BIM技术助力西咸空港项目技术管理

BIM技术可以为项目管理带来两大支撑：数据与技术。本文主要分享了西咸空港项目上BIM技术在技术管理方面的支撑应用。

项目介绍

“西咸空港综合保税区事务服务办理中心”项目，主楼部分为地上7层，地下1层，建筑面积63081㎡，附楼部分为地上3层，建筑面积7122㎡，总投资约49977万元。工程为全现浇钢型钢混凝土钢筋混凝土混合框架结构，外形类似“飞碟”，结构复杂，施工难度大，被业内誉为西北“鸟巢”。

空港项目在施工中存在诸多难题：造型独特，结构复杂，无先例可循；结构多为型钢柱，型钢梁与钢筋存在大量碰撞，施工方案难以确定，整体建筑机电安装专业复杂，安装专业自身、安装与建筑主体结构之间的碰撞大量存在，查找难度较大；空港项目作为典型的三边工程，设计图纸重大变更发生较为频繁。依靠传统的管理手段难以有效控制施工质量、进度和成本，因此，项目部决定引进BIM技术解决这一难题。

图：空港项目效果图

项目团队考察了多个国内外BIM软件和BIM项目。在选择过程中，主要考虑几大问题：与设计院合作的BIM厂家是否适合施工企业？国外BIM软件还是国内BIM软件好？直接采购BIM软件系统还是采用服务方式好？综合考虑，项目管理团队较终选择鲁班的“项目BIM全过程服务”来引入BIM，协助项目进行管理应用。

简而言之，BIM技术可以为项目管理带来两方面的支撑：数据支撑与技术支撑，本文主要分享了西咸空港项目上BIM技术在技术管理方面的支撑应用。

模型创建，发现图纸问题

由于西咸空港项目造型结构复杂，异形构件种类多样，如果用人工计算工程量势必费时费力，并发生错误和遗漏。采用BIM技术，由专业的BIM建模人员在短时间内建立好项目模型，并对整个模型工程量进行计算，可以避免常见错误的发生及工程量计算漏相。西咸空港项目模型耗时11个工作日建立完善土建模型，10个工作日建立完善钢筋模型。模型的创建过程也是大量图纸问题的梳理发现过程，通过BIM模型的建立及云模型检查，土建发现了45处图纸疑问，钢筋发现了41处图纸疑问。这些问题的提前发现，避免了施工时碰到后，再讨论修改图纸，影响施工质量和工期，同时又确保了工程量的准确，增加了企业利润不会流失。

图：西咸空港项目土建整体模型

图：西咸空港项目钢结构模型（基于IFC导入）

图：空港项目局部弧形砼墙配筋模型

图：利用云模型检查功能对已完成的西咸空港模型进行智能检查

碰撞检查，消除设计缺陷

西咸空港项目应用鲁班云计算的优势，通过Luban BIM Works对设计院各专业图纸进行合并，发现冲突的地方，协调设计院进行修改。Luban BIM Works提供了自动检测碰撞点功能，可以在短时间内自动查找出模型内所有冲突点，完成项目建造阶段的各专业（钢构、机电、土建结构等）碰撞检查，及时发现影响实际施工的碰撞点，自动输出碰撞检查报告，定位碰撞位置，使进度计划编制人员可以提前预知施工过程中可能存在的问题，提前考虑时间节点的调整。如集成项目土建模型和安装模型，系统自动查找出碰撞点446处。按照一个碰撞点平均损失500元计算，446处的碰撞点为项目挽回了20多万元的材料人工损失和工期。

碰撞检查还能智能判断预留洞的位置，较后出具的预留洞口报告中，发现地下室预留洞数量为36个。预留洞的提前检测和定位，方便了施工单位在建设工程中对预留洞模板的提前布设，避免了二次开洞的发生，即增加了施工质量，又节约了人工。

图：西咸空港服务区碰撞报告

图：BIM模型预留洞口位置，指导现场施工

管线综合，优化排布，指导施工

完成碰撞检查后，鲁班BIM顾问与机电安装工程师结合避让原则、施工方案等，对三维模型进行调整，本着满足施工、净高、美观等方面的要求与原则，再次综合模型，解决碰撞报告中的碰撞点，对管线进行优化排布，并导出二维平面图、生成剖面图，指导现场施工。

