1 工程概况
1.1 项目简介
串城街文化旅游步行街项目位于河北省邯郸市丛台区，建筑面积达31.1万㎡，项目整体呈现仿古建筑风格，共包含10座单体。其中，作为伊斯兰教宗教文化载体的清真寺，总建筑面积为6133.12㎡，地上2层，地下2层，主体建筑高度达10.9m。
1.2 项目重难点分析
首先，清真寺作为宗教建筑，其施工进度备受业主、当地政府及宗教协会关注，工期紧，任务重，多专业分包单位同时施工，工序穿插复杂，质量要求高为首要问题；其次，项目首次接触宗教建筑，穹顶、弧形窗、桃形窗等结构形式无施工经验，一定程度影响现场施工。
2 BIM组织与应用环境
2.1 BIM应用目标
为提高工程设计及施工质量，更好地开展项目管理，达到项目设定的安全、质量、工期、成本等各项管理目标，项目应用BIM技术，通过3D深化设计、管线碰撞、工艺模拟、管线综合、场地模拟、进度管控、技术交底、安全质量管理、商务管理、辅助验收等BIM技术的应用，以数字化、信息化和可视化的方式提升项目建设水平。建立BIM5D平台，通过“三端一云”，实现有机沟通，使项目资源共享，便于总结分析，做到精细化管理。
2.2 BIM实施方案
项目实施应用BIM共分为4个阶段：
第一阶段：创建各专业模型。绘制清真寺结构、建筑、机电、暖通、给排水、装饰装修等专业模型。
第二阶段：专业模型深化设计。在绘制各专业模型的同时，考略施工工艺工序，深化相关模型，作为施工方案编制的依据。
第三阶段：建立BIM 5D平台，结合BIM模型对项目进行综合管理。搭建项目5D管理平台，整合进度计划及现场实际施工情况，进行进度管控，同时进行安全、质量问题跟踪整改。
第四阶段：根据权限设置，项目管理人员在平台上共享所需要的BIM数据。利用BIM 5D平台数据，在网页端展示项目概况，项目资料、生产进度、成本分析、质量安全等信息，进行全项目协同工作管理。
2.3 BIM团队组织
项目成立初期便设立BIM工作小组，小组以项目总工程师为首，下设BIM经理1名，土建工程师1名，机电工程师1名，总承包工程师1名，组员从事BIM相关工作均两年以上，具有专业资格证书，同时有一定现场施工经验。小组负责BIM技术的推广应用，其他职能部门设置对接BIM小组人员，推广BIM技术在全项目的协同应用。
图2 项目BIM小组组织架构图
2.4 BIM软硬件环境
项目配置2台BIM专用台式机，用于模型的建立以及维护；1台笔记本电脑，作为移动工作站；方便模型的移动式修改；1台IPAD用于现场复核；手机若干，用于项目现场跟踪管理。
表1 项目硬件设施一览表
|
| 台式电脑 | 笔记本电脑 | 移动端 |
| 数量 | 2台 | 1台 | IPAD1台，手机若干 |
| 系统 | Microsoft（微软） | Microsoft（微软） | Ios（苹果），Android（安卓） |
| 配置 | CPU：Inter（R） Core（TM）i7-4790 GPU：Nvidia GeForce GTX 660 RAM：16GB | CPU：Inter（R） Core（TM）i7-7700HQ GPU：NVIDIA GTX1050Ti 4G RAM：8GB | IPAD--CPU：A9X 手机—系统要求：ios7.0或以上版本 Android5.0或以上版本 |
| 用途 | 两台高性能BIM专用建模PC机，用于模型的建立及更新、各分部分项工程的深化设计、5D平台的搭建 | 作为移动工作机，方便模型的移动式修改及资料的现场查阅 | IPAD用于现场复核，手机用于模型现场查阅，BIM5D手机端平台应用 |
项目选择以Revit为基础的建模软件体系，同时囊括广联达土建、钢筋算量软件以及SketchUp辅助建模；安装Naviswork、BIM5D等模型应用软件完成施工模拟，进度成本、质量安全的管控；广联达场布、模架用于管控现场施工，同时依靠Lumion、AutoCAD、AE进行成果展示。
表2 项目应用软件一览表
| 序号 | 应用 | 软件 |
| 1 | 三维建模软件 | Revit 2016、广联达BIM土建算量、广联达BIM钢筋算量、SketchUp |
| 2 | 模型整合平台 | Naviswork 2016、广联达5D、广联达BIM模板脚手架、广联达BIM施工场地布置 |
| 3 | 成果输出展示 | AutoCAD 2017、Lumion 6.0、AdobeAfterEffectsCS6 |
3 BIM技术应用
3.1 BIM 模型构建
3.1.1 土建模型
项目BIM小组将绘制模型与图纸预审过程结合起来，编写图纸问题汇总单，随时将图纸缺、漏、错、碰等问题以联系单方式与甲方、设计院沟通解决。
