文 | 中国建筑业BIM应用分析报告（2020）

项目概况

1、项目基本信息

项目位于国家中心城市—郑州的核心地段：郑东新区北龙湖，由日本建筑大师矶琦新领衔规划设计，被称为“河南陆家嘴”。

金融岛项目效果图

金融岛包含内环和外环，内环19栋，外环24栋。中国建筑第五工程局有限公司承接外环8个地块，建筑业态为酒店、公寓、5A级写字楼，地下4层，地上22层，建筑高度99.8米，总建筑面积约88万平方米，合同额约50亿。

2、项目难点

（1）本工程为河南省地标建筑，社会关注度高，质量目标为鲁班奖，施工质量要求高；

（2）项目参建单位众多，6家建设单位，5家监理单位，30余家设计单位，100多家分包单位，总包管理难度大；

（3）工程周边为现状龙湖，临湖而建，地下水位高，深基坑工程及防水工程施工是施工难点；

（4）本项目地下室由外侧四层与外环路相连，且内侧紧邻地下综合管廊，受3条穿湖隧道、2条地铁线、4个地铁车站的相互影响；

（5）各地块地下结构相连为一个基坑，深基坑面积约12万平方米，深度14.5m，项目周边为现状龙湖，被称“在水盆子搞工程“，施工难度大。

3、BIM应用目标

基于上述项目特点，急需BIM技术支撑；另外，借助BIM在技术、管理、科研方面的优势，为项目增值赋能，实现BIM落地，为公司培养BIM人才。

因此，项目提出以下应用目标：以单点应用解决实际问题、以综合应用为项目增值、以应用研究支撑企业战略发展。

BIM应用方案

1、BIM应用内容

通过创建全专业三维模型，进行土建、机电等各专业碰撞检测、图纸深化优化，充分发挥BIM应用价值；

针对本项目复杂深基坑工程止水帷幕、土方开挖、内支撑拆除等关键工序进行深度模拟，分析不利因素，优化施工方案，指导现场顺利施工；

借助BIM5D平台进行项目管理综合应用，为项目增值赋能；

结合项目特点，探索BIM+VR+AR、深基坑计算分析、BIM+进度云、BIM+轻量化平台应用研究，探索数字工地建设新方向，实现现场零星用工、物资验收、进度计量等数据资料实时上传、自动归集。

2、应用方案的确定

（1）硬件配置：项目为满足BIM工作需要，目前共计投入85万元，配备设施如下表：

项目硬件配备一览表

（2）软件配置：建立模型统一标准，利用专业软件进行BIM数据处理，实现模型、平台、可视化输出数据自由共享。

（3）组织架构：建立公司、总包、分包三级管理架构，由我司郑州分公司副总经理兼项目经理为核心，组建涵盖土建、机电、钢构、幕墙、设计、装饰在内的16人BIM团队，并由公司BIM中心和广联达公司提供技术支持。

（4）实施顺序：项目根据实际施工需要，制定总体目标。结合项目职能部门及施工阶段，进行任务详细分解，责任到人。具体如下：

实施顺序及各部门分工

BIM实施过程

1、实施准备

（1）明确规范与要求：

项目BIM应用规范与要求

（2）VR体验馆配置表：

VR体验馆配置表

（3）软件培训： 现阶段成立的BIM技术组还无法满足正常的建模及施工要求，仍然需要进行一定的专业培训，以保证模型搭建工作能够顺利进行。培训计划由组长领头对小组成员进行建模培训，拔高小组建模水平。每周举行一次技术交流会议，针对技术问题，小组发展方向，以及需要协调的其他问题进行交流解决。

2、实施过程

（1）BIM技术应用：

①图纸可视化： 根据公司建模标准流程，创建土建、机电等标准化模型，为BIM技术扩展提供基础数据。建模过程中，各模型文件、构件按楼栋、专业、楼层、构件编号进行统一命名，统一管理，为BIM技术拓展应用提供了模型基础。基础模板命名格式为：项目基础模板文件命名为Grid.rvt；模型文件命名格式为：项目简称-创作者-专业-楼号-分层.后缀；建立专业色彩选用标准，避免颜色碰撞。

同时，针对不同设计院图纸及相同设计院不同专业的图纸，定义通用坐标系，统一轴网文件，选定地下室外墙边线角点作为基点，保证模型整合准确无误。

②图纸会审及深化：

a.土建专业图纸会审及深化：项目建模过程，发现重大图纸问题15个，如：19号楼土建模型创建过程中，在所有标准层发现4#楼梯存在一个800×1000的大梁，导致休息平台处净高不够；主体结构模型和基坑支护模型整合，发现所有楼栋负一层结构靠近中环侧设计有一跨悬挑板，其下设计有斜向悬挑梁，悬挑梁与基坑支护排桩标高存在冲突；进行结构碰撞检查，9栋楼共发现需调整的结构冲突760多处。