图：西咸空港项目地下室管线综合模型

图：原BIM综合模

图：综合优化后的BIM模型

钢筋与钢结构的集成与模拟

本项目大部分梁柱为型钢混凝土组合结构，型钢梁柱节点部位，由于梁、柱型钢截面尺寸多样，且钢筋直径大、数量多，梁柱节点情况非常复杂。这就需要利用钢结构BIM模型与钢筋BIM模型的整合。本项目中钢结构是由MagiCAD软件完成的，通过IFC标准将钢结构模型导入并集成至Luban BIM Works，通过云计算自动预判钢筋与钢结构的碰撞，对每个型钢混凝土梁柱节点进行三维模型展示。

图：钢筋与型钢的碰撞

钢筋与钢结构模型的集成，可以三维直观的展现出节点部位型钢与钢筋的构造形式，对梁柱节点部位施工难点及潜在问题进行预测，包括施工方法试验、施工过程模拟及施工方案的优化。达到先试后建、消除设计错误、排除施工过程中的冲突及风险、对比分析不同施工方案的可行性、实现虚拟环境下的施工周期确定等目的。例如，型钢混凝土梁柱节点部位型钢梁有十字型梁和箱型钢梁两种形式，箍筋的尺寸由型钢柱主筋位置和型钢柱翼缘板外侧的栓钉决定，对柱箍筋在节点部位的下料和施工要求高。运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示得出以下结论：型钢柱在同一截面上使用四种不同形式的箍筋，其中内部两个矩形箍筋紧贴柱型钢翼缘板外侧，而型钢柱翼缘板外侧满布栓钉。矩形箍筋如果按照设计图进行加工则无法安装，因此应调整矩形箍筋的肢距，使箍筋能够顺利安装。梁箍筋形式与柱箍筋形式基本相似，施工时采取相同做法。型钢混凝土柱的箍筋在原设计图中为封闭箍筋，但在梁柱节点部位，柱箍筋要穿过型钢梁腹板，封闭箍筋无法安装。因此为满足柱箍筋的安装要求，需在型钢梁的腹板上开过筋孔使柱箍筋穿过，且在穿型钢梁时要将封闭箍筋改U形箍筋。柱箍筋安装后在搭接位置焊接10d（d＝箍筋直径）以满足搭接要求。

图：柱箍筋方案模拟

进度模拟与监控

利用BIM技术，对每个构件赋予时间进度，动态展示项目实际进展，便于项目管理者对项目总体把控。同时通过对计划进度与实际进度的对比分析，发现计划进度与实际进度间的差距，找到影响进度的关键施工工序，在确保成本不变的前提下，规划工序、改进工艺，从而预防下一次可能出现类似延误工期的问题。

图：实际进度模拟（结合成本、工序）

图：计划进度与实际进度对比示意图

施工组织协调，提高各参建方沟通效率

基于BIM的各专业模型，通过整合形成一个完整的建筑信息模型。各方问题讨论，方案确定，均以此模型为基础，共同查找潜在风险因素，确定解决方案，使各方沟通效率大幅提高，方案定稿周期大为缩短。

图：BIM浏览器中，结构与钢构模型整合

BIM技术反映需临边防护的部位

通过BIM的虚拟施工、PDS系统的模型协同，三维直观体现需临边防护的部位，以便安全管理人员及时做好防护方案。空港项目地下一层面积较大，现场存在众多临边、洞口。临边防护包括：楼梯间防护、楼梯四周防护、结构临边防护、屋面临边防护、及施工电梯临边防护等。

图：楼梯模型及参数直观展示

BIM技术自动检索高大支模，预防安全风险

空港项目的地下室及地上结构层高为4~5m不等，大跨度、大截面的梁板有多处，高大支模的实施方法，是安全质量工作中非常重要的环节。如果利用传统方法查找高大支模构件，需要较长时间。而利用BIM技术自动检索高大支模构件，防止遗漏，可有效的预防安全风险。经过BIM技术自动检索，二至四层结构中，梁截面面积大于等于0.52m2共有51处，梁单跨跨度大于等于18m共有21处，对每一处都可以进行准确、直观的定位，用Excel表格作为记录，分发到各现场负责人手中，以便对需高大支模的部位及时采取可靠的安全施工措施。

移动质量安全管理

每个项目中，都会出现大小不一的安全质量问题，在空港保税区项目引进BIM技术后，为便于随时记录问题、沟通协调、及时解决问题，项目安全质量管理人员使用BIM技术中iBan手机移动客户端，提高了工作效率、有效地预防了安全质量风险。

图： BIM浏览器中查看上传照片

在现场安全质量管理的过程中，将发现存在安全、质量隐患的部位，通过iBan上传至云服务器，与BIM模型关联，进行精确定位，项目经理、总工在办公室随时掌握现场影响质量安全的风险因素，及时做出处理。