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BIM的關(guān)鍵力量：快速建立BIM全局觀

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BIM是工具，是建筑信息化模型，BIM又不僅僅充當(dāng)一個(gè)工具的角色，從設(shè)計(jì)出圖、施工、運(yùn)營(yíng)、物業(yè)裝修等，BIM通過富含各類信息的三維模型對(duì)工程全程進(jìn)行管理。
掌握BIM，只學(xué)會(huì)使用工具是不夠的，BIM貫穿了建筑生命全周期，它穿針引線的作用決定了BIM整體價(jià)值，同時(shí)也決定了BIM從業(yè)人的價(jià)值。會(huì)翻模的BIMer和懂全工程的BIMer，職位不同，能力和收入均不同。掌握BIM，就要掌握BIM的關(guān)鍵力量：建立BIM全局觀。
何為BIM全局觀？指掌握BIM貫穿建筑全生命周期的作用。有人將BIM應(yīng)用分為三層級(jí)：模型，模型+互聯(lián)網(wǎng)，模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)。BIM的全局，就是用模型+數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)，賦能建筑生命的每一個(gè)環(huán)節(jié)。
隨著BIM的傳播，使用BIM技術(shù)的項(xiàng)目成果逐漸呈現(xiàn)在大眾的視野。有的部分使用BIM技術(shù)，有的實(shí)現(xiàn)了BIM全參與。隨著從業(yè)者對(duì)BIM技術(shù)的深入探索，掌握BIM技術(shù)在全建筑生命周期的作用，不僅是為了適應(yīng)未來職業(yè)需求，同時(shí)也符合我國(guó)現(xiàn)代化人才的培養(yǎng)目標(biāo)。BIM在建筑全周期的運(yùn)用，舉例說明：
— 中國(guó)尊 —
中國(guó)尊位于北京市商務(wù)中心的核心，是北京市最高的地標(biāo)建筑，用地面積11478平方米，總建筑面積43.7萬(wàn)平方米，其中地上35萬(wàn)平方米，地下8.7萬(wàn)平方米，建筑總高528米，建筑層數(shù)地上108層、地下7層（不含夾層）。于2013年7月開工。
BIM技術(shù)在中國(guó)尊項(xiàng)目的應(yīng)用與管理：中國(guó)尊的建筑信息模型構(gòu)建、模型應(yīng)用和模型信息管理這三個(gè)維度由業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工三方全體參與，在設(shè)計(jì)施工運(yùn)營(yíng)全過程中應(yīng)用BIM技術(shù)。
一、BIM+深化設(shè)計(jì)上，中國(guó)尊項(xiàng)目與其他項(xiàng)目有兩點(diǎn)顯著不同：（1）直接采用三維建模軟件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，先有模型，圖紙由模型導(dǎo)出，而非先二維設(shè)計(jì)再三維翻模。（2）協(xié)同方式由各專業(yè)之間的協(xié)同變成了各區(qū)域之間的協(xié)同，每個(gè)工程師需要對(duì)自己負(fù)責(zé)的樓層、區(qū)域范圍內(nèi)的多有專業(yè)進(jìn)行綜合排布。各工程師進(jìn)行的是各區(qū)域間的接口協(xié)調(diào)。與各專業(yè)間的協(xié)同相比，這種方式能從整體上進(jìn)行規(guī)劃，從更高的角度對(duì)全專業(yè)進(jìn)行方案統(tǒng)籌。
二、BIM+工廠化預(yù)制加工垂直運(yùn)輸是超高層施工的重難點(diǎn)，中國(guó)尊施工現(xiàn)場(chǎng)幾乎沒有機(jī)電加工的場(chǎng)地。為了解決這一難題，項(xiàng)目使用BIM技術(shù)輔助工廠化預(yù)制加工。首先完成定位準(zhǔn)確的三維施工模型，然后在工廠中按模型進(jìn)行預(yù)制加工并編號(hào)，到現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)編號(hào)將材料快速準(zhǔn)確的運(yùn)輸?shù)街付ǖ臉菍雍臀恢茫F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)編號(hào)進(jìn)行拼裝，只進(jìn)行少量的拼裝。這樣現(xiàn)場(chǎng)加工量減少，隨之產(chǎn)生的建筑垃圾也減少，從而減輕二次運(yùn)輸?shù)膲毫Α?/span>
中國(guó)尊在多個(gè)專業(yè)和區(qū)域使用BIM+工廠化預(yù)制，如：部分豎井內(nèi)管道（空調(diào)水、給排水、消防水等）采用預(yù)制立管施工技術(shù)，預(yù)先在工廠內(nèi)制作成各組單元節(jié)，在結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)進(jìn)行安裝。
各標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)機(jī)房排布方案類似，將空調(diào)機(jī)組進(jìn)出口處的水管閥門管件做成預(yù)制模塊，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)。
