近年来由于提倡信息应用于整体生命周期的概念,从传统纸本2D转3D电子化、由单一运作模式转成协同
整合方式、由规划、施工转至营运设施维护管理阶段,BIM导入建筑物营运阶段使建物设备能永续使用。绿能、
资产管理与防灾等议题结合乃系一种趋势。通过BIM来改善既有营运模式与作业流程,结合多样技术如绿能分
析、火灾模拟、GPS、Wireless sensor network (WSN)、Radio frequency identification (RFID)、远程监视技
术、点云应用、云端应用等技术整合应用。
在建筑模型上多加了信息,让原本BIM的应用可以无限延伸,但目前工程在实务上仍缺乏许多BIM技术的
专业人才(例如BIM的机电人员),业界对BIM的接受度不高,应用技术人员的匮乏,档案数据转换格式尚未成
熟,模型转换的知识产权问题等都是目前国内执行BIM正面临的问题。要改善我国目前现况有效推动BIM导入
必须从根本着手,业界需有权力领导机关,由政府单位来提倡领导,必须制定我国适用的国家BIM标准,如同
美国提出国家建筑信息模型标准(NBIMS),并针对BIM导入工程提出导入标准流程、执行作业的通则与契约模
板,且对于模型制作程度、模型归属与计价方式、智慧产权划分等细部信息皆需描述规范。
针对企业导入目前除了由专业BIM经理人或BIM顾问公司协助外,必须参考国家制定标准提出一套协同作
业的导入与执行项目标准作业流程模式,并确实倡导与员工在职训练执行,而项目参与人员思维须摒除既有
2D思维改以3D BIM观念为出发点才不致有沟通不良、思维作业模式不一致现象,并确实导入整合交付模式
(Integrated Project Delivery,IPD)将利害关系人邀请提前参与讨论,并导入IFC规范彼此信息交换格式、IDM
定义交换信息内容与IFM定义信息交换专业术语等概念,协助信息交换规范与BIM项目执行。
BIM在建筑全周期的运用,实例一:
中国尊
中国尊位于北京市商务中心,是北京市最高的地标建筑,总建筑面积43.7万平方米,其中地上35万平方米,
地下8.7万平方米,建筑总高528米,建筑层数地上108层、地下7层(不含夹层)。
BIM技术在中国尊项目的应用与管理:
一、BIM+工厂化预制加工
垂直运输是超高层施工的重难点,中国尊施工现场几乎没有机电加工的场地。为解决这一难题,项目使用
BIM技术辅助工厂化预制加工。首先完成定位准确的三维施工模型,然后在工厂中按模型进行预制加工并编号。
到现场后,根据编号将材料快速准确的运输到指定的楼层和位置,现场根据编号进行少量的拼装。这样现场加
工量减少,产生的建筑垃圾也减少,减轻二次运输的压力。
中国尊在多个专业和区域使用BIM+工厂化预制,如:
部分竖井内管道(空调水、给排水、消防水等)采用预制立管施工技术,预先在工厂内制作成各组单元节,
在结构施工的同时进行安装。
各标准层弱电间,桥架排布复杂且异形构件多,根据BIM模型预制异形件并将各构件编号,现场不再进行
桥架切割加工。
窗台一体化系统的窗台板采用BIM模型与现场测量结合的方式,在工厂完成定制。
二、BIM+三维激光扫描
中国尊采用三维激光扫描仪进行现场扫描,机器扫描具有数据信息完整,无遗漏,精度高的优点,软件通
过将现场点云模型和施工模型做分析比较,可以生成各种可视化的图表,方便管理者迅速发现问题,及时制定
应对策略。
三、基于BIM技术的质量管理
中国尊BIM技术管理有三个一致:“模型与图纸一致,模型与图纸提交时间一致,模型与现场一致”。为了
达成这一目标,中国尊的BIM技术管理从设计、施工及验收三个维度进行质量管理。
设计质量管控
