1 工程概况
1.1 项目简介
悦东嘉园项目又名中建中心项目，写字楼为中建六局总部新址所在地，总建筑面积：204700㎡，其中地下建筑面积70500㎡，地上建筑面积134200m2，1栋26层写字楼，采用框筒结构；质量目标：住宅创整体金奖海河杯、写字楼创鲁班奖（国家优质工程奖）。文明施工目标：天津市文明施工示范工地，天津市建设工程质量安全文明施工观摩工地，全国绿色施工示范工程，住建部绿色施工科技示范工程，中建CI金奖，写字楼创LEED-CS铂金级绿色建筑认证。
1.2 项目重难点分析
场地狭小，工期紧张，地下空间及人防工程施工复杂，基坑开挖最深18.15m。基坑距离在施地铁5号线项目仅30m。
2 BIM组织与应用环境
2.1 BIM应用目标
BIM技术实施目标：完成地下室与写字楼的管综排布。通过BIM技术实施项目的3D技术交底，创新应用BIM+VR技术，引进基于BIM管理应用BIM 5D系统，落实BIM在施工领域的全过程应用。
2.2 BIM实施方案
依托BIM技术特点，对项目本身的施工重难点进行分析，将BIM与施工互相结合进行深入研究和开发，形成一套基于本项目专有的BIM技术应用内容，在实现BIM技术的全施工范围、全寿命周期覆盖应用的同时，也为今后类似工程施工BIM技术应用提供了一套成熟的技术理念及宝贵的应用经验。
2.3 BIM团队组织
在项目成立之初即成立项目级BIM工作室，隶属于项目技术部，设置专职BIM人员2人、BIM负责人由技术部部长担任，兼职BIM人员4人，公司提供BIM技术支持11人。
图2
2.4 BIM软硬件环境
图3
3 BIM技术应用
3.1 BIM模型构建
项目开工前期利用Revit2016建立BIM信息模型，用BIM技术对临建、场区布置进行三维建模，对前期规划进行直观展示，为临建道路设置、加工场堆场布置、围挡范围确定、大型机械放置、车辆行走运输路线规划等提供最优方案。将施工现场平面布置图通过建模立体化，为施工平面布置方案设计提供了可靠的三维参考要求。
在施工过程中，以重要分部工程施工及现场布置大范围调整作为节点。根据变更及时更新BIM模型。
图4
3.2 BIM应用内容
3.2.1 施工现场BIM三维布置与展示
在项目开工前期，即用BIM技术对临建、场区布置进行三维建模，对前期规划进行直观展示，为临建道路设置、加工场堆场布置、围挡范围确定、大型机械放置、车辆行走运输路线规划等提供最优方案。将施工现场平面布置图通过建模立体化，为施工平面布置方案设计提供了可靠的三维参考要求。
在施工过程中，以重要分部工程施工及现场布置大范围调整作为节点，及时更新临建及现场三维布置BIM模型并及时交付。
3.2.2 整体BIM模型建立及无纸化图审
项目获得可进行施工的图纸后，立即组织相应BIM技术人员对项目土建及机电模型进行建立，按楼号及专业分别建立BIM施工模型，模型建立完成后及时整合各专业模型，通过三维漫游、碰撞检测检查模型碰撞问题，通过模型之间碰撞反映各专业各楼层之间的冲突及错误，根据审核结果出具图纸校核反馈。并将图纸审核问题汇总，反馈至建设单位及设计单位进行复查。
利用BIM技术在本工程实现无纸化图审，通过模型之间的虚拟碰撞校核，避免了以往了大量纸质图纸互相察看、对照的过程，减轻图审人员工作量的同时也极大的提高了图审准确率。累计发现图纸问题210多处。
3.2.3 预埋件制作及定位
BIM技术将传统的预留预埋由二维定位提升拓展至更为精确可靠的三维定位，通过对BIM模型的预览，可明确各预埋件所需样式及尺寸，通过预埋件族的形式将预埋件在模型中实现模拟预埋，满足要求后可将预埋件族通过BIM技术导出传统CAD加工图，结合三维模型共同交付进行预埋件精确加工。
通过对BIM模型的碰撞检测，可查看各位置预埋件定位是否准确，在虚拟预埋的过程中不断调整预埋定位位置确保预埋件与实体构件能进行无缝结合，将在模型中精确定位的预埋件位置通过三维交底及CAD导出等方式交付施工班组，真正达到BIM技术“所见即所得”的既定目标。
3.2.4 施工方案模拟及三维可视化交底
