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稳扎稳打 再上层楼——中建三局一公司BIM发展应用概述

稳扎稳打 再上层楼——中建三局一公司BIM发展应用概述

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中建三局第一建设工程有限责任公司(以下简称“中建三局一公司”)自2008年起开始关注BIM,认识到BIM技术的巨大价值,致力于BIM技术的应用和推广,形成了一整套基于BIM的建筑全生命周期管理技术和工具,应用于工程项目,并获得了业主方以及施工参与方的广泛认可。


毋庸置疑,BIM将对建筑业整个行业的工作方式、价值链的重新分配等带来重大变革, 正是基于对BIM的这一认识,中建三局一公司一直以来重视BIM工作,投入大量资源用于BIM应用研发和实践,形成了一整套基于BIM的建筑全生命周期管理技术和工具,并在工程项目中成功应用。


BIM组织和能力建设

BIM团队总体情况。公司重视BIM专业人才培养,目前已成立BIM中心。各分公司也建立了BIM小组,并在中心统一组织下,各区域及专业公司均设立了BIM实施团队,通过培训、在职教育、研究应用等方式,促进团队的成长。2013年10月,BIM中心组织的BIM考察小组远赴美国进行交流,学习国外先进经验。在积极参与中建三局组织的BIM培训学习之外,BIM团队成员还自行举办或合作举办各种BIM培训班,为BIM学习提供多途径。


与此同时,公司各级BIM团队和专业人才数量也逐步壮大。能在工作中不同程度应用BIM的技术人员约600人,占技术人员的60%;在安装业务板块,能在工作中不同程度应用BIM软件的人员约500余人,分布在技术、工长、质检等多种岗位。目前,中建三局一公司全部采用BIM软件进行机电深化设计的项目超过150个,占项目总数的60%,其中,大型公建项目BIM应用率达到100%。


BIM应用培训和专业人才培养。中建三局一公司积极推进BIM应用的制度和管理环境建设,建立相关制度,采取激励措施,营造良好的BIM推广、应用环境。如,领导层重视BIM,建立健全管理制度,人才培养立足企业业务骨干,建立激励机制,保持“快牛跑慢牛赶”的健康发展态势;逐步实现BIM应用的标准化规范化,加强科研与设备投入,形成良好的BIM研究应用环境。具体来说,企业中长期规划和年度计划中进行BIM应用和发展的规划;司属单位年度绩效责任状中包括BIM应用和科技研发的指标;每个分公司必须有BIM示范项目和BIM攻关课题;大型以上和重点工程投标中必须进行BIM建模和相关应用;将了解和应用BIM作为新职工转正的必要条件;成果奖励制度中全方位包括对BIM成果的奖励等。


通过普及培训、专业培训、高级管理人才培训三种模式,在全公司范围内普及了BIM技术,提高了BIM团队专业素养和BIM发展领导力量。为促进公司BIM的推广应用,形成学习、应用BIM的良好氛围,提高工作效率和工作质量,进而提高公司的BIM应用能力,提高技术品牌优势,中建三局一公司组织了多次BIM竞赛。


为深入实践BIM应用,保持公司BIM技术领先优势,天津富力恒富大厦南塔等七项工程立项为公司2013年BIM示范工程。为加强与行业内其他单位的交流,组织各分公司和项目积极参加相关机构组织的BIM大赛,并获得多项大奖,如创新杯全国BIM大赛、中建协全国工程建设BIM大赛等。同时还成功举办了多次BIM应用观摩会。主编了《钢结构施工BIM软件技术与信息交换标准》(协会标准),参编了《建筑工程信息模型应用统一标准》、《建筑工程信息模型存储标准》、《建筑工程施工信息模型应用标准》三项国家标准。


BIM在建筑全生命周期阶段的应用

BIM是以三维模型为基础,集成了建筑项目规划设计、施工和运营维护各阶段工程信息的数据模型。BIM在中建三局一公司的应用,已从单一、零星地应用在项目管理中的某一部分,发展成规模的贯穿于整个项目生命周期的应用(见图1),从根本上解决各阶段应用系统间的信息断层问题,将整个建筑全生命周期各阶段有机衔接起来,实现了信息资源的共享。


