基于BIM的数字化建造

摘要：近日，中建三局深圳平安金融中心机电总承包项目BIM团队顺利完成5层地下室及100层标准层BIM模型综合工作，并对设备层和机房关键点位等进行深化设计综合排布，满足设计要求，达到指导现场施工的目的。

  文/黄正凯、钟剑、姚迪、时兴洪 中建三局二公司安装公司

  近日，中建三局深圳平安金融中心机电总承包项目BIM团队顺利完成5层地下室及100层标准层BIM模型综合工作，并对设备层和机房关键点位等进行深化设计综合排布，满足设计要求，达到指导现场施工的目的。

  随着中国城市进程的不断加快，超高层建筑接踵出现。由中国平安人寿保险股份有限公司投资近建设的平安金融中心北塔楼工程总建筑面积约46万平方米，高660米。其中机电总承包工程包括通风空调、强电及变配电、柴油发电、给排水、消防、楼宇自控、停车管理、会议影音、制冷站及控制、泛光照明、燃气工程、健康监测工程等20多个机电专业系统，是国内真正意义上的第一个大型机电总承包工程。机电安装作为建筑的中枢神经，如何实现建筑的智慧化、人性化，是各家建筑企业孜孜不倦的研究课题，在这方面，中建三局深圳平安金融中心机电总承包项目针对高层机电安装区域高、远离地面、施工空间狭窄等特点，采用基于BIM的数字化建造模式，用科技、创新助力施工建筑，走在中国建筑行业数字化建造的前沿，探索出一条国内超高层机电总承包管理新路，开启了国内超高层机电总承包“平安”模式。

  数字化建造通过BIM技术的适当介入，在可控制的范围内使传统施工方法通过参数化辅助建造的模式获得新生。项目部利用3D模型检测碰撞，为施工提供最优化管线综合设计；4D进度模拟，模拟施工进度，指导项目计划管理的顺利实现；BIM结合预制加工，有效地避免了场地狭窄等局限性，完成了风管传统加工模式到工厂预制化模式的华丽转型；虚拟仿真，将施工方案进行预演，方案实施过程一目了然；全数字化运维管理系统是未来智慧型城市的雏形，数字化建造也将成为未来建筑业发展的方向。

  技术领先——BIM引擎发力

  将BIM技术应用于技术管理、成本管理和深化设计，可以有效降低企业成本、控制风险、减少返工、优化方案，使其成为项目总承包管理的引擎。

  项目部与计算机公司联合，搭建了BIM私有云平台，满足项目模型及图纸深化工作，为项目现场管理、BIM技术开发应用、信息化集成系统的应用，提供信息支撑和资源储备，有效保证了各项先进技术在平安机电项目上的应用。

  私有云平台的搭建，一是实现了数据的集成、统一管理，通过对模型数据的存储和权限设置，保证模型数据的安全性和稳定性；二是充分利用云计算功能，通过云计算技术解决因为模型信息量大而导致电脑运行缓慢或无法运行的问题，提高了大型模型集成运算能力；三是实现了模型数据信息的后台交互和调用，服务器提供了一个大的平台，将项目相关信息资料进行整理归类，方便了数据的随时调用，提高了工作效率。

  项目部利用BIM建模直观的特点，将其应用到项目进度管理、现场施工等方面，有效的指导项目进度。通过Navisworks与project的辅助，模拟施工进度，并通过与现场进度的比对直观表现进度偏差，制定相应的进度调整措施，为提高进度管控能力提供保障。同时，通过模型对成本、劳动力、材料物质等资源信息的集成，优化资源投入计划。

  工厂预制化施工---标准、快速、高效

  项目部建立场外加工中心，将BIM模型转换成装配图，将风管划分为标准节并提供下料单，场外加工中心根据下料单将风管铁皮加工成L型半成品后，通过专用吊笼打包运输至施工现场，通过塔吊结合卸料平台运输至各作业楼层，进行流水化拼装作业。按支架、风管施工工艺流程，完成支架下料切割、牢固施焊、规范开孔和防锈防腐工作，风管拼装、加固、清洁、运输、吊装、固定工作，固化流水作业施工，形成半自动工程化拼装流水线。工厂化预制的优势明显，一是不受条件的限制，可将预制好的管段及组合件运至现场进行安装；二是可缩短施工周期，加快施工进度；三是可减少高空作业和高空作业辅助设施的架设，保证施工质量和安全。