BIM工作人员在建模过程中发现负四层换撑板带下存在狭小半封闭区间，即肥槽。外侧为支护灌注桩，内侧为地下室外墙，顶部有间隙性换撑板带，肥槽宽度仅为0.5-1m。图纸设计为素土、砖模分层回填，工人作业面狭小，材料、器械等堆放、周转困难，施工难度大。经各方同意，优化为C15混凝土，施工难度大大减少，工作效率大大提高。

由于本项目基坑开挖条件发生变化，需对原基坑设计图纸进行变更，利用基坑计算软件进行三维受力分析，找到基坑变形最大部位，确定基坑危险点具体位置。经四方研讨确定，拟在上述危险点处增加型钢斜撑，利用BIM技术对型钢斜撑进行三维排布，见缝插针，避让内支撑及主体结构框架梁柱，共增加型钢斜撑48根，出具型钢布置图2张。

肥槽深化模型和型钢斜抛撑

利用上述方式进行图纸问题梳理，共形成土建专业图纸会审记录1200多条。根据土建施工需求对图纸进行深化设计，共生成预留洞分布图50余张，砌体排砖图1500余张。

b.机电专业图纸会审及深化：针对机电工程进行专业间管线碰撞检查、管线综合排布，特别是在复杂区域，利用三维模型可以快速高效的发现CAD图纸中存在的“错、碰、漏、缺”等各种问题，避免返工，形成图纸会审记录500多条，形成管综优化图纸50余张。

管线优化前后对比

同时对所有机房进行空间优化，保证设备的安装、调试、运行、保养和维修等所需操作尺寸和建筑空间，满足功能和美观要求，共出具机房优化图纸30余张。

另外，项目的主要安装材料用量是根据投标清单数量，在进行审核后采购，根据各专业平面图纸很难精确现场所需管材数量。经常造成管材过剩，造成极大的资源浪费。借助BIM模型清单，我们可以精确的计算材料用量，避免因采购数据不精确导致材料浪费，减少项目成本。

③场地布置及优化：

a.土方道路优化：项目场地狭小，各地块地下室连为一体形成长条形基坑，基坑边线紧邻中环侧现状管廊，仅外环侧可作为项目临建区域及临时道路。因此，针对土方阶段出土道路进行优化，保障车辆畅通。

b.塔吊位置优化：本项目深基坑设计有一道钢筋混凝土内支撑，塔吊位置需避开内支撑，同时还要避开主体结构框架梁、柱，并满足顶升附壁和后期拆除要求，布置难度极大。通过基坑支护图纸与主体结构图纸整合并建立群塔模型并进行优化，实现塔吊布置最优。

群塔模型及塔吊位置优化

④施工方案对比模拟：

a.止水帷幕施工方案对比模拟：本工程邻近现状中环管廊，中环管廊靠近基坑项目侧设计有多处连通口、通风井及疏散楼梯等突出物，对基坑止水帷幕施工有重大影响。项目BIM团队对三轴及TRD两种工艺进行模拟对比分析。

结合施工经验发现，三轴搅拌机在管廊突出物处需绕行施工，每绕行一处需调整设备2天，增加三轴2幅，且在转角部位存在基坑渗漏隐患。TRD工法机可紧贴突出物施工，避免上述情况发生。

b.土方开挖施工方案模拟：项目建立基坑三维模型，针对土方开挖对“盆式”和“岛式”两种开挖方案进行模拟，“盆式”开挖对撑下区域先开挖见底，该区域筏板负四层施工完成后，可先拆除对撑，空白区域可直接往上施工，和拆撑区域形成流水。“岛式”开挖角撑区域先开挖见底，该区域筏板负四层施工完成后，需整个基坑负四层封闭后才能拆除角撑，窝工严重。

结合现场情况进行土方开挖深度模拟，发现以下问题：

a.角撑部位空间较小，且范围较大，大型挖掘机无法进入；

b.内支撑下土方掏挖期间，挖掘机作业半径内遍布格构柱、降水井，严重降低挖掘机效率；c.坑内出土道路范围分布有降水井，降低运输效率。项目立即进行施工方案优化，调整降水井位置，并将钢管井优化为无砂虑管井，将降水井随土方开挖作业随时截断，优化土方开挖环境，将出土效率由4000m3/天提高到8000m3/天。

c.内支撑拆除方案模拟：利用BIM技术对传统满堂架临时支撑拆除工艺进行模拟演示，发现满堂架搭设及拆除繁杂，效率低下，钢管投入量大。经项目研究，采用新型绳锯切割+钢马凳支撑+叉车外运的拆除工艺，并使用BIM技术对钢马凳间距、拆除顺序、叉车操作空间、运输路径等反复推演，达到资源配置最优。由于无需搭设满堂架临时支撑，减少材料设备租赁。