中国尊BIM模型先由机电总包完成综合管线排布并自审,后由深化设计顾问单位对模型排布方案提出优化建
议,由BIM顾问单位对模型规范性作出审核(如属性、碰撞等),接着由施工总包结合其分包专业模型(土建、
钢构等)进行综合协调,最后报送设计院审核。
施工质量管控
在施工之前对技术员及现场班组长就复杂区域进行三维模型交底,并与现场施工随时保持紧密联系,及时
纠正因现场条件导致的模型无法施工的问题。同时对现场劳务队加强管理,严格要求按图、按模型施工,合理
安排工序。
验收质量管控
为确保模型与现场的一致性,中国尊采用定期和不定期现场巡检的方式,在施工过程中,由业主、施工总
包、机电总包、BIM顾问、监理组成联合巡检,手持移动设备查看BIM模型,比对模型与施工现场的一致性。
BIM在建筑全周期的运用,实例二:
港珠澳大桥
港珠澳大桥连接香港、澳门、珠海,是目前世界上最长的跨海大桥,港珠澳大桥开通仪式于2018年10月23
日上午在广东珠海举行。正式通车后,港珠澳将形成“一小时生活圈”,广阔的伶仃洋,将由天堑变为通途。
BIM技术在港珠澳大桥的应用:
BIM技术在设计阶段主要有路线设计、BIM多专业协同设计、BIM模型出图、设计方案论证等多个方向的应用。
1.路线线形设计
项目组将Autodesk Revit软件与中交二公院自主研发的路线专家系统结合,利用路线专家系统的平面坐标、
纵断面高程以及坡度计算等功能,生成用于Autodesk Revit建模的路线数据,采取二次开发的手段,实现隧道路
线三维实体的自动创建。
2.BIM多专业协同设计
拱北隧道BIM建模项目由结构专业、交通工程专业、防排水工程专业及路基路面专业等四大专业协同设计完
成。由于组成全专业拱北隧道BIM模型的构件较多,项目组建立企业级BIM构件管理系统,并将全部构件导入管
理系统,形成中交二公院自主知识产权,为项目组协同管理、快速建立BIM模型起到积极作用。
3.BIM隧道设计流程
拱北隧道设计可以分为两类:工作井和特殊段建模,其BIM建模的主要流程有项目模板、标准构件、路线线
形、横断面、管幕及附属构造,最后形成BIM设计成果。
4.BIM模型出图
基于以上步骤,项目组完成了冻结曲线管幕、暗挖开挖断面345平方米拱北隧道BIM模型出图,以及东、西
两侧工作井和周边主要建筑物拱北口岸BIM模型出图。通过BIM三维可视化直观的展示方式,有效解决项目多部
门协调难度大的问题。
5.工作井选址方案
采用三维BIM模型与实景照片相结合的方法,对避免口岸建筑拆迁、工作井进入澳门界内等问题,提供了论
证方案。
6.BIM三维设计平台与有限元分析系统集成
通过软件二次开发,实现在BIM建模软件中导出工作井计算模型,与大型有限元分析软件结合,对围护结构
进行三维仿真受力分析。从基坑开挖阶段到暗挖破墙阶段的坑内水平形变、竖向弯矩分析,计算结果变形最大值
为14.2mm,出现在开挖面中下部,最大弯矩699KN·m ,最大负弯矩-984KN·m,均满足设计要求。
BIM技术在港珠澳大桥的施工进度管理:
拱北隧道项目工期要求严格,在总体进度控制框架下,由施工单位在征求各单位的意见后,编制总体进度
计划;然后利用软件强大的数据整合功能,将总体进度计划与BIM施工模型各构件相互关联,采用软件二次开发
方式,实现拱北隧道施工进度管理系统。
施工进度管理系统,整合工程项目各单位计划进度信息,在施工过程中重点监控进度执行情况,协助总体单
位完成进度的动态控制,当系统采集的进度执行情况与计划情况不一致的时候,系统会主动提示并持续跟踪和反
馈;4D施工模拟更是以可视化的方式,向众多参与方,集成展示整个项目的总体进度情况,严格控制工期起到
重要作用。