图1 BIM 在建筑全生命周期阶段的应用


招投标阶段的BIM应用。

施工单位在工程投标时建立工程BIM模型,并在技术标书中充分利用BIM模型的三维表现力及其包含的各项工程技术信息,提高标书的表现形式,以直观的表现、准确的数据、精细的方案设计提高投标书的质量,充分表现投标单位的技术实力和对拟投标项目的设想,提高中标机会。


1)建立BIM模型。投标工作开始后,为了在标书各环节应用BIM,首先要建立工程BIM模型。投标建模应区别于设计建模和施工阶段建模,为了快速建立模型,一般模型精度不宜太高,重要部位可以建到构件级(见图2)。为体现出施工方案和工艺措施等,施工场地、临时设施及重要大型设备等也要建模。


图2 投标钢结构模型


2)工程概况的介绍。标书中一般先介绍所投标工程的概况,包括建筑、结构、机电、装饰装修等工程概况,可插入相关BIM模型图,用直观的3D视觉效果提高标书表现力(见图3)。


图3 投标工程机电设计


3)施工组织部署和进度计划。为清楚地介绍工程施工步骤、各分区的施工顺序,以及各重要里程碑节点工程的形象进度和相关专业的进展程度,利用BIM模型的三维可视化特性,用一系列的三维示意图(即施工工况或进度节点)展示各阶段工程形象进度(见图4)。为提高表现力,可将BIM模型导入3DMAX等专业渲染软件输出。


图4 投标施工部署设计


4)工程量的统计和施工资源配置。劳动力、机械设备、周转材料等施工资源的配置是涉及到工程正常施工和成本控制的重要环节,通过BIM工程量自动统计特性可以很方便和准确地统计出工程量,从而准确配置施工资源,或达到施工资源均衡组织的效果(见图5)。因基于BIM模型的工程量统计有可靠的数据来源,可有效提高业主和评标专家的认可度。也可基于BIM模型,对投标阶段拟投入的人力、材料、机械进行反向计算和定量分析,验证资源满足施工需要。


图5 施工资源配置


5)大型设备和施工装备方案比选。可模拟施工现场,在工程模型中加入塔吊等大型施工设备,并基于模型的可优化性对设备布置方案进行比选。可从模型中直接提取塔吊等设备各项参数和性能指标,形成附表附在方案中,充分体现设备方案的可信度和说服力。


6)重点施工方案和工艺介绍。施工工艺和方案是标书的核心内容,告知业主或招标单位拟在本工程施工中应用何种工艺和技术方法。


7)标书中阐明施工时的预期BIM应用。投标书中可以单独设一章节内容,具体说明中标后在工程施工阶段拟采用的BIM技术,或基于BIM的管理构想,可采用文字说明配图表的方式,给业主以良好的BIM应用预期。


8)投标答辩PPT和视频的制作。在投标答辩的PPT制作中融入BIM技术,将大大提高答辩的说服力和感染力。以前的视频制作用3D-MAX,只有几何特性,将BIM模型和3DMAX结合应用,既有深刻的技术和管理能力表现,又有很好的画面效果,可真实地反映出实际工地施工情况。


深化设计阶段的BIM应用。

深化设计是中建三局一公司BIM应用起步较早、最成熟的领域,针对工程的不同需求,分别开展了以下技术应用:


1)基于BIM的结构节点设计。节点详细设计可以展现复杂节点内部构造情况,辅助钢筋绑扎的流程设计,提前发现施工可能出现的问题(见图6)。


图6 钢筋节点分布


2)机电管线设计和碰撞检查。管线综合与预装配检测则针对结构设计和机电设计时可能发生的空间冲突情况,进行构件之间的精确碰撞检测,通过专业协调,更早地发现错误,减少损失(见图7)。


图7 碰撞检测问题报告


3)多专业管线综合。各专业在完成各自专业模型的创建之后,通过规定相同的标高轴网,将各专业模型进行集成,形成项目的综合模型,可利用综合模型进行项目的碰撞检测以及优化(见图8)。