在建立清真寺结构模型过程中，发现清真寺包含10个拱形门洞、30个桃形窗洞、50个拱形窗洞，项目BIM小组提前预警施工难点，与业主、设计单位协商深化设计，最终确定施工方法。制作相应族文件，增加模型精确度，即可交底，又可精确统计工程量。
3.1.2 机电模型
在施工前，采用BIM技术将机电各个专业和结构整合在统一的平台上，进行机电各专业间及与结构间的碰撞检查，利于减少设计变更，大大提高施工现场的生产效率。
通过土建、安装及精装多专业模型合成，根据调整好的综合模型筛选出净高不符合设计规范的空间位置，并利用自动出剖面图辅助优化，有效地避免后期施工完成后再遇到净高不足的问题。
利用BIM的可出图性，出剖面图和三维图，标注尺寸、标高系统等。在满足设计、施工规范和考虑施工工人可操作、支吊架共架、管道合理分层等因素下对管线优化。
图4 机电管线模型深化设计
3.1.3 装饰装修模型
项目BIM小组在建立模型过程中，对墙体、楼面、地面进行精细化建模，根据图纸预先设置分层，便于提取工程量。为方便现场施工，快速识别图纸信息，项目BIM小组对房间墙、楼面交界处进行深化设计，制作材料做法三维样板，指导施工。
针对地下室房间种类多，做法不一等情况，项目BIM小组结合地下室模型，制作材料做法识别牌标明地下室各房间回填土高度，保证成活面高度精确，减少材料浪费，砌筑完成后各房间悬挂房间精装材料做法示意图，明确施工单位及移交情况。
同时，汇总清真寺吊顶种类，优化做法中未提及到的连接方式，提升项目管理精细化程度。
图5 装饰装修深化设计
3.1.4 钢结构模型
项目BIM小组绘制屋面风机基础、小穹顶等钢结构模型，使用三维节点详图进行交底，生成材料用量表及施工图纸，便于构件的加工制作。
图6 钢结构模型深化设计
3.2 BIM应用内容
3.2.1 技术
使用BIM技术建立不同施工阶段场地布置模型，通过漫游动画模拟布置效果，有效提高场地使用率。采用广联达模板脚手架设计软件，对清真寺主体施工阶段模板及脚手架进行深化设计，精确生成配模配管图纸，统计导出材料用量，便于精细化物资管理。
图7 清真寺配模配管示意图
图8 现场砌筑指示牌
项目应用广联达BIM 5D软件对砌筑进行精细化排砖，精确统计出二次结构用砖数量，根据材料统计表精细化切砖，避免二次搬运，减少材料浪费，节约项目成本。
项目编制穹顶施工专项方案，利用三维深化设计，解决平面难以满足的梯形或三角形（腰边为弧线）模板深化，建立清真寺穹顶BIM三维模型，精确放样穹顶内外模板尺寸，模拟施工过程，最终降低了工程成本、劳动强度，准确定位双曲面施工精度。
图9 穹顶专项施工方案
项目经局授权成立青年创新工作室，工作室以科技创新、管理创新为主要内容，以BIM技术应用为手段，注重新技术应用，开展技术攻关和课题研究，助推降本增效。
图10 青年创新工作室
3.2.2 进度
根据现场区域划分，将清真寺划分为A5、A6两个区域，将模型录入进BIM5D PC端软件中，整合清真寺进度计划及现场实际施工记录，进行对比分析，发现问题隐患，及时预警。
图11 清真寺流水段划分、进度模拟
3.2.3 成本
结合BIM 5D，将工程量与进度计划关联，可按照进度计划、时间、楼层、构件等纬度统计物资量，并提供施工常用物资需用计划表，为物资采购、限额领料提供准确数据支撑。
将预算清单与成本清单载入BIM 5D中，通过进度计划时间轴的变化，可实时进行成本核算，实现预算、收入、支出的三算对比，管理层查看成本对比分析和成本趋势分析，用于施工阶段的总控管理，及时调整决策和管控方向，实现了成本的直观、实时、精细化管理。
图12 资源曲线模拟 图13 资金曲线模拟
3.2.4 质量与安全
项目应用广联达BIM 5D手机移动APP，实现实时记录现场质量安全问题，拍照上传广联达协筑云平台，用模型直接定位问题所在位置，跟踪整改，真正做到问题不整改，指定不撤销，整改命令“呼到死”的新监督模式。同时平台还提供项目问题汇总浏览，为质量安全分析提供方便，提高工作效率。
图14 手机端质量安全监控
图15 “协筑”云平台数据共享
项目依靠“协筑”云平台，不仅达到项目资料共享，同时满足不同岗位，不同人员，设立不同平台。在手机端更新质量、安全隐患的同时，PC端、网页端同步更新，方便领导层及时查阅。
项目执行BIM三维样板先行制度，制作标准化防护，楼梯、构造柱等样板BIM模型，进行三维交底，直观清晰，按照BIM模型进行现场验收工作。
图16 安全通道标准化模型
图17 二维码应用
通过建立BIM模型，提前预制施工过程中的可能会遇到的质量、安全隐患问题，制作二维码，安全方面加载安全监督负责人等信息，质量方面加载质量负责人及验收标准和实际达成标准。
