據空間拓撲關系和布爾運算可以快速、準確的收集和處理工程量等數據，工程造價人員只需將當地工程量的計算規則輸入計算機,就可以精確、快速地統計出工程量信息。基于BIM的造價成本管理特別是對規模較大的工程項目，BIM的優勢更加明顯。 以本項目中的從一層到六層結構柱工程量提取為例，首先根據結構施工圖在Revit軟件中創建相應類型,然后將各層的施工平面圖導入軟件中,將所創建的各種類型的結構柱布置到CAD圖紙中正確的位置。柱的截面尺寸為矩形柱,全部的結構柱如圖5所示。
圖5 第1層結構柱模型
由于工程量是施工進度計劃編制的直接依據,所以工程量清單在工程項目管理中起著至關重要的作用。隨著BIM模型的建立,結構柱的工程量信息會同時被記錄到后臺數據庫中,如澆筑結構柱所需的混凝土數量,在Revit軟件中創建完結構柱的類型后,該類型的結構柱的尺寸便保存在后臺數據庫中以待調用。利用Revit軟件工具欄中所提供的創建明細表這一功能,可以從后臺數據庫中調用數據建立結構柱明細表（見表1）
表1 從1層到6層結構柱明細表
|
施工層 |
族 |
類型 |
混凝土體積 |
結構柱數量 |
|
1F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
2F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
3F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
4F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
5F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
|
6F |
混凝土矩形柱 |
1100x1200 mm |
124.67 m3 |
43 |
用同樣的方法在創建完模型后將樓板、梁、樓梯、門窗、核心筒和其他樓層的結構柱等部位根據Revit軟件中提供的明細表功能進行各施工構件的工程量的相應統計并匯總工程量，然后根據所匯總的工程量編制初步的施工進度計劃（見圖6）。
圖6 利用匯總的工程量編制施工進度計劃
4 結語
BIM在工程項目實施的全過程中產生了很大的作用，由于建模前期已經分別進行了系數檢測、現場勘探、綜合管線碰撞檢驗等工作，使得在后期施工過程中避免了很多問題。同時模型本身所包括的一些設備參數、管線參數、安裝方式等數據信息能為施工方案、材料供應、勞動力調配等工作提供相應數據。正是由于本項目采用了BIM技術，施工質量、施工進度得到了保證，同時利用BIM技術數字化模型統計工程量的工作,不光使工程預算人員從繁瑣枯燥的人工算量中解放出來,還有效地降低了因人為因素導致的漏項和其他錯誤。使施工管理水平和造價核算效率與精確度得到提高，本項目因此得到業主和監理方的好評。從建安山海中心BIM技術的推廣使用效果來看，BIM技術確實有利于提高工程項目的施工技術和管理水平，對實現工程建設的現代化、信息化和相應國家各行業互聯網+的號召起著積極作用。
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