图8 管线综合设计


4)标高控制。如,中渝首站T7塔楼19层走道吊顶标高的控制,原设计走道吊顶标高为2.4米,为提高走道空间,利用相关软件合理压缩及调整管线空间(见图9~10)。


图9 原设计吊顶标高


图10 调整后吊顶标高


5)机房重点部位深化设计。机房是机电系统的核心,合理的机房布局有利于设备的正常有效运行,对管路的排布能使管路的运行达到最好的水力条件,能有效减少设备的维护费用,同时精细的排布将使机房观感质量达到最优。


6)建筑工厂化集成管理。基于BIM的工厂化管理,结合物联网技术,实现了从构件分解、生产加工到运输库存和现场安装,以及最终集成化电子交付的集成管理。


施工阶段的BIM应用。

1)4D施工模拟。利用Navisworks的4D虚拟建造功能,结合已编制的进度计划,严格按照分区、分段,进行4D虚拟建造(见图11)。可检查施工总平面布置是否合理,塔吊、施工电梯等大型机械安装拆卸时间是否合理,各施工阶段分区分段是否可行等诸多问题,对检查出的问题合理优化。


图11 4D 施工模拟


项目在施工期间,利用Navisworks的计划工期与实际工期对比功能,检查施工进度情况,对比工程滞后、提前情况,分析原因,在施工过程中还可利用Navisworks的4D虚拟建造功能对于施工中组合楼板等施工工艺,进行多角度、可视化的动画模拟,按照施工步骤分步演示,施工工艺一目了然,对质量过程控制起到指导作用。


1)漫游仿真方案研讨。利用BIM漫游功能对临边洞口安全防护合理性和安全性进行讨论,并确定最佳施工方案;利用BIM漫游功能中虚拟人物的重力与碰撞功能,在已建模型中进行真人漫游,对前期所忽略的安全防护进行重新布控,有效、彻底避免了安全隐患(见图12)。


图12 漫游仿真


2)BIM信息追溯应用。项目人员对已完工程进行信息录入,如墙体浇筑时间、拆模时间、验收人员、供应商等,在模型漫游过程中,可随时对已完成工作内容的信息进行检查与追踪(见图13),通过统计与比较,可直观地对整个项目的运行状况进行分析,并可以自动生成施工日志等。


图13 漫游检查与追踪


3)可视化沟通应用。项目在图纸会审中利用BIM模型进行更为直观的沟通,在组合楼板、高支模等复杂工艺施工前,运用BIM可视化功能对管理人员及施工工人进行4D施工模拟技术交底(见图14),更直观地理解施工工艺和施工方案,避免盲目施工。同时采用BIM与互联网、IPad进行现场可视化技术交底,直接深入施工现场一线。


图14 可视化沟通


4)出图指导施工。土建施工阶段,施工员对难度大的部位可利用BIM模型导出钢筋剖面图、三维模型细部图、屋面做法详图等,现场指导工人施工,避免了工人因为对图纸理解不透彻造成的施工错误、遗漏现象。项目管理人员还可根据难度大的部位导出施工图并加入重点控制等内容作为现场施工指导依据,提高了管理人员的综合能力。


5)BIM数据库的应用。通过BIM数据库的创建,可让相关管理工作快速准确地获得工程基础数据,为制定精确的人、材、机计划提供有效支撑,大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费。项目利用BIM数据库功能对标准层钢筋、混凝土量进行快速提取,标准层施工完成后将BIM提取量和预算量、现场实际用量对比。


运营维护阶段的BIM应用。

运营维护阶段BIM应用的核心,是建立一个基于BIM的信息集成系统平台,将工程三维模型及其相关信息(包括设备参数、物业管理运营要求等方面)导入系统中,交付业主一个虚拟的数字化大厦,为大厦运营期间设备设施的管理与维护提供全面、高效的信息化管理平台及技术支持,发挥BIM对业主方最大的效益。


依托深圳嘉里建设广场项目,中建三局一公司与清华大学联合研发的基于BIM的机电设备智能管理系统(BIM-FIM)(见图15),实现了信息的综合管理和应用。BIM-FIM系统于2013年3月通过了湖北省科技厅组织的专家鉴定,相关技术达到国际领先水平。