运用BIM技术对本工程拟采用施工方案进行真实模拟，从中找出工艺与方案中的不足，及时对其进行修改；另外，在施工前通过施工方案及危险作业进行三维虚拟施工，分析方案及作业流程的可行性与可靠性，为事前控制提供依据，优化选择，降低施工风险。
3.2.5 施工工艺模拟及质量要点控制
运用BIM技术对本工程拟采用施工工艺进行真实模拟，从中找出工艺及质量控制要点中的不足，及时对其进行修改；另外，在施工前通过工艺、质量要点进行三维虚拟施工，分析工艺、质量控制要点的可行性与可靠性，为事前控制提供依据，优化选择，降低施工风险。
3.2.6 构件受力分析验算技术
通过Inventor、广联达BIM模板脚手架设计软件可对支护结构、模板、架体、支撑等各类受力情况进行构件受力安全分析验算。使用Inventor在受力构件模型上添加工况后，进行计算应力应变、估算安全系数和频率特性等相关操作。以“云纹实例图”的方式清晰展示了受力构件的应力、应变、位移等分析结果。利用广联达BIM模板脚手架设计软件替代传统技术人员手工设计模板、支撑方案，通过受力信息自动拼模，并提供最优拼模方案，根据方案输出三维拼模效果图、构件拼模图、材料统计表等。
3.2.7 机电管线综合排布
针对本工程重难点，协同建设、设计、监理及各机电分包单位，以整体地下室与综合办公楼为管线综合排布重难点，根据碰撞报告中的内容，对比CAD图及Revit模型，多方协商探讨给出调整意见，经设计确认及建设单位同意后根据调整意见对机电模型进行调整排布。根据碰撞调整后的模型出具净空图及排布节点图，按图进行后续机电安装施工。
（1）预留洞口虚拟定位。通过将结构、建筑模型与机电模型整合，可以精确定位施工预留洞口，通过出具预留洞口位置图指导现场进行预留洞口的预留，减少返工及后期补洞剔凿对结构、墙体造成的损害。
（2）净空分析。本工程地下车位因需要确保车辆通行无阻，结合实际结构层高后对净空要求较高，为了尽可能提高建筑使用空间，综合排布时最大限度利用梁内空间，在充分考虑管道保温层及安装所需的空间前提下,绝大部分管道在安装时均为贴梁底走管,实现预期车道净空标高要求。
（3）综合支吊架设计。根据图纸中各区域净空标高要求，采用综合支吊架技术保证整体净空满足设计要求，结合综合管线排布模型，对支吊架安装进行三维模拟，提供多套综合支吊架方案供建设单位选择，在最终确认的管线布置图中进行支吊架设计，依据国家相关规范及设计要求，合理设计支吊架规格、材料、间距、位置，并形成施工方案及图纸指导施工，充分达到控制标高、节约成本、易于施工的施工目标。
图9
（4）深化设计图纸绘制。依据最终排布完成的施工BIM模型，导出CAD图纸，标记相关信息，结合模型共同指导施工。
3.2.8 BIM 5D创新应用
（1）质量安全管理。现场管理人员发现质量、安全等问题后，通过广联达BIM5D平台将发现问题通过手机应用上传到云端和PC端，制定责任人、整改要求、限制整改时间等，责任人根据要求进行整改，并回复，经管理人员验收后给予通过。将质量、安全问题的位置、时间、整改情况等信息与BIM5D模型相关联，可以实时查询任意节点或施工段及构件的施工安全、质量情况，并可自动生成工程质量安全统计分析报表。
图10
（2）基于BIM5D技术的进度管理。将Project进度计划文件导入软件中并与模型构件进行关联，基于BIM技术“目标设定-模拟优化-跟踪展现-分析调整”完整进度管控流程，实现项目可视化管理。通过手机APP按日上传进度照片与施工进度描述，在云端与施工进度计划表形成大数据对比，根据人工的投入及施工进度的分析数据，总结及改进施工劳动力的安排，合理规划工期计划。
图11
（3）基于BIM5D技术的成本管理。BIM5D模型不仅包含了建筑实体数据，同时还涵盖了进度、资源和成本等信息，项目拟使用从BIM模型随时提取出具有相应构件用量的明细表，且能够按照流水段、楼层以及时间段划分，分别提取模型工程量，协助项目提取实物工程量、进行三算对比、制定采购计划、降低材料损耗、图纸变更的动态跟踪及预警。
