张 萌

(厦门特房建设工程集团有限公司 福建厦门 361000)

0 引言

BIM 技术作为促进建筑行业信息化发展的重要技术手段之一， 已在行业内得到越来越多的认可[1-2],从建筑的设计、施工、运营及拆除等全寿命周期各阶段都得到了广泛的应用[3]。BIM 技术以虚拟化、可视化的形式，通过统一的数据模型，为各施工参与方提供信息准确统一的协同工作平台[4]， 可以为大型复杂石材幕墙的设计、施工、管理提供完全数字化、精细化的信息展示[5-6]。

基于此，本文拟以厦门特房波特曼酒店为例，阐述BIM技术在大型复杂石材幕墙施工中应用，以助推BIM技术在建筑行业的广泛应用。

1 工程概况

厦门特房波特曼酒店项目地处同安区环东海域，项目总用地面积9.25万m2，总建筑面积19.97万m2(其中地上建筑面积9.86万m2、地下建筑面积10.11万m2),主楼总高度58.68m，地下3层地上11层，外立面米黄色石灰岩石材幕墙搭配灰蓝色金属屋面系统，具有鲜明的法式古典主义建筑风格(图1)。

图1 酒店项目立面图

2 工程难点、特点

2.1 工程难点

(1)地理位置特殊

该项目地处滨海台风多发区，曾为17级超强台风的正面登陆点。因此，要求幕墙体系能充分适应台风和地震的承载能力、变形能力，预埋件质量、支承结构体系质量、石材面板质量、面板与支承结构连接的质量要求，需要对项目工程精细化的策划与实施，整体安全性能要求高。

(2)外立面复杂

石材幕墙外立面采用法式廊柱、雕花、线条多种元素有机融入，其线条鲜明、凹凸有致、细节丰富，整体华贵大气、立面细节精雕细琢的设计风格，要求对艺术石材幕墙体系的设计与施工进行精细化的严格把握。

而且，石材幕墙外立面，有大小单元平板、弧形面板、水平挑檐艺术线条、如意柱雕花造型等多种元素，最大石材单位板块宽2800、高3900、重量达1372kg。传统石材幕墙支承结构体系所用的小构件散拼散装、现场大量焊接的方式，给质量安全和工期的综合要求带来不少难度。

(3)工程量大

酒店主楼建筑幕墙总面积约65 000m2，其中石材幕墙面积40 000m2，是国内单体建筑面积最大的石材幕墙。

(4)质量等级要求高

该项目质量目标是确保省优、力争国优，而外立面幕墙的质量对整体创优具有决定性作用。因此，该石材幕墙的面板采用进口的米黄色石灰岩，强度较弱且易受污染，对色差控制、加工精度、安装控制均提出严格要求。

(5)安全管理难度大

幕墙高度超过50m，属于超过一定规模的危险性较大工程，安全管理要求高。

(6)协调管理难度大

该幕墙工程参与方，涉及建设单位、酒店管理单位、方案设计单位、施工图设计单位、幕墙设计顾问公司、总承包单位、幕墙分包单位和监理咨询单位，总承包管理协调难度大。

2．2 创新特点

该项目采用的“装配式单元体框架式骨架支承结构体系”，是一种创新的石材幕墙结构，它应用装配式建筑的理念，具有较强的抗位移能力和变形能力，抗震能力强，安装效率高，质量可靠安全环保，克服了传统小构件散拼散装、现场大量焊接的落后方式，符合绿色建造发展方向。

3 应用BIM技术的必要性及流程

3.1 BIM实施必要性分析

鉴于上述的施工难点及新技术特点，对BIM技术应用提供了需求。开工伊始就申报了省级BIM技术示范工程，结合组织体系和技术要素制定了策划实施方案。总承包单位提前在幕墙专业分包合同中将BIM工作范围、职责、工作要求进行详细约定，由总承包单位和幕墙专业单位联合组成BIM技术组，共同开展石材幕墙BIM工作方案编制、专项BIM交底、生产协调例会、完善实施细则、落实奖惩制度等工作，并通过深化设计、设计交底、样板先行、施工模拟、可视化交底、三维场布安全管理、危大工程安全交底、协同管理等多项技术应用，实现建设目标。

3.2 BIM实施流程

该工程应用BIM技术的实施流程：组建BIM技术团队→选取软件和平台→制定BIM实施方案→BIM建模→深化设计及单元体框架构件拆分→设计交底→三维样板及实体样板→二次深化设计→框架构件预制加工→施工模拟→可视化交底⟸现场框架构件装配→石材面板安装→质量安全管理→协同管理。

4 BIM技术应用要点

4.1 质量管理

4.1.1深化设计

利用基于BIM的数据库信息，导入和处理已有的BIM设计模型，形成幕墙施工模型，将复杂的法式廊柱、雕花、线条多种构件纳入模型中，进行建筑、结构、设备等各专业的综合碰撞检测、分析和模拟，协调各方进行直观的视觉体验、空间体验，对实施方案交流沟通，处理碰撞部位，对节点细部进行全面细致的深化设计(图2)。