各標(biāo)準(zhǔn)層弱電間，橋架排布復(fù)雜且異形構(gòu)件多，在工廠根據(jù)BIM模型預(yù)制異形件并將各構(gòu)件編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)不再進(jìn)行橋架切割加工。
窗臺(tái)一體化系統(tǒng)的窗臺(tái)板采用BIM模型與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)合的方式，在工廠完成定制。
蓄冰機(jī)房弧形區(qū)域管道采用工廠預(yù)制弧形管，不僅美觀也減少了大量焊縫，降低了施工難度。
三、BIM+三維激光掃描機(jī)電安裝，中國(guó)尊采用三維激光掃描儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掃描，機(jī)器掃描具有數(shù)據(jù)信息完整，無遺漏，精度高的優(yōu)點(diǎn)，軟件通過將現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云模型和施工模型做分析比較，可以生成各種可視化的圖表，方便管理者迅速發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)策略。生成的色譜分析圖根據(jù)偏差大小的不同，在模型上顯示不同的顏色，管理者可以根據(jù)偏差的范圍，偏差的大小，采取不同的措施，來消除誤差。
在機(jī)電管線安裝前，對(duì)土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維掃描，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)偏差較小的區(qū)域，可以通過施工交底，加強(qiáng)機(jī)電施工精度或者協(xié)調(diào)土建、裝飾專業(yè)共同吸收誤差。對(duì)無法吸收誤差的，需要事先調(diào)整深化設(shè)計(jì)方案，修改管線路由，避免因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)條件與設(shè)計(jì)不符造成的機(jī)電拆改。
在機(jī)電管線安裝后，對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行掃描和質(zhì)量管控。掃描確定重要設(shè)備和閥門的現(xiàn)場(chǎng)安裝位置與施工模型位置一致，方便后期運(yùn)維。分析機(jī)電管線安裝完成后的實(shí)際最低標(biāo)高，避免因安裝精度不夠造成吊頂標(biāo)高降低，提升建筑的品質(zhì)。
四、基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理中國(guó)尊的BIM技術(shù)管理有三個(gè)一致：“模型與圖紙一致，模型與圖紙?zhí)峤粫r(shí)間一致，模型與現(xiàn)場(chǎng)一致”。為了達(dá)成這一目標(biāo)，中國(guó)尊的BIM技術(shù)管理從設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收三個(gè)維度進(jìn)行質(zhì)量管理。
設(shè)計(jì)質(zhì)量管控中國(guó)尊的BIM模型首先由機(jī)電總包完成綜合管線排布并自審，然后由深化設(shè)計(jì)顧問單位對(duì)模型排布方案提出優(yōu)化建議，由BIM顧問單位對(duì)模型規(guī)范性作出審核（如命名、屬性、碰撞等），接著由施工總包結(jié)合其分包專業(yè)模型（土建、鋼構(gòu)、裝飾等）進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，最后報(bào)送設(shè)計(jì)院審核。每個(gè)步驟根據(jù)實(shí)際需要均有反復(fù)協(xié)調(diào)的情況，這樣各方從不同角度對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化后，從設(shè)計(jì)上確保模型的高質(zhì)量。
施工質(zhì)量管控在施工之前對(duì)技術(shù)員及現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)就復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行三維模型交底，并與現(xiàn)場(chǎng)施工隨時(shí)保持緊密聯(lián)系，及時(shí)糾正因現(xiàn)場(chǎng)條件導(dǎo)致的模型無法施工的問題。同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)隊(duì)加強(qiáng)管理，嚴(yán)格要求按圖、按模型施工，合理安排工序，禁止因自身方便隨意施工而影響其他專業(yè)。
驗(yàn)收質(zhì)量管控為確保模型與現(xiàn)場(chǎng)的一致性，中國(guó)尊采用定期和不定期現(xiàn)場(chǎng)巡檢的方式，在施工過程中，由業(yè)主、施工總包、機(jī)電總包、BIM顧問、監(jiān)理組成聯(lián)合巡檢，手持移動(dòng)設(shè)備查看BIM模型，比對(duì)模型與施工現(xiàn)場(chǎng)的一致性。
