BIM視界 | BIM的關鍵力量：快速建立BIM全局觀

掌握BIM，只學會使用工具是不夠的，BIM貫穿了建筑生命全周期，它穿針引線的作用決定了BIM整體價值，同時也決定了BIM從業人的價值。會翻模的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應用分為三層級：模型，模型+互聯網，模型+數據+互聯網。BIM的全局，就是用模型+數據+互聯網，賦能建筑生命的每一個環節。

隨著BIM的傳播，使用BIM技術的項目成果逐漸呈現在大眾的視野。有的部分使用BIM技術，有的實現了BIM全參與。隨著從業者對BIM技術的深入探索，掌握BIM技術在全建筑生命周期的作用，不僅是為了適應未來職業需求，同時也符合我國現代化人才的培養目標。

BIM在建筑全周期的運用，舉例說明：

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Part.1

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中國尊

中國尊位于北京市商務中心的核心，是北京市最高的地標建筑，用地面積11478平方米，總建筑面積43.7萬平方米，其中地上35萬平方米，地下8.7萬平方米，建筑總高528米，建筑層數地上108層、地下7層（不含夾層）。于2013年7月開工。

BIM技術在中國尊項目的應用與管理：

中國尊的建筑信息模型構建、模型應用和模型信息管理這三個維度由業主、設計、施工三方全體參與，在設計施工運營全過程中應用BIM技術。

一、BIM+深化設計上，中國尊項目與其他項目有兩點顯著不同：

（1）直接采用三維建模軟件進行深化設計，先有模型，圖紙由模型導出，而非先二維設計再三維翻模。

（2）協同方式由各專業之間的協同變成了各區域之間的協同，每個工程師需要對自己負責的樓層、區域范圍內的多有專業進行綜合排布。各工程師進行的是各區域間的接口協調。與各專業間的協同相比，這種方式能從整體上進行規劃，從更高的角度對全專業進行方案統籌。

二、BIM+工廠化預制加工

垂直運輸是超高層施工的重難點，中國尊施工現場幾乎沒有機電加工的場地。為了解決這一難題，項目使用BIM技術輔助工廠化預制加工。首先完成定位準確的三維施工模型，然后在工廠中按模型進行預制加工并編號，到現場后，根據編號將材料快速準確的運輸到指定的樓層和位置，現場根據編號進行拼裝，只進行少量的拼裝。這樣現場加工量減少，隨之產生的建筑垃圾也減少，從而減輕二次運輸的壓力。

中國尊在多個專業和區域使用BIM+工廠化預制，如：

部分豎井內管道（空調水、給排水、消防水等）采用預制立管施工技術，預先在工廠內制作成各組單元節，在結構施工的同時進行安裝。

各標準層空調機房排布方案類似，將空調機組進出口處的水管閥門管件做成預制模塊，減少現場焊接作業。

各標準層弱電間，橋架排布復雜且異形構件多，在工廠根據BIM模型預制異形件并將各構件編號，現場不再進行橋架切割加工。

窗臺一體化系統的窗臺板采用BIM模型與現場測量結合的方式，在工廠完成定制。

蓄冰機房弧形區域管道采用工廠預制弧形管，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

機電安裝，中國尊采用三維激光掃描儀進行現場掃描，機器掃描具有數據信息完整，無遺漏，精度高的優點，軟件通過將現場點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，方便管理者迅速發現問題，及時制定應對策略。生成的色譜分析圖根據偏差大小的不同，在模型上顯示不同的顏色，管理者可以根據偏差的范圍，偏差的大小，采取不同的措施，來消除誤差。

在機電管線安裝前，對土建結構進行三維掃描，規避風險。對偏差較小的區域，可以通過施工交底，加強機電施工精度或者協調土建、裝飾專業共同吸收誤差。對無法吸收誤差的，需要事先調整深化設計方案，修改管線路由，避免因為現場條件與設計不符造成的機電拆改。

在機電管線安裝后，對機電管線進行掃描和質量管控。掃描確定重要設備和閥門的現場安裝位置與施工模型位置一致，方便后期運維。分析機電管線安裝完成后的實際最低標高，避免因安裝精度不夠造成吊頂標高降低，提升建筑的品質。

四、基于BIM技術的質量管理

中國尊的BIM技術管理有三個一致：“模型與圖紙一致，模型與圖紙提交時間一致，模型與現場一致”。為了達成這一目標，中國尊的BIM技術管理從設計、施工及驗收三個維度進行質量管理。

設計質量管控

中國尊的BIM模型首先由機電總包完成綜合管線排布并自審，然后由深化設計顧問單位對模型排布方案提出優化建議，由BIM顧問單位對模型規范性作出審核（如命名、屬性、碰撞等），接著由施工總包結合其分包專業模型（土建、鋼構、裝飾等）進行綜合協調，最后報送設計院審核。

每個步驟根據實際需要均有反復協調的情況，這樣各方從不同角度對模型進行優化后，從設計上確保模型的高質量。

施工質量管控

在施工之前對技術員及現場班組長就復雜區域進行三維模型交底，并與現場施工隨時保持緊密聯系，及時糾正因現場條件導致的模型無法施工的問題。同時對現場勞務隊加強管理，嚴格要求按圖、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。

驗收質量管控

為確保模型與現場的一致性，中國尊采用定期和不定期現場巡檢的方式，在施工過程中，由業主、施工總包、機電總包、BIM顧問、監理組成聯合巡檢，手持移動設備查看BIM模型，比對模型與施工現場的一致性。

