1、工程概况

    1.1项目简介

    滨海新区文化中心（一期）项目文化场馆部分工程位于天津自由贸易试验区，规划总用地面积92万㎡。文化场馆总建筑面积31.6万㎡，工程由“五馆一廊”组成，即滨海现代城市与工业探索馆、滨海现代美术馆、滨海图书馆、滨海演艺中心、滨海市民活动中心及文化长廊，文化长廊统领衔接五个场馆，形成多元复合的文化综合体。项目主体南北向长约447m，东西向宽约175m（不含车道），混凝土总用量达到20.6万m?，钢筋3.5万t，钢结构2.3万t（含幕墙钢结构），土方开挖量97.9万m?，回填工程量达39.2万m?，砌体4.2万m?，工程体量巨大。

    滨海文化中心全貌                              滨海文化中心图书馆

    1.2项目重难点

    ①工程体量大，工期紧张。

    ②结构形式复杂多样，高大空间及大跨度结构随处可见，混凝土构件悬挑跨度大。

    ③业主要求获得“鲁班奖”，工程质量要求高。

    ④工程管理目标要求高。

    ⑤地下施工阶段现场可用场地面积小，施工组织受制约。

    ⑥专业系统多，总包管理协调工作量大，尤其是工程结构的多样性加大了协调性BIM应用实施的难度。

    ⑦在BIM团队的合理搭建、BIM计划的持续推进和BIM应用过程的管控方面具有一定的挑战性。

    2、项目BIM应用管控策划

    针对项目重难点，项目计划基于BIM技术的精确建模，通过深化设计、模型碰撞、管线综合、净空分析、场地模拟、4D/5D模拟、物料跟踪管理、辅助验收、数据存档、施工协同等应用，发挥BIM技术优势，为专业配合提供串联协同，为组织管理提供分析优化，为决策制定提供数据支撑，为后期运营管理提供数字化保障，以达到管理升级、降本增效的目的，最终以数字化、信息化和可视化的方式提升项目建设水平，做到精细化管理。

    2.1团队组建

    2.1.1培训

    依据工程局统一部署，为完成公司项目全员应用BIM技术的目标，在项目施工准备阶段，公司从项目技术管理人员中挑选了近10人参加BIM基础培训。培训的目的是掌握BIM主流建模和模拟软件的操作，包括BIM建模软件Revit系列，同时通过培训提升项目技术人员对BIM现状认知水平，降低BIM技术在实际工作中的落地难度。

    2.1.2项目BIM专职管理人员选拔

    完成初级培训后是实际项目应用阶段。技术管理人员经过培训后回到项目进行实际项目应用。这些技术人员在项目上都有自己的专业工作，项目初期的BIM工作内容都是在完成本职工作的同时进行，根据完成的情况，选拔项目BIM专职管理人员。能否坚持不懈推进项目BIM工作进行、完成项目BIM技术的创新应用，这些人员的挑选起着关键的作用。确定初步的BIM专职管理人员后，项目会对专职人员加强相关BIM业务知识，参加深层次的BIM技术交流，从而提高团队BIM技术能力，开拓项BIM应用眼界。

    2.1.3项目BIM技术人员确定

    其他技术管理人员的参与保证了BIM应用的基础环境。根据经验，在项目落实BIM应用的过程中，项目技术人员对BIM认知程度决定了项目BIM应用是否能够真正落地。

    2.1.4企业BIM工作站的技术支持

    该阶段还有一个最为重要的环节，就是企业BIM工作站的持续技术支持。公司通过设置BIM负责人机制，跟进该项目进度，必要时派出BIM工程师前往项目，并随时通过电话、邮件、QQ等进行技术交流。

    2.2建立BIM工作管理机制

    2.2.1组织机构与工作职责

    首先，项目建立了组织机构，确立了各自的工作职责：项目BIM团队负责对系统建设进行总体策划、主要研究内容确定，重要事项协调，对BIM系统建设的方案、标准及成果进行审核把关。BIM专业负责人担任总指挥负责单专业总体监控与关键业务验收，项目BIM经理负责项目的具体推进，抓好过程中重点、难点环节的把控，并协调好各参建单位之间的工作，明确各单位任务，将工作落实到实处，确保各方面工作顺利有序的推进。BIM参与各方各成立自己的BIM工作小组。由技术负责人任BIM负责人，组织对BIM模型和BIM应用的例行检查和成果检查。