（4）BIM5D排砖。拟通过BIM5D技术，经自行设置导墙高度、砌块种类尺寸、灰缝厚度、构造柱尺寸等方式对砌块墙进行自动排砖，且可对构造柱、圈梁、预留洞、管线槽设置尺寸后，在排砖墙体上进行精确定位放置，排砖完毕后可将排砖图以CAD的形式导出，并根据排砖结构直接进行砌体需用量统计。
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（5）云空间运用。使用BIM5D技术建立互联网云空间，通过手机端及网页浏览端，可根据划分的权限浏览项目所有大数据资料。包括：合同、图纸、变更、质量安全进度曲线图、物资构件信息、商务合约产值等。云空间存储可达100G。
3.2.9 BIM+VR创新技术应用
（1）VR应用概况。VR技术在BIM软件创建的三维模型基础上，以虚拟现实化的方式，使用VR眼镜、遥感控制器、定位仪等设备提供给使用者关于视觉、听觉、和触觉的直观感受，让使用者如同身临其境一般，加强了可视性和具象性。项目通过学习交流，独立完成本项目的VR创作。
图13
（2）VR技术应用。项目策划与实施漫游。在结构施工阶段中，项目通过VR场景进行施工各个阶段的场地规划，CI策划，工序的施工技术动画演示交底，BIM管综排布的虚拟现实漫游。
文明施工、安全防护、CI布置一直以来是企业形象的重要体现，项目通过BIM+VR技术可直接做到施工现场设施需求的精确布置。还可以改变管综排布常规的平面视角3D漫游。做到虚拟现实360度漫游。直观的演示和论证管综排布的合理性、设备的使用功能等。
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（3）VR技术应用。安全教育体验。在VR中，人们所看到的和所感知到的多跟现实中几乎无疑，在施工领域，通过高空坠落体验，让人感知高空坠落的恐惧。通过高空坠落物体模拟，让人感知高坠物体打击的恐惧，提高定性化防护意识，警示和教育施工作业人员，进入施工现场必须佩戴安全帽，系安全带，时刻注意人身安全。
（4）VR技术应用。小区漫游与虚拟样板间。对于建设者与房屋的购买者，都希望提前看到自己未来的家是什么样子的，都想提前感受并提出规划意见和建议，BIM+VR技术可以让业主提前体验回家的感觉。您可以乘坐电梯、可以顶层观光、可以体验家里的豪华家具与温馨的厨卫布置等。
图15
同时BIM+VR技术可生成视频交底，辅助项目管理。
3.2.10 项目专属BIM族库创建
项目运行过程中，我公司可根据业主需求，基于BIM技术建立一套完整的项目专属族库，将带有企业特色及项目特色的安全文明、质量样板、重要节点、创新作法、细部构件等均通过族或构件组的形式进行展示，培训专人对族库进行相关信息的录入并及时更新管理，对每个族、构件组模型进行状态实时监控，为项目工程的深化创优、质量控制、后续维护及部分构件的入库周转提供便利。
3.2.11 360度全景浏览技术
我公司通过研发，可将UE4项目模型生产360度全景，利用720全景助手生成项目漫游全景图并上传至互联网。同时携带VR观看功能。提高项目的宣传效果及知名度，为业主提供至上服务。
图16
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3.2.12 二维码应用技术
根据业主需求可借助BIM技术的信息采集功能，将需要展示的模型、场景、构件、工序动画等通过二维码记录下来。在二维码中录入项目信息、影像资料等二维码标签，现场通过手机扫描即可对场景进行实时监察、了解施工工序并查看构件基础信息。二维码技术的运用既便于及时对项目情况进行监控管理，也利于对重要构件的即时追踪和后期调用，同时还可作为工程亮点用于工程创优展示与迎检等多方面。
3.3 BIM应用效果
本项目通过对BIM技术的创新应用，辅助解决了施工过程中众多工程技术难题，缩短了工期，提升了工程质量管理水平并使用BIM技术向各界领导、社会同仁充分展示了项目特色，得到了相关监督部门、设计单位、建设单位和监理单位的广泛认可，并在天津市的建筑市场起到了示范效应。特别是基于BIM技术的BIM5D技术应用及BIM+VR技术应用，为今后的类似项目提供了宝贵的借鉴经验。为本工程申报“鲁班奖”提供了强有力的技术信息支撑。施工过程中天津市委领导、外国友人、中建总公司领导先后多次视察本项目，并给予了充分肯定和高度评价，提高了企业的知名度及竞争力，社会效益显著。
