我國(guó)正處于高速的城市化進(jìn)程中，大型文化類綜合體建筑的建設(shè)量也邁上了新的臺(tái)階。但由于藝術(shù)中心設(shè)計(jì)造型復(fù)雜、空間復(fù)雜、功能復(fù)雜，文化類綜合體建筑發(fā)展還存在施工難度大、資源浪費(fèi)等問(wèn)題，受到外界關(guān)注。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為文化類綜合體建筑提供了高效的工作方式以及信息集成的數(shù)據(jù)平臺(tái)支持，能有效地解決文化類綜合體建筑全生命周期所遇到的相關(guān)問(wèn)題。由中鐵城建集團(tuán)承建的山東省會(huì)文化藝術(shù)中心三館二期項(xiàng)目通過(guò)引入魯班BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的精細(xì)化管理與集約化管理。

一、項(xiàng)目概況

山東省會(huì)文化藝術(shù)中心三館二期項(xiàng)目，位于濟(jì)南市槐蔭區(qū)，總建筑面積213922.83㎡，總造價(jià)7.7億元，項(xiàng)目秉承文化藝術(shù)設(shè)計(jì)理念，為濟(jì)南西部新的地標(biāo)性建筑，集濟(jì)南文化、會(huì)展、商務(wù)三大中心為一體，同時(shí)也是“一院三館”的配套項(xiàng)目。西塔樓采用核心筒結(jié)構(gòu)，地下2層，地上34層，總建筑高度168m。東群房采用剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層，地上6層,總建筑高度33.60m。

項(xiàng)目特點(diǎn)

管理難度大。專業(yè)分包多，作業(yè)交叉面廣，工序穿插困難，圖紙版本及設(shè)計(jì)變更多，總承包管理難度大，工期緊張。

工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜。西塔樓與東裙房框架柱不規(guī)則向外或向內(nèi)傾斜，距離最大為3.3m；大面積采用裝配式施工；局部樓層高，跨度大；型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋構(gòu)造復(fù)雜。

質(zhì)量要求高。本工程作為濟(jì)南市槐蔭區(qū)重點(diǎn)工程，項(xiàng)目及建設(shè)單位對(duì)質(zhì)量要求極高，目標(biāo)為魯班獎(jiǎng)。

場(chǎng)地面積小。基坑邊距建筑紅線距離近，場(chǎng)地可用面積狹小，材料加工區(qū)及堆放區(qū)規(guī)劃尤為重要。

業(yè)主方要求高。三館二期項(xiàng)目作為商業(yè)綜合體，建設(shè)單位對(duì)該工程施工質(zhì)量要求極高，十分重視BIM技術(shù)在該工程中的應(yīng)用，合同明確要求施工過(guò)程必須應(yīng)用BIM技術(shù)。

二、BIM應(yīng)用

BIM小組歷時(shí)128天，于2018年3月21日完成了土建模型、鋼筋模型、幕墻模型、鋼結(jié)構(gòu)模型、安裝模型的精確建立，模型精度均不小于LOD400,可滿足施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)于施工預(yù)演、產(chǎn)品選用、集中采購(gòu)、施工階段造價(jià)控制等要求，并在施工過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)院下發(fā)的設(shè)計(jì)變更對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)維護(hù)，通過(guò)將變更單上傳至BIM平臺(tái)的方式對(duì)設(shè)計(jì)變更進(jìn)行管理。

本項(xiàng)目以魯班房建BIM協(xié)同平臺(tái)為依托，以三維數(shù)字模型為載體，集成項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的質(zhì)量、安全、資料、進(jìn)度等數(shù)據(jù)，形成了全過(guò)程的項(xiàng)目管理數(shù)字模型，使各參建方可通過(guò)統(tǒng)一的基于BIM的管理數(shù)據(jù)集成平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，從而提升各方溝通效率。

1、質(zhì)量管理

圖紙問(wèn)題。BIM小組在各專業(yè)BIM模型創(chuàng)建過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)并解決圖紙問(wèn)題鋼筋74處，土建68處，機(jī)電安裝達(dá)215處，其中經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)率達(dá)90%。相關(guān)負(fù)責(zé)人及時(shí)組織圖紙會(huì)審，避免施工中因圖紙不清晰延誤工期，保證施工質(zhì)量，提高施工速度。

鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化。

（1）提高柱腳一次穿孔率。本工程共有柱腳44處，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)柱腳固定架進(jìn)行精確建模，導(dǎo)出尺寸指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)加工、預(yù)埋，通過(guò)測(cè)量實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，以此方式預(yù)埋螺栓的幾何精度在2mm左右，優(yōu)于國(guó)家規(guī)范5mm的精度要求，定位準(zhǔn)確，保證柱腳一次穿孔率精度高達(dá)98%，保證了施工質(zhì)量。

（2）型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋施工優(yōu)化。本工程梁柱節(jié)點(diǎn)共計(jì)640余處，BIM小組建模過(guò)程中共優(yōu)化梁柱節(jié)點(diǎn)12處，優(yōu)化了諸如鋼牛腿尺寸不合適導(dǎo)致鋼筋保護(hù)層不足、連接板位置偏差導(dǎo)致柱箍筋無(wú)法焊接、梁箍筋與型鋼梁焊接難度大導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量不易控制等問(wèn)題，保證了鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

（3）鋼雨棚節(jié)點(diǎn)與變更懸挑結(jié)構(gòu)碰撞檢查。為滿足后期消防排煙要求，設(shè)計(jì)院臨時(shí)變更懸挑結(jié)構(gòu)，在原有懸挑板邊緣加設(shè)200*700懸挑梁，但由于3層-4層范圍內(nèi)有懸挑鋼雨棚，變更的懸挑梁與鋼雨棚存在碰撞點(diǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)懸挑梁鋼筋無(wú)法施工，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，將碰撞結(jié)果回饋給設(shè)計(jì)院進(jìn)行變更，避免了施工過(guò)程中的延誤。

核心筒深基坑方案制定。西塔樓核心筒筏板厚度為3.2m，且筏板厚度不一，最深度高差7.8m，單次混凝土澆筑最大方量8600m?，包括5個(gè)集水井和14個(gè)電梯井，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。項(xiàng)目部利用BIM技術(shù)對(duì)核心筒進(jìn)行建模，通過(guò)BIM生成的剖面圖與設(shè)計(jì)提供的剖面圖進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并對(duì)核心筒的二級(jí)基坑和鋼筋的鋼管支撐進(jìn)行支設(shè)模擬，為深基坑施工方案的編制提供了依據(jù)。

斜柱斜率質(zhì)量控制。由于本工程斜柱斜率無(wú)規(guī)律可循，如果采取傳統(tǒng)垂直立面框架柱整體模板包裹的方式配模，將大大增加耗模板的耗量，本工程采用BIM建模分析各樓層不同斜率的框架柱柱模板尺寸和傾斜度，采用定型模板部分與可變化部分相結(jié)合的方式進(jìn)行配模，可變部分針對(duì)不同斜率進(jìn)行BIM下料分析，分樓層、分編號(hào)加工，提高模板的周轉(zhuǎn)率。

幕墻安裝節(jié)點(diǎn)模擬。本工程幕墻外形設(shè)計(jì)采用菱形鉆石切面，構(gòu)造采用外層幕墻（鋁制復(fù)合板）+內(nèi)層幕墻（玻璃幕墻）相結(jié)合的方式，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，并出具圖紙進(jìn)行技術(shù)交底，保證現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量和拼裝速度。

機(jī)電安裝BIM應(yīng)用。

（1）管線綜合排布及碰撞檢查。利用BIM技術(shù)對(duì)管線綜合調(diào)整后的模型進(jìn)行碰撞檢查，共發(fā)現(xiàn)優(yōu)化碰撞點(diǎn)3457處，通過(guò)凈高檢查及漫游檢查兩種方式，來(lái)確保項(xiàng)目安裝管線無(wú)碰撞難點(diǎn)。

（2）抗震支架優(yōu)化設(shè)計(jì)

項(xiàng)目BIM小組在以前既有綜合支吊架的基礎(chǔ)上利用BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)前期建立抗震支架的BIM模型，進(jìn)行相應(yīng)的受力分析，出具圖紙，建立施工樣板，并報(bào)甲方審核，最終進(jìn)行落實(shí)實(shí)施的工作流程，來(lái)完成抗震支架的優(yōu)化施工。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)防晃測(cè)試，測(cè)試效果良好。