图15 机电设备智能管理系统


1)集成交付。BIM-FIM系统将所建立的三维模型和建模过程中所录入的工程属性同时保存下来,避免重复录入信息,提高信息使用效率,实现机电设备安装过程的信息共享。同时,通过录入更多的设备专业信息,包括附件信息、图纸信息、备品信息、设备操作文件、培训资料、模拟操作文件、维护日志、维修日志、维护计划、维护支持等,将所有这些信息形成完整的MEP-BIM模型,提交业主用于后期运营维护,实现集成交付。


2)设备信息管理。在工程应用中,通过BIM-FIM系统中的多途径、高效的设备信息管理功能,辅助用户将海量的工程信息批量地录入和逐个修改。还可通过信息检索技术,在海量的工程信息中快速提取出关键数据,此外,通过系统还可以按专业系统和属性项进行信息统计和分析。


3)维护、维修管理。管理人员在系统中添加设备的维护计划,系统会按照计划定期提醒物业人员对该设备进行日常维护工作。在巡检过程中,用PDA查看维护内容并记录维护情况,系统将自动生成维护日志;系统还提供了查询备品库中设备备品数量的功能,提醒采购人员制定采购计划。


4)运维知识库。运维过程中的经验知识管理包含了设备操作文件和培训资料,为工作人员在操作设备时遇到的问题提供支持,模拟操作功能则让设备的操作和维护人员更加形象地了解某设备的操作流程或其安装过程。


5)应急预案管理。项目中成千上万的机电设备及管线形成了错综复杂的结构关系,BIM-FIM通过梳理其上下游关系,将为应急处理功能提供最基本的支持。一旦发生紧急事件,如水管爆裂,则可通过二维码扫描的方式,快速识别损坏构件,并通过上下游关系,快速找到上游构件,并在三维模型中将其精确定位。在不方便携带电脑的区域,BIM-FIM系统中的PDA子系统模块同样提供了二维码识别的功能,并在无线局域网环境下,自动检索上游构件,实现楼层平面定位,辅助物业管理人员快速决策和处理。此外,在应急预案管理后台,用户还可以通过关键字查询,快速找出应急处理方案。


BIM前沿技术的研发与发展计划

要想BIM技术取得成果和应用经验,有赖于建筑业技术革新和对BIM技术科研攻关的重视。本着“实用、专业、做深”的原则,中建三局一公司自行组织、联合国内知名院校、软件公司,在研、已完成BIM相关科研课题二十余项。其中,已完成深圳机场T3航站楼BIM应用技术研究、基于BIM的机电设备设施管理系统研究、基于BIM的电子化交付系统研究、基于BIM的机电和钢结构深化设计应用研究、广州东塔BIM综合应用研究、深圳地铁9号线施工BIM解决方案研究、基于BIM的总承包计划管理系统研究等11项课题。


目前,BIM技术已成为中建三局一公司的核心技术之一,在已有研发、应用的基础上,将继续挖掘BIM的价值,研发更多的BIM软件和工具,推广更多的项目应用,尤其在以下五方面发力。


1)充分利用各类平台,做好总公司的优秀排头兵,紧跟发展步伐,依托BIM发展联盟,BIM创新联盟等机构,扩大公司在BIM方面的影响和应用能力;紧跟总公司BIM发展思路,按指导意见部署各项工作,培训人才,发展技术能力;为数字中建贡献力量。


2)基于BIM优化改善项目各项管理流程,建立一整套基于BIM信息数据库的先进业务管理方法和流程,逐步将BIM渗透到项目管理的所有核心业务。


3)多层次、多方位普及BIM在项目承接及施工生产中的应用,进一步深化BIM应用广度和深度。


4)在基于BIM的业务流程相对完善时,适时推出基于BIM的总承包管理系统,将基于BIM的项目管理系统化,并引导和要求项目参建方应用BIM,提高整个项目的管控及实现增值。


5)应用BIM技术、计算机辅助工程技术、虚拟现实、人工智能、工程数据库、移动网络、物联网以及计算机软件集成技术,通过建立建筑信息模型,形成一个集规划、设计、施工和运维各阶段工程信息的建筑信息模型,实现信息模型的综合数字化集成。



住宅产业化民间智库群:147874495

工业化建筑设计师群:138517101

工业化建筑学生群:199516367


延伸阅读:

清华大学光华路校区大楼项目BIM技术应用 BIM在建设项目中四大应用模式须知 综合分析BIM在运用与推广中的障碍问题

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