BIM技术在悦东嘉园项目工程中的应用，避免了众多可能出现的返工、误工、窝工及材料浪费，其中大部分体现为隐性的创造经济效益，例如：
（1）通过三维模拟场布合理规划现场各施工阶段布置，减少因现场设施、临建布置不合理出现拆改现象。
（2）通过BIM建模进行无纸化图审，以三维模型碰撞对比取代了传统的二维图纸校审，大大提高了图审效率及精确率，更大程度上减少因图纸问题产生的施工签证变更。
（3）通过BIM技术对施工方案、工艺、质量安全要点进行三维模拟，做到了多方案、多工艺、多措施展示对比，通过对模拟内容的可视化交底，提升了项目管理人员与作业人员的技术质量水平与安全防范意识，间接减少施工中可能出现的质量、安全事故。
（4）BIM管线综合排布技术的应用解决了机电安装施工过程中可能出现的多专业碰撞问题，减少了因管线碰撞产生的拆改、误工及材料浪费。
（5）工程应用BIM5D技术辅助质量、安全、进度、成本管理，提高了信息管理精度，缩短信息传递时间，记录管理信息细节，从而提升项目管理水平，减少了可能产生的返工、误工、窝工等现象。
4 总结与展望
4.1 BIM应用的创新点
（1）本工程是以项目为主导独立完成工程建设BIM全寿命周期，其中土建施工、机电安装、装饰装修中的BIM技术应用已经较为熟练，但是与之配套的其他施工环节还存在诸多空白，需要我们不断探索，并通过BIM技术手段去解决更多的施工问题，拓展其应用领域。
（2）项目团队开拓思维，创新应用BIM+VR技术，大大的增强了BIM技术的可视性，提升BIM技术的影响力，提高企业竞争力。电脑模型可以告诉我们如何能走出大厦，但他们不会接触我们对环境的反应心理，但BIM+VR会带给我们不一样的惊喜。
（3）同时项目引进BIM5D技术，促使BIM技术走向项目管理，充分发挥BIM技术的信息化、智能化。BIM技术引领项目策划方案的实施，全面提升项目管理能力。
（4）悦东嘉园项目继续努力开拓创新BIM、BIM+VR 及BIM5D的应用，开发虚拟现实安全管理、技术交底、3D动画演示等，争取在施工阶段创新出更好更多更有指导意义的管理模式。
4.2 BIM实施的经验教训
（1）进一步加强对参建各方的全方面BIM应用培训，确保建设单位、设计单位、施工单位及各分包单位都能对项目BIM技术应用进行参与介入。
（2）根据项目人员职能分工开展有针对性的BIM技术应用深化培训，确保BIM技术应用的全员化及专业对口化。
（3）及时接触各类新兴BIM技术，研究新BIM技术在本工程创新应用的可行性，不断发掘更多的BIM技术应用价值。
（4）敦促BIM技术与日常项目现场技术、质量、安全、成本、进度等全方面管理的紧密结合，确保BIM技术落地发展。
4.3 BIM应用的商业价值评估
BIM技术应用在施工阶段中，从碰撞检测、图纸会审、工程量计算以及基于模型的信息化项目管理，都能够很好地体现BIM价值，但这些无法体现BIM技术创建模型和应用过程全部价值内涵和优势，信息归集、整合数据、信息管理等基于BIM模型的信息化管理、与虚拟现实结合的建筑信息可视化表达，能充分展示出施工领域BIM技术的商业价值，在BIM中后期，包括运维阶段必然带来行业变革与产业的革命性变化，或许能更好地诠释建筑物全生命周期的商业价值。
参考文献
[1]杨帆．信息化系统集成多项目管理路径的研究及思考[J]．自然科学（文摘版），2016，（3）．
[2]张孟田．基于BIM的建设项目设计概预算的应用[J]．中国勘察设计，2012，（5）．
[3]藤延京．地基基础技术发展与应用[M]．北京：知识产权出版社，2004.
收稿日期：2018-08-14
作者简介：李琦岩（1988-），男，黑龙江讷河人，中建六局建设发展有限公司工程师，研究方向：BIM技术安装专业创新应用。