（3）能源中心精裝修應(yīng)用。通過(guò)利用BIM技術(shù)對(duì)能源中心進(jìn)行渲染模擬，為方案的選擇提供依據(jù)，并根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，最大程度的實(shí)現(xiàn)對(duì)空間的優(yōu)化，提高項(xiàng)目的美觀和人性化程度。

2、進(jìn)度管理

鋁模快拆體系進(jìn)度控制。本工程在西塔樓8-34層核心筒區(qū)域采取鋁合金模板技術(shù)，鋁模總面積為25858.32㎡，由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員沒(méi)有鋁模的施工經(jīng)驗(yàn)，不熟悉操作要點(diǎn)，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)進(jìn)行細(xì)部做法演示交底，詳細(xì)介紹施工工序及細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理辦法，有效提高了鋁模拼裝的準(zhǔn)確性和速度。核心筒由10天一層提升至6天一層，累計(jì)節(jié)約工期71天。

BIM+延時(shí)攝影進(jìn)度管控。 利用BIM模型，創(chuàng)建施工進(jìn)度計(jì)劃并與模型構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，BIM模擬與延時(shí)攝影相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、料情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為每周的進(jìn)度分析提供準(zhǔn)確的糾偏依據(jù)，并完整記錄整個(gè)施工過(guò)程，為工程后期施工組織總結(jié)提供依據(jù)。

3、成本管理

混凝土量精準(zhǔn)把控。利用BIM模型精確計(jì)算工程量，并與計(jì)劃部門(mén)導(dǎo)出的工程量進(jìn)行對(duì)比，精準(zhǔn)率高達(dá)98%，以混凝土方量為例，每1000m?混凝土，誤差在15m?以內(nèi)，避免了因人工計(jì)算錯(cuò)誤而導(dǎo)致的成本增加，有效管控施工成本，提高企業(yè)效益。

鋼筋BIM數(shù)字化加工。利用BIM軟件導(dǎo)出鋼筋BIM料單，與班組所提供的下料單進(jìn)行多算對(duì)比，并將料單導(dǎo)入至全自動(dòng)箍筋彎曲機(jī)，對(duì)直徑8、10、12的箍筋進(jìn)行一次成型、大批量生產(chǎn)，在保證箍筋下料準(zhǔn)確性的前提下，最大限度地減少材料浪費(fèi)。

二次結(jié)構(gòu)成本控制。利用BIM軟件對(duì)構(gòu)造柱、圈梁進(jìn)行自動(dòng)布置減少現(xiàn)場(chǎng)返工，并采用新型泵送設(shè)備進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)混凝土施工，減少混凝土浪費(fèi)；對(duì)門(mén)窗洞口、管線開(kāi)槽位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，砌體進(jìn)行一鍵排布，對(duì)于非標(biāo)砌塊一次切割到位，減少砌塊浪費(fèi)。

4、物料管理

       視頻監(jiān)控+智能地磅監(jiān)測(cè)。材料進(jìn)場(chǎng)前期，按標(biāo)準(zhǔn)化要求利用BIM技術(shù)對(duì)材料堆放進(jìn)行三維模擬，材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，借助智能地磅系統(tǒng)，對(duì)于進(jìn)出場(chǎng)材料進(jìn)行準(zhǔn)確核算，并記錄車牌信息，為材料的定期核對(duì)提供依據(jù)；借助全方位的視頻監(jiān)控，保證物料堆放安全及防盜，實(shí)現(xiàn)對(duì)于物料的實(shí)時(shí)管理。

5、安全管理

懸挑鋼梁位置確定。本工程7-34層采用成品爬架進(jìn)行防護(hù)施工，因結(jié)構(gòu)四面不勻均內(nèi)收，架體傾斜爬升，傾斜角度≤4°，機(jī)位采用懸挑鋼梁附著的方式來(lái)保證架體的傾斜角度，利用BIM技術(shù)進(jìn)行布置模擬，導(dǎo)出準(zhǔn)確位置輔助爬架設(shè)計(jì)，并進(jìn)行懸挑鋼梁埋設(shè)的三維交底。