    项目BIM组织框架图

    2.2.2BIM计划执行管控机制

    对项目BIM计划执行的跟踪与控制是十分重要的管理活动，有效的项目跟踪与控制是项目BIM工作成功的基本保证。为了对整个项目进行有效的跟踪和控制，需建立以下机制措施：

    项目BIM管控机制

    2.3软件配置

    2.3.1建模软件

    项目土建施工方主要采用Revit2015作为核心建模软件，Tekla19.0作为钢结构详图设计软件，利用Ansys软件进行有限元分析，设计院概念模型用SketchUp2016，幕墙专业采用Rhino5.0、精装修专业采用FUZOR2016等。

    2.3.2管理平台

    Teambition、Revizto同时作为集成化施工管理平台，Teambition是一个免费的项目协作平台，为客户提供管理任务、安排日程、查找文件、即时讨论等团队所需要协作功能，Revizto平台具备模型轻量化、BIM云协同、建筑VR展、工程4D及5D管理等特性，应用于BIM项目设计、咨询及业主管理过程中。基于平台可将模型及图纸上传至云平台，项目参与各方统一登录到云平台进行协作、记录、追踪、交互、管理等，实现信息化设计、施工及业主工程管理。达到所有项目信息的集中存储及访问，提高项目信息及时、准确性。另外，项目还采用了无人机数据处理平台Altizure处理无人机航拍数据。

    2.3.3网络配置

    项目采用工作集协同模式建模，建立局域网，各工作组接入到局域网中。由于同步中心文件数据瞬时传输量大，未采用无线网络；项目为了能让多人（大于15人）协同建立超大模型，建立了千兆级局域网。

    2.4信息交换与技术路线制定

    通过策划讨论，完成对工程技术重难点的梳理、国内现阶段BIM应用案例的搜集和前期BIM协同工作流的建立。在项目准备阶段，滨海文化中心BIM团队提前梳理了现阶段BIM模型的类型分流图，最终确定了同施工方BIM应用相关的BIM模型类型。以及相关施工项目BIM应用技术路线图。

    BIM模型分流指

    BIM技术应用路线图

    2.5BIM应用流程

    项目制定了施工总承包BIM实施总体流程图。

    BIM应用总体流程图

    3、BIM技术应用管控实施

    3.1深化设计模型创建管控

    项目在深化设计开始之前，专门针对深化设计制定了系列标准来控制建模质量和进度。制定的专项标准有：建模规则、模型细度、拆分规则、文件目录结构、命名规则、色彩规则、审核原则、审核流程等，规定了审核关键节点。BIM团队采用Revit2016软件完成所有专业的信息汇总，消除了项目中的信息孤岛。在模型协同方面利用格式转换实现基于Revit平台融合Tekla钢结构模型和Rhino幕墙模型。同时利用FUZOR完成多专业模型的轻量化集成，从而保证BIM应用模型基础。

    项目BIM模型的信息集成

    项目工程管理模式

    安装专业模型也采用同空间模型相一致的创建、维护管理方法。机电系统BIM模型包括：电力系统、弱电系统、给排水系统、空调系统、消防系统，其中电力系统及弱电系统模型会使用同一视图进行建立。随后将绘制完成的各机电系统模型做碰撞检测及时找出系统内的管线冲突点、缺口及错误，并在各视图显示该位置，以利于深化设计人员对冲突点进行修正与改善。

    机电BIM模型整合

    3.2远传智能综合管理系统平台开发的管控

    针对项目专有平台的研发最好通过与软件开发单位的合作来实现，这样可以最大程度降低开发平台过程中带来的学习成本。施工企业开发平台具有特殊性，企业业务开发人员的技术需求，主要集中在处理数据的交换以及处理各种因数据处理带来的业务逻辑的实现。因此，一般都是采用相对成熟的开发技术，保证系统开发的速度和稳定。而系统的调试是一个相对较长的过程，一个项目的工期可能并不能保证开发平台彻底完善，所以，智能平台的开发策划必须是高于项目层次的。