機電總包及其分包單位、監理也各自組織人員進行不定期的巡檢。對于發現模型與現場不一致處，根據實際情況要求現場整改或模型整改保持兩者一致。

除人工巡檢外，在機電安裝完成后，采用三維激光掃描技術對現場進行還原，在軟件中對模型和現場進行對比。

這樣通過人工和三維掃描技術檢驗，中國尊做到模型與現場基本一致。

BIM技術在港珠澳大橋的應用與管理：

BIM技術在設計階段主要有路線設計、BIM多專業協同設計、BIM模型出圖、設計方案論證等多個方向的應用。

1. 路線線形設計

項目組將Autodesk Revit 軟件與中交二公院自主研發的路線專家系統結合，利用路線專家系統的平面坐標、縱斷面高程以及坡度計算等功能，生成用于Autodesk Revit 建模的路線數據，采取二次開發的手段，實現隧道路線三維實體的自動創建。

2. BIM多專業協同設計

拱北隧道BIM建模項目由結構專業、交通工程專業、防排水工程專業及路基路面專業等四大專業協同設計完成。由于組成全專業拱北隧道BIM模型的構件較多，項目組建立企業級BIM構件管理系統，并將全部構件導入管理系統，形成中交二公院自主知識產權，為項目組協同管理、快速建立BIM模型起到積極作用。

3. BIM隧道設計流程

拱北隧道設計可以分為兩類：工作井和特殊段建模，其BIM建模的主要流程有項目模板、標準構件、路線線形、橫斷面、管幕及附屬構造，最后形成BIM設計成果。

4. BIM模型與出圖

基于以上步驟，項目組完成了凍結曲線管幕、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，有效解決項目挑戰多部門協調難度大的問題。根據拱北隧道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模型與實景照片相結合的方法，對避免口岸建筑拆遷、工作井進入澳門界內等問題，提供了論證方案。

6. BIM三維設計平臺與有限元分析系統集成

通過軟件二次開發，實現在BIM建模軟件中導出工作井計算模型，與大型有限元分析軟件結合，對圍護結構進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水平形變、豎向彎矩分析，計算結果變形最大值為14.2mm ，出現在開挖面中下部，最大彎矩699KN·m ，最大負彎矩-984KN·m，均滿足設計要求。

BIM技術在施工階段主要應用有建立暗挖段BIM施工模型、施工進度管理、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個臺階15個分區，臺階高度約3.8m左右，長度約5m左右，主體結構以及支護構造物較為復雜。暗挖段BIM施工模型包含 初期支護、二次襯砌、三次襯砌，分為先仰拱、側墻及中板、最后拱部、臨時支撐、袖閥管劈裂注漿管，完成暗挖段全部模型后，可用于施工各個管理段。

2. 施工進度管理

拱北隧道項目工期要求嚴格，在總體進度控制框架下，由施工單位在征求各單位的意見后，編制總體進度計劃；然后利用AutodeskNavisworks 軟件強大的數據整合功能，將總體進度計劃與BIM施工模型各構件相互關聯，采用軟件二次開發方式，實現拱北隧道施工進度管理系統。

施工進度管理系統，整合工程項目各單位計劃進度信息，在施工過程中重點監控進度執行情況，協助總體單位完成進度的動態控制，當系統采集的進度執行情況與計劃情況不一致的時候，系統會主動提示并持續跟蹤和反饋；4D施工模擬更是以可視化的方式，向眾多參與方，集成展示整個項目的總體進度情況，嚴格控制工期起到重要作用。

3. 漫游與工序模擬

拱北隧道工程復雜，主要對復雜工點進行工序模擬，利用游戲引擎強大的展示功能，制作三維施工工序模擬，可以直觀瀏覽、檢查和方案的修改，有效應對拱北隧道工程項目工序復雜的挑戰。

五、項目創新

經過充分的調研和專家咨詢，項目組針對拱北凍結法施工，結合BIM技術特點，制定了管幕凍結設計方案，開發了管幕溫度監控系統。為配合暗挖施工，凍結管幕橫斷面上分為A ，B1，B2 ，B3 ，C五個區。為控制土體的凍脹效應，采用控制性凍結施工，并在凍結A區及局部敏感區域采用注漿改良凍結法。同時，分別在各區安裝溫度傳感器，以便掌控溫度的變化情況。

拱北隧道凍結法管幕溫度監控系統，首先需要建立凍結管、監測點BIM模型。然后，對監測點進行編號，將溫度采集數據與BIM模型構件關聯。管幕溫度監控系統，實現溫度數據關聯、溫度變化趨勢查詢、溫度預警以及風險定位等功能。相對于傳統模式，基于BIM技術的管幕溫度監控系統可以結合三維模型對于歷史數據、監測點位置等多個方面進行綜合分析，可以更加準確、及時定位于風險的位置，使項目的安全與質量得到提升。

從上述兩例中，BIM的深入應用，須建立在高質量的模型基礎上。這個“高質量”不僅僅指模型的深度，也包括了設計人員在模型創建時體現出的專業知識和施工經驗。BIM從業人員需要不斷累積經驗，才能為項目提供更有力的技術支持。

BIM在大型工程中的作用非常顯著，節省工期、節約資源，而近年各地也多次發文，綠色建筑、智慧城市等詞頻頻提出，BIM作為滿足當下國情需要的建造技術，必將在越來越多的項目中彰顯其價值。而BIM從業者在定位未來時，BIM全局觀是關鍵。

要想引領未來，BIM從業者不妨多分析多思考，是否匹配BIM鏈條上的業務需求，有何優勢與不足，針對性地學習積累，也不妨多關注一些BIM應用的項目，為將來實踐累積知識。