機(jī)電總包及其分包單位、監(jiān)理也各自組織人員進(jìn)行不定期的巡檢。對(duì)于發(fā)現(xiàn)模型與現(xiàn)場(chǎng)不一致處，根據(jù)實(shí)際情況要求現(xiàn)場(chǎng)整改或模型整改保持兩者一致。
除人工巡檢外，在機(jī)電安裝完成后，采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行還原，在軟件中對(duì)模型和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比。
這樣通過人工和三維掃描技術(shù)檢驗(yàn)，中國(guó)尊做到模型與現(xiàn)場(chǎng)基本一致。
港珠澳大橋連接香港、澳門、珠海，是目前世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，港珠澳大橋開通儀式于2018年10月23日上午在廣東珠海舉行。正式通車后，港珠澳將形成“一小時(shí)生活圈”，廣闊的伶仃洋，將由天塹變?yōu)橥ㄍ尽?/span>
BIM技術(shù)在港珠澳大橋的應(yīng)用與管理：BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段主要有路線設(shè)計(jì)、BIM多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、BIM模型出圖、設(shè)計(jì)方案論證等多個(gè)方向的應(yīng)用。
1. 路線線形設(shè)計(jì)項(xiàng)目組將Autodesk Revit 軟件與中交二公院自主研發(fā)的路線專家系統(tǒng)結(jié)合，利用路線專家系統(tǒng)的平面坐標(biāo)、縱斷面高程以及坡度計(jì)算等功能，生成用于Autodesk Revit 建模的路線數(shù)據(jù)，采取二次開發(fā)的手段，實(shí)現(xiàn)隧道路線三維實(shí)體的自動(dòng)創(chuàng)建。
2. BIM多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)拱北隧道BIM建模項(xiàng)目由結(jié)構(gòu)專業(yè)、交通工程專業(yè)、防排水工程專業(yè)及路基路面專業(yè)等四大專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)完成。由于組成全專業(yè)拱北隧道BIM模型的構(gòu)件較多，項(xiàng)目組建立企業(yè)級(jí)BIM構(gòu)件管理系統(tǒng)，并將全部構(gòu)件導(dǎo)入管理系統(tǒng)，形成中交二公院自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為項(xiàng)目組協(xié)同管理、快速建立BIM模型起到積極作用。
3. BIM隧道設(shè)計(jì)流程拱北隧道設(shè)計(jì)可以分為兩類：工作井和特殊段建模，其BIM建模的主要流程有項(xiàng)目模板、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、路線線形、橫斷面、管幕及附屬構(gòu)造，最后形成BIM設(shè)計(jì)成果。
4. BIM模型與出圖基于以上步驟，項(xiàng)目組完成了凍結(jié)曲線管幕、暗挖開挖斷面345平方米拱北隧道BIM模型，以及東、西兩側(cè)工作井和周邊主要建筑物拱北口岸BIM模型。通過BIM三維可視化直觀的展示方式，有效解決項(xiàng)目挑戰(zhàn)多部門協(xié)調(diào)難度大的問題。根據(jù)拱北隧道BIM模型出圖，工作井施工圖、襯砌施工圖、管幕施工布置圖等。
5. 工作井選址方案采用三維BIM模型與實(shí)景照片相結(jié)合的方法，對(duì)避免口岸建筑拆遷、工作井進(jìn)入澳門界內(nèi)等問題，提供了論證方案。
6. BIM三維設(shè)計(jì)平臺(tái)與有限元分析系統(tǒng)集成通過軟件二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在BIM建模軟件中導(dǎo)出工作井計(jì)算模型，與大型有限元分析軟件結(jié)合，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維仿真受力分析。從基坑開挖階段到暗挖破墻階段的坑內(nèi)水平形變、豎向彎矩分析，計(jì)算結(jié)果變形最大值為14.2mm ，出現(xiàn)在開挖面中下部，最大彎矩699KN·m ，最大負(fù)彎矩-984KN·m，均滿足設(shè)計(jì)要求。
BIM技術(shù)在施工階段主要應(yīng)用有建立暗挖段BIM施工模型、施工進(jìn)度管理、漫游與工序模擬。
1. 暗挖段BIM施工模型隧道暗挖段為保證施工安全，開挖斷面共劃分5個(gè)臺(tái)階15個(gè)分區(qū)，臺(tái)階高度約3.8m左右，長(zhǎng)度約5m左右，主體結(jié)構(gòu)以及支護(hù)構(gòu)造物較為復(fù)雜。暗挖段BIM施工模型包含初期支護(hù)、二次襯砌、三次襯砌，分為先仰拱、側(cè)墻及中板、最后拱部、臨時(shí)支撐、袖閥管劈裂注漿管，完成暗挖段全部模型后，可用于施工各個(gè)管理段。