    项目通过远传智能综合管理系统平台的开发，实现了定型化临建实施交底卡方法辅助现场平面布置策划，针对现场布置及周边环境优化排布，构建现场远传监控信息模型。智能化终端设备将现场用水用电、塔吊风速、扬尘值、PM2.5等实时信息传递至项目自主研发的终端综合管理系统平台，通过绿色施工化数据的采集，建立数据库，对阶段性数据进行分析从而得出有效的参考数据。

    现场信息模型构建流程图

    滨海文化中心施工现场综合管理系统平台

    3.3BIM+航拍拟真进度应用管控

    项目现场运用大疆智能巡航软件航拍施工进展情况，收集日进度照片库。通过云端无人机数据处理平台Altizure建立现场日进度拟真模型，按施工分区进行进度对比，建立分区进度对比数据库，利用Revit2016拟合计划工期模型，结合Naviswork2016进行4D工期模拟预测进度走向，辅助工程进度管控。

    BIM+航拍拟真进度应用流程图

    在航拍技术的实践阶段，初期的航拍试验尽量选择升空较小、无建筑的小范围作为尝试，从而确定航拍设备的具体飞行时长及抗干扰能力，同时提升操控人员的操作能力。在实践过程中，项目所采用的是把航拍拟合成的3D实景模型作为建立Revit进度模型的参考依据，且出于成本考虑，并未实现3D实景模型的直接对比，但基于现阶段点云拟合比对技术应该可以实现比对。

    3.4BIM协同应用管控

    BIM协同平台的最佳推广时间在项目主体结构初期，由于所涉及的专业比较容易区分，协同工作需求较少，所以在此基础上可以实现项目团队BIM协同工作流的建立。在基于现有的BIM技术功能模块辅助施工管理工作的同时，做好使用过程的体验度记录，给日后BIM协同工作平台功能的完善提供合理依据。针对例如精装修专业同其他专业间复杂的施工工序、工艺协同则需要在前期完善各专业模型，同时针对部位做好划分，以避免由于轻量化模型过大而导致的软硬件需求过高的问题。项目采用的Revizto云端BIM协同平台实现了基于BIM模型的现场施工信息同设计信息的交互工作。运用BIM移动端应用APP，实现了模块化现场管理信息传递，达到了现场管理动态控制，使工程管理者通过BIM云平台，了解工程质量问题发生、处理、解决的状态，提升对工程质量整体掌控能力。

    基于Revizto协同平台的工作关联图

    3.5施工重难点BIM应用管控

    针对项目的系列重点和难点，项目基于BIM技术制定了对应的方案并做了相应调整，找出了最优实现方案并实施，为项目节约了人力、物力和时间，简化了流程。

    （1）巨型伞状钢结构

    以主体模型为基础建立模板措施模型，完成对方案的测试确定、细部优化、验证出图及工序交底。项目巨型伞状钢结构由设计院提供SketchUp概念模型，BIM团队利用Tekla软件生成施工用钢结构模型，辅助进行功能性设计修改。结构构件可行性拆分，构件单重计算，拼装过程模拟验算出图。对施工工艺步骤、安全方案、重要节点及工程进度模拟，提出合理化实施进度安排。

    基于BIM的钢结构深化设计应用流程

    （2）三千吨桁架整体提升

    项目大空间顶端三千吨桁架整体提升方案建立了力学模型分析，利用工程模拟及验算数据确定提升方案及提升办法。对施工方案中涉及的液压提升使用的钢绞线、提升吊点及提升受力牛腿利用Ansys软件进行有限元分析，从而为施工方案的可行性提供有效的科学依据。通过确定的提升方案共节约工期17天，同时还取得了良好的社会效益。

    基于BIM的钢结构深化设计辅助论证

    （3）幕墙BIM应用

    现场BIM应用团队建立了完善的幕墙BIM应用实施流程，同时利用Rhino5.0设计软件精细化、参数化建立幕墙应用模型，预先指导幕墙预埋件、龙骨及外挂石材的场外加工和现场安装。大幅降低了后期的返工率和由错误引起的设计变更，并利用BIM模型出具外挂石材加工图，直接用于材料下单，提升了施工精度，改变了传统的流水施工模式，缩短了工期。

    基于BIM的幕墙深化设计应用

    项目复杂幕墙的BIM技术难点在于Rhino模型同Revit模型的合理转换。为了实现基于Revit平台的幕墙BIM应用，项目将幕墙模型以单元版块形式导入到Revit中形成自适应族，从而保证模型的可调整性。但对于模型信息的丢失所获得的经验是：建议普通幕墙模型还是以Revit建模为主，复杂双曲幕墙建议现阶段仍使用Rhino模型完成相应BIM应用工作。