  超高层虚拟仿真施工技术---样板引路

  项目部应用超高层虚拟仿真施工技术，采用3dsmax技术，完成虚拟建造并在施工现场指导施工，发挥样板引路的作用。通过虚拟仿真演示，让业主，施工队更直观看到方案实施过程，能直观的展现方案，论证其可实施性，并指导现场的施工。现已完成“地下室2层柴油发电机组运输路径、塔楼板式换热机组吊装、压型钢板上支吊架预埋”三个施工方案的演示，充分展示出其在现场指导施工方面的优势。

  BIM三维模型结合测量机器人---精确指导施工

  项目部对BIM技术的开发、探索和应用，使得现场数字化模拟指导成为了可能，开发和应用基于BIM平台的测量机器人机电管线安装施工技术，优质高效施工，极大地提升了施工的精确性。

  首先，通过测量机器人采集现场建筑结构信息，将现场情况以三维数据的形式反馈到BIM模型中，优化施工设计，减少施工错误；其次，利用机电专业的BIM模型中的三维数据信息进行现场机电管线和设备安装精确高效的定位放样优化施工流程，同时保证优良的施工质量。第三，利用测量机器人采集施工现场数据，通过实测数据与设计数据的对比，可以实现辅助施工验收，确保施工成果的质量水平达到设计要求。

  BIM技术与机器人全站仪的结合可以拓展BIM技术在施工行业上的应用，在技术上保持行业的先进性，并显著提高工作效率，预计节约人工成本约30%。就平安项目塔楼现场放样过程中为例，完成一个标准层主要风管放样及支吊架固定过程，传统方法需要3名工人工作7个工作日。在全站仪的配合下完成等量的工作，只需要两名工人工作3个工作日即可完成，每一个标准层节省了15个标准工作日。

  全数字化运维管理系统搭建---未来城市发展方向

  大数据时代的到来，对智慧型城市的美好憧憬鼓舞着项目BIM工程师投身其中。

  应用二维码管理物资调配。项目部开发物资二维码管理系统，从物资生产、运输、入库、出库及安装全过程信息进行可追溯性管理；采用装配式货架，对重要、零散材料进行分类管理，标示清楚，方便出入口管理；结合二维码物流配送和调拨管理，通过移动终端设备PDA对条码的扫描，从而实现提高施工阶段材料进出库、分类、限额领料等的管理效率，清楚知道该物资在入库、出库、盘点的信息。

  打造全数字化运维管理系统。基于已开发的二维码物资管理系统，对物业管控的关键点如设备、阀门、电箱等进行二维码编制，并与BIM模型相结合，录入物业运维需要查询的相关信息，建立数据库，以方便后期物业的运维管理：第一阶段，实现对物资常规出入库、报表管理，链接集采平台、集成系统实现资源共享；第二阶段，建立以BIM模型为基础，集成虚拟建造技术、物联网技术、云服务技术、高端辅助工程设备的数字化精益建造平台；第三阶段，建立系统运维全生命周期管理，为今后项目的调试、运维服务提供良好的保障，同时为打造项目“数字化建设和信息化管理”业务扩展提供良好的支撑平台。

  截至目前，项目部获得全国“创新杯”BIM大赛二等奖，荣获7项国家实用新型专利授权；“基于BIM平台测量机器人在机电管线安装工程中的应用研究”技术经专家评审，达到国内领先水平。

  建筑在面对建造的概念时由原来的单一性和简单性逐渐发展为复合性与复杂性，数字化建造作为一种设计与建造方法，是实现传统建构思想走向未来的手段，推动着建筑范式的革命性变化。BIM技术是实现数字化建造的重要手段，可以实现瞬间可调整性、多系统同步工作特性，让未来建筑建造站在更高平台。

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