2. 施工進(jìn)度管理拱北隧道項(xiàng)目工期要求嚴(yán)格，在總體進(jìn)度控制框架下，由施工單位在征求各單位的意見后，編制總體進(jìn)度計(jì)劃；然后利用AutodeskNavisworks 軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合功能，將總體進(jìn)度計(jì)劃與BIM施工模型各構(gòu)件相互關(guān)聯(lián)，采用軟件二次開發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)拱北隧道施工進(jìn)度管理系統(tǒng)。
施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，整合工程項(xiàng)目各單位計(jì)劃進(jìn)度信息，在施工過程中重點(diǎn)監(jiān)控進(jìn)度執(zhí)行情況，協(xié)助總體單位完成進(jìn)度的動(dòng)態(tài)控制，當(dāng)系統(tǒng)采集的進(jìn)度執(zhí)行情況與計(jì)劃情況不一致的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)提示并持續(xù)跟蹤和反饋；4D施工模擬更是以可視化的方式，向眾多參與方，集成展示整個(gè)項(xiàng)目的總體進(jìn)度情況，嚴(yán)格控制工期起到重要作用。
3. 漫游與工序模擬拱北隧道工程復(fù)雜，主要對(duì)復(fù)雜工點(diǎn)進(jìn)行工序模擬，利用游戲引擎強(qiáng)大的展示功能，制作三維施工工序模擬，可以直觀瀏覽、檢查和方案的修改，有效應(yīng)對(duì)拱北隧道工程項(xiàng)目工序復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
五、項(xiàng)目創(chuàng)新經(jīng)過充分的調(diào)研和專家咨詢，項(xiàng)目組針對(duì)拱北凍結(jié)法施工，結(jié)合BIM技術(shù)特點(diǎn)，制定了管幕凍結(jié)設(shè)計(jì)方案，開發(fā)了管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)。為配合暗挖施工，凍結(jié)管幕橫斷面上分為A ，B1，B2 ，B3 ，C五個(gè)區(qū)。為控制土體的凍脹效應(yīng)，采用控制性凍結(jié)施工，并在凍結(jié)A區(qū)及局部敏感區(qū)域采用注漿改良凍結(jié)法。同時(shí)，分別在各區(qū)安裝溫度傳感器，以便掌控溫度的變化情況。
拱北隧道凍結(jié)法管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)，首先需要建立凍結(jié)管、監(jiān)測(cè)點(diǎn)BIM模型。然后，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，將溫度采集數(shù)據(jù)與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)。管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、溫度變化趨勢(shì)查詢、溫度預(yù)警以及風(fēng)險(xiǎn)定位等功能。相對(duì)于傳統(tǒng)模式，基于BIM技術(shù)的管幕溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以結(jié)合三維模型對(duì)于歷史數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置等多個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，可以更加準(zhǔn)確、及時(shí)定位于風(fēng)險(xiǎn)的位置，使項(xiàng)目的安全與質(zhì)量得到提升。
從上述兩例中，BIM的深入應(yīng)用，須建立在高質(zhì)量的模型基礎(chǔ)上。這個(gè)“高質(zhì)量”不僅僅指模型的深度，也包括了設(shè)計(jì)人員在模型創(chuàng)建時(shí)體現(xiàn)出的專業(yè)知識(shí)和施工經(jīng)驗(yàn)。BIM從業(yè)人員需要不斷累積經(jīng)驗(yàn)，才能為項(xiàng)目提供更有力的技術(shù)支持。
BIM在大型工程中的作用非常顯著，節(jié)省工期、節(jié)約資源，而近年各地也多次發(fā)文，綠色建筑、智慧城市等詞頻頻提出，BIM作為滿足當(dāng)下國(guó)情需要的建造技術(shù)，必將在越來越多的項(xiàng)目中彰顯其價(jià)值。而BIM從業(yè)者在定位未來時(shí)，BIM全局觀是關(guān)鍵。

要想引領(lǐng)未來，BIM從業(yè)者不妨多分析多思考，是否匹配BIM鏈條上的業(yè)務(wù)需求，有何優(yōu)勢(shì)與不足，針對(duì)性地學(xué)習(xí)積累，也不妨多關(guān)注一些BIM應(yīng)用的項(xiàng)目，為將來實(shí)踐累積知識(shí)。

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