3.3 BIM应用效果
（1）建立完整精细的建筑、结构、机电BIM模型，进行构件及管线综合的碰撞检测和深化设计，对图纸进行审核，可提前发现设计中存在的问题，减少“错、缺、漏、碰”和设计变更，提高设计效率和质量。通过直观、动态的施工过程模拟和重要环节的工艺模拟，可比较多种施工及工艺方案的可实施性，为方案优选提供决策支持。
（2）基于BIM 5D的集成化施工管理平台，通过对施工模型和进度计划的整合处理，精确对比和控制每月、每周、每天的施工进度，提前预警可能延误节点，动态分配各种施工资源和场地，可减少或避免工期延误，保障资源供给。
（3）结合施工进度，对工程量及资源、成本的动态查询和统计分析，有助于全面把握工程的实施进展以及成本的控制。
（4）建立5D管理平台，用于项目信息化管理，有效提高了项目之间的交流与沟通，为项目各部门的数据交换和共享提供支持。基于BIM模型的协同工作，提高了问题的监管以及跟踪力度，项目管理人员齐抓共管，有效提高项目管控力度，增加工作效率。
4 总结与展望
4.1 BIM应用的创新点
（1）多专业模型精细建模，平台整合，手机端浏览模型及虚拟样板。
（2）深化穹顶施工专项方案，体现BIM技术优势，工序、工程量、材料尺寸、成本一键计算。
（3）建立5D云平台，项目齐抓共管，协同工作，简化流程，提高效率。
（4）引入VR、3D打印技术，虚拟与现实相结合，表达直观清晰。
4.2 BIM实施的经验教训
新技术的应用注定要花费大量时间让人们去接受，首先应该明确BIM技术带来的不是行业工作的改变，而是管理模式思维的改变。抛开BIM技术，施工现场依然可以运作，这也是BIM技术难以推广的主要原因之一。
结合项目，总结如下：
（1）设立目标。应用BIM技术，首先，应该确定应用目标，梳理现有工作，分析哪些是工作中的难点，哪些希望通过BIM信息化的手段解决；其次，做出的规划，确定哪些先做，哪些后做，哪些暂时还不能做，分清主次缓急。
（2）建立团队。BIM技术的实施需要靠人、靠团队，BIM的理念本身就是协同工作，所以团队不是单单１～２个人组成，要分工明确，至少有1～2个水平比较高的BIM经理。BIM人才和团队的培养分为内部和外部两种，大部分还是内外部配合，内部有核心的管理人员或者团队，具体的实施业务工作可以外包给有经验的咨询团队。
（3）实施方案。有了目标，有了团队，剩下的就是方法论的问题，也就是如何做的问题。结合项目实际需求，制定BIM应用点的实施方法，落实到具体应用的部门、岗位等，每一个具体的应用点都要编出详细的实施方案。部门负责人、相应岗位人员等进行集中交底培训，最后考核应用。
4.3 BIM应用的商业价值评估
以清真寺穹顶为例，基于BIM技术的深化工作缩短了施工工期，节省了人工工日，减少了周转材料的浪费，且较好的成型质量既减少了后期打磨维修，也减少了后期防水的渗漏维修问题，有效降低了工程成本，具体如下：
（1）模板深化。基于BIM技术的穹顶施工方案采用木模板拼接的方式进行模板支设，深化后模板下料准确，较原计划的定型塑料模板价格便宜，操作简单，拼装方便，取材方便，且模板可回收二次使用。
（2）次龙骨深化。采用旧模板板条拼接起来代替传统支撑体系的木方，在结构上较为柔软的模板更可以贴合钢筋骨架，且取材方便，成本较低，甚至可以忽略不计。
（3）主龙骨深化。采用钢筋骨架代替钢管作为主龙骨，可以省去弯曲钢管的过程。通过计算，节约下的钢管租赁金与造成钢管破坏后的损失要大于钢筋制作骨架的投入，可以节省资金。
（4）人工、工期深化。通过BIM技术深化各施工工序，快速识别现场施工情况，及时做出下一步现场材料、人员、机械的工作安排，有效提高工作效率，节省工期约110个工时。
图18 BIM技术深化效益对比
4.4 发展方向
根据实际情况，项目制定以下“四步走”计划：
（1）软件培训。项目优先普及Naviswork，BIM 5D，进行模型最大功能化，做到人人会“看模型、用模型”。
（2）团队建设。以技术部为点，普及BIM技术，将Revit作为日常软件使用，取代CAD。
（3）逐步普及。辐射商务部，技术商务同步实施模型制度
（4）以点带面。分配各部门BIM任务，合理规划。
参考文献
[1]王怀颖．浅析BIM技术在异形建筑幕墙中的应用[J]．新材料新装饰，2014，（6）．
[2]陈卫文，赵倩．BIM技术在异型钢结构施工中的应用[J]．广州建筑，2017，（2）．
收稿日期：2018-08-17
作者简介：孙东旭（1993-），男（满族），辽宁铁岭人，中建二局有限公司东北分公司助理工程师，研究方向：土木工程。