基于BIM的安全分析模擬。BIM小組運(yùn)用BIM技術(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行安全防護(hù)覆蓋模擬，生成安全分析報(bào)告，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)臨邊洞口成品防護(hù)的預(yù)制加工，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行細(xì)部洞口的防護(hù)模擬，以此提高項(xiàng)目部對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)、應(yīng)用水平和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理水平。

移動(dòng)端+PC端的巡檢管控。利用BIM創(chuàng)建巡檢任務(wù)，并配合項(xiàng)目上的周檢、月檢任務(wù)，移動(dòng)端將發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)拍照上傳至BIM平臺(tái)，PC端同步查看整改情況，增強(qiáng)各部門(mén)之間的協(xié)同辦公能力，提高項(xiàng)目部的安全管理水平。

6、BIM+拓展應(yīng)用

3D打印技術(shù)。項(xiàng)目將BIM技術(shù)與3D打印技術(shù)相結(jié)合，從BIM模型直接導(dǎo)出進(jìn)行切片打印，用3D打印機(jī)輸出實(shí)體構(gòu)件，明顯提高了深化設(shè)計(jì)、模型會(huì)審、技術(shù)交底等工作效率，有助于提高復(fù)雜工藝、重點(diǎn)部位的深化設(shè)計(jì)質(zhì)量。

VR沉浸式體驗(yàn)。通過(guò)VR技術(shù)對(duì)工人進(jìn)行沉浸式安全教育體驗(yàn)，在最“安全”的地方體驗(yàn)最“危險(xiǎn)”的事故，從而增強(qiáng)安全意識(shí)，減少安全事故發(fā)生。并通過(guò)BIM技術(shù)與VR設(shè)備相結(jié)合進(jìn)行相應(yīng)的精裝修方案比選、管線綜合凈高體驗(yàn)和建造過(guò)程沉浸體驗(yàn)，來(lái)輔助施工方案的修訂。

全息投影。將BIM模型及各施工節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入3D全息投影機(jī)，直觀的展示工程建造過(guò)程和關(guān)鍵施工工序，有效的幫助施工管理人員了解和掌握項(xiàng)目建造方法，輔助項(xiàng)目管理，相較于傳統(tǒng)形式，具有生動(dòng)形象，節(jié)約施工場(chǎng)地的優(yōu)點(diǎn)。

三、BIM應(yīng)用成效

1、管理提升

通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，提高了項(xiàng)目對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的策劃水平和協(xié)同辦公能力，尤其在質(zhì)量安全問(wèn)題的管理方面，實(shí)現(xiàn)了提前防治、全面監(jiān)控，提升了現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。

2、技術(shù)創(chuàng)效

針對(duì)工程中所遇到的技術(shù)重難點(diǎn)，利用BIM技術(shù)三維技術(shù)交底，避免因交底不明確造成的工期延誤與損失。以東裙樓PK板施工為例，在保證施工質(zhì)量的情況下，提前13天完成施工任務(wù)。

3、成本管控

利用BIM導(dǎo)出鋼筋料單，對(duì)班組提供的下料單進(jìn)行審核優(yōu)化，節(jié)省鋼材110余噸。機(jī)電安裝方面，通過(guò)碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題并進(jìn)行解決，調(diào)整預(yù)留洞口79個(gè)，有效的減少了返工而造成的損失。

4、人才培養(yǎng)

項(xiàng)目極其注重BIM人才培養(yǎng)，并定期組織觀摩、培訓(xùn)，項(xiàng)目BIM技術(shù)人員由最初6人增加到13人，為后續(xù)BIM技術(shù)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)交叉施工多、各專業(yè)本身施工難度大，通過(guò)利用高度集成的BIM信息化技術(shù)解決項(xiàng)目施工難點(diǎn)、對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行可視化指導(dǎo)與管理,加強(qiáng)基于BIM技術(shù)的信息共享與團(tuán)隊(duì)協(xié)作,使得項(xiàng)目良好運(yùn)作。未來(lái)，中鐵城建集團(tuán)將積極探索BIM技術(shù)在EPC總承包模式中的應(yīng)用方式，為公司全面提升BIM發(fā)展水平積累經(jīng)驗(yàn)；全面推進(jìn)BIM5D平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應(yīng)用。