    （4）3D打印复杂构造

    在模型准确的基础上，BIM团队还利用Revit模型转换obj格式，利用3D打印设备Markbot四代打印机打印出高精度的重难点结构、砌体及外幕墙BIM实体模型，立体化工艺交底及施工方案分析。

    基于BIM的3D打印应用

    项目采用的3D打印技术属于精度较低的熔融堆积式，从BIM模型到3D打印模型的转换要充分考虑比例缩小带来的物理性变化，同时要合理地对3D模型进行拆分，从而保证打印质量及效率。

    （5）精装深化建模

    针对项目的精装修工程，项目利用BIM技术完成精装修专业同其他专业间复杂施工界面的划分、现场协调，更加直观合理，避免施工纠纷。

    基于BIM的精装修多专业协同深化设计

    精装修深化设计BIM构件材质示例

    3.6其他BIM应用管控

    （1）移动端BIM应用管控

    利用云端AR平台实现施工现场重点部位交底卡的完成效果增强现实模拟，减少了交底耗时的同时，提升了交底质量。

    基于BIM+AR技术的施工部位交底

    （2）安全管控应用的管理

    利用云端轻量化模型平台实现移动端实时查看施工部位模型信息，分析空间模型危险源位置，辅助安全防护定位安装。

    4、BIM应用管控经验和实施效果

    4.1BIM应用管控经验

    项目在完成包括基础模型建立、机电管线深化设计、施工工艺模拟交底等一系列BIM应用的同时，除了借鉴其他项目BIM实施经验，决定采用质量管理的模式管控BIM技术，并确立课题“提高BIM可视化技术在施工过程中的利用率”。项目对相关问题进行了分析并展开讨论，并对问题进行了归纳整理，共找出4类BIM可视化工作问题并制定措施改进：

    （1）参照BIM可视化应用策划书按施工计划编制可视化应用点计划；

    （2）以可视化方案实施卡的方式反馈应用点实施过程中的效果、缺陷、其他功能需求形成检查流程；

    （3）实施过程中通过可视化交底卡落实过程中参与方及应用落实情况，建立交底流程；

    （4）将可视化应用的相关文件整合、形成报告文件进行方案文件归档，组成可视化应用方案库，指导施工。上述措施从应用立项、模型完善、应用深度管控和阶段性可视化工作计划等4个角度多方位解决遇到的问题。同时在基于PDCA循环的技术应用思路下，项目团队完成了场地模型的构建并开发了基于BIM模型的远程信息监控平台。同时建立起了完整的BIM模型交底制度，确切落实BIM模型指导现场实际施工。

    BIM可视化应用管理流程

    4.2项目BIM应用管控效果

    项目全面推广应用了BIM技术，通过应用BIM技术保证了工程质量、安全、工期，满足了绿色施工要求，为项目打造大型场馆类项目型BIM团队奠定了坚实的基础，同时为公司培养了一批BIM技术人才。同时取得经济效益约450万元，组织了两次共计3500人参加的观摩会，取得了较好的社会效益。

    4.3管控关键点总结

    通过滨海文化中心BIM技术应用过程的管控，可以总结出几个关键点：

    （1）领导层的持续重视

    项目初期项目BIM团队组建的整体策划离不开公司领导层的持续重视和支持，项目BIM团队组建初期是最为难熬的时段，从软硬件的配备、人员确定及相关培训的推进都离不开公司领导的决策及重视。

    （2）人才的培养是基础

    BIM人才的培养要以提升BIM认知程度为核心，侧重不同角色着重培养项目BIM团队人员，不能仅局限于软件操作，而应放宽视野，多层次多角度侧重培养专项BIM人才。

    （3）项目人员和BIM咨询机构的持续沟通

    沟通交流仍是现阶段快速提升BIM团队技术水平，校准BIM应用发展方向的最快捷的方式，同BIM咨询单位保持良好的沟通。

    （4）技术应用与项目实际需求紧密结合

    只有将BIM应用同项目实际需求紧密结合才能体现基于BIM的高效信息传递所带来的价值，也才能检验应用的合理性，不断改进。

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