（2）BIM综合应用： 项目引入广联达BIM5D平台，在生产、进度、施工日志、劳务用工、质量安全和工程量管理等方面综合应用为项目增值赋能。

通过对质量安全“问题发起-整改反馈-验收闭合”的闭环管理，有效的追溯问题整改情况，责任到人。依据公司风险源辨识系统，识别出项目安全风险源，并进行安全隐患双重预防巡检，安全排查责任到人，有效排查现场安全隐患，将风险消灭在萌芽状态。

BIM5D平台将巡检排查过程可视化、标准化，有针对性的对风险源进行排查，排查记录清晰准确可追溯，达到了零安全事故的管理目标。

将生产任务与模型挂接，将进度任务指定到人，实现进度精细化管理，有效的避免施工任务不清晰，生产管理混乱等现象发生。通过BIM5D平台自动整合生产信息并生成施工日志，解决了施工日志编写困难、记录信息不准确等问题。

利用移动端记录现场的每个施工流水的工种的人员数量，一方面为生产经理在劳务用工投入方面提供数据依据；另一方面合理避免了劳务纠纷风险。通过BIM5D平台进行工程量统计，方便快捷，促进项目工程量精细化管控，控制现场材料浪费。

（3）BIM技术研究：

①BIM+VR+AR技术研究： 应用目前最前沿的VR技术，设置VR安全体验馆3间，对现场人员进行安全体验、教育、交底。利用三维质量样板15个，代替实体样板，并开发手机APP移动端，实现现场人员随时随地进行样板学习及交底，并申请取得软件著作权4项。目前虚拟质量样板APP已升级至3.0版本，样板库也在不断完善更新。

②深基坑计算分析研究： 利用深基坑计算软件进行深基坑三维受力分析，找到土方开挖、内支撑拆除等工况下的基坑变形危险点，制定作业指导书，指导现场土方开挖和内支撑拆除顺序。

③BIM+进度云计算： 结合BIM5D平台数据，研发进度云计算平台，结合项目特点，编制进度计划，反算资源配置计划，减少人为推算导致的人力、物资浪费。

④BIM+轻量化平台应用研究： 通过共享BIM5D平台的零星用工、进度计量、人员投入、物资设备等数据，实现资源管理实时化、便捷化、轻量化，为项目成本归集及核算提供数据支撑。

开发利用轻量化平台APP，实时上传现场零星用工、物资验收、进度计量等数据资料，实现数据收集及时准确，可以自动生成各类台账，避免人工二次录入。通过轻量化平台APP实现物资验收规范、标准，及时准确记录进场车辆信息、物资种类、数量等信息，实现材料管理轻便化。

利用资产盘活系统即五局闲鱼网实现了资源共享，简化了物资调拨流程，提高了周转效率。

 BIM应用效果总结

1、效果总结

（1）辅助项目管理和工程施工

BIM应用成果表

（3）经济效益： 经不完全统计，项目运用BIM技术发现各专业碰撞约3900多个，优化图纸1500多张，目前可预测经济效益约545万，时间效益约55天。

（4）社会效益： 借助BIM技术辅助项目获得科技进步奖1项。接待各类政府考察、企业交流观摩、高效培训等50余次。

2、方法总结

（1）应用方法总结： 经现场实际应用，项目总结出一套BIM应用指南，为公司及行业做出有效借鉴。

①针对深基坑工程止水帷幕、土方开挖、内支撑拆除等关键工序进行深度模拟演示，把控施工要点及指导现场施工顺序，为后期主体结构的穿插流水施工提供前提。

②针对基坑开挖条件变化，基于基坑支护与主体结构模型的整合，进行深基坑支护优化，确保基坑安稳定。

③利用多专业模型整合，进行三维布置施工道路、塔吊等，优化现场布置。

④探索BIM+轻量化平台应用研究，实现现场零星用工、物资验收、进度计量等数据资料实时上传、自动归集。

（2）人才培养： 项目以部门为单位定期开展软件培训，实现全员懂BIM，达到熟练操作的水平，为公司培养BIM人才共计62人。

BIM应用成果表

（3）科研成果： 借助BIM技术辅助项目申请实用新型专利7项、发明1项，申报省部级工法1项、国家期刊论文6篇及其他成果。