图2 细化节点及碰撞检查

4.1.2设计交底

针对新技术“装配式单元体框架式骨架支承结构体系”，组织专项交底会，利用BIM模型分析结构层、单元体框架体骨架和石材面板的空间关系，讲解其技术原理、工艺流程和建造要点，会审单元体构件拆分方案，指导单元体框架构件的生产以及现场施工安装(图3)。

图3 支承结构体系设计交底图

4.1.3样板先行

选取石材幕墙典型单元，根据BIM三维样板施工实体样板，各方共同进行排版效果、施工工艺、成品效果的确认。通过实体样板直观发现幕墙深化设计与施工方案的不足之处，根据项目实际生产条件、运输能力、操作水平、组织管理、工序交接情况，对幕墙BIM模型进行二次深化设计，消除冲突，减少返工(图4～图5)。

图4 BIM三维样板

图5 实体样板

4.1.4施工工艺模拟

该项目石材幕墙装配式支承结构体系是一种新技术，工艺原理是先将石材幕墙支承结构体系划分为通用单元体构件、转角单元体构件、如意柱单元体构件和檐口水平线条单元体构件等4种类型构件，通用单元体构件的竖向支承结构框架在工厂预制完成后，批量运至现场，采用电动葫芦将石材单元体框架提升到相应楼层位安装位置，由下至上与主体结构装配式拼装，然后再使用吊篮进行石材单元定位安装，最后安装石材面板，实现整个幕墙支承结构体系的完整性和安全性(图6)。

图6 单元体框架式骨架吊装示意图及现场效果图

为确保该项新技术的顺利实施，采用BIM技术进行施工工艺模拟，直观表达单元体框架和石材板块安装工艺，在模型中模拟构配件的虚拟装配过程，规避实际操作中可能出现的各种问题。通过二维码技术对各单元幕墙进行统一编号及排位，现场吊装过程通过二维码扫描，实时获取二、三维位置信息，保证现场的精确吊装(图7)。

图7 吊装工艺三维模拟图

4.2 安全管理

4.2.1三维场布安全教育

应用BIM三维模型对施工场地进行规划布置，优化大型机械、材料堆场和交通组织，总包单位对单元体框架、石材、构配件的运输道路和堆放场地进行统一安排，并应用三维场布进行安全教育，清晰识别施工现场的危险源，保证现场运输道路通畅、方便施工人员管理，减少机械进出场和二次搬运造成的安全隐患，划分幕墙高空作业下方警戒区域，为幕墙工程和整体项目顺利实施创造良好条件，提升施工现场的安全管理水平(图8)。

图8 三维场地布置图

4.2.2危大工程可视化交底

钢管脚手架悬挑作业平台上的檐口弧形线条安装属于危险性较大工程，项目部采用BIM技术进行可视化交底。在三维环境中，直观发现安全施工条件潜在问题及工种间作业冲突，进行安全危险源的识别与分析，提前做好管控措施和应急预案，更好地优化施工流程，确保危险性较大工程的顺利实施(图9)。

图9 弧形线条安装的可视化安全交底图

4.2.3安全设施模型标准库

利用BIM技术生成的幕墙工程安全设施模型标准库，内含安全防护设施的类型、材质、尺寸、安装位置、使用时间，配合二维码生成安全设施的使用交底和检查验收记录，在服务现场安全管理的同时建立了企业标准，为类似工程安全信息化管理提供支持(图10)。

图10 安全设施模型标准库

4.3 进度管理

利用BIM技术进行石材幕墙装配式支承结构体系设计交底与施工工艺模拟，使管理层和操作层充分理解幕墙系统的施工顺序和操作要点，精确获得各工序持续时间和作业空间，避免了新技术首次应用可能发生的磨合、返工等时间消耗，做到人、机、料准备充分、工序间搭接紧凑、作业面安排合理、质量安全可控、工期节约。

4.4 成本管理

通过BIM模型对不同施工方案的技术经济指标进行分析比对，在满足项目总体要求前提下，选择最为经济合理的方案，节约成本。

由于BIM模型，方便直观地对石材幕墙各种规格不同材料的参数化数据进行归纳统计，保证了工程量拆分精确；据此编制采购计划，利用这些数据进行下料加工，降低了材料耗损率。

4.5 协同管理

使用BIM5D协同管理平台，以BIM模型为载体，利用广联云的实时同步功能进行质量安全的协同管理。现场管理人员使用BIM5D手机移动端，将现场发现的质量问题和安全隐患通过拍照、语音、文字等方式，随时记录下来，直接定位至模型中，指定整改责任人后，将问题信息上传至云端。责任人从云端接收信息整改完毕后反馈至云端，由问题发起人关闭问题。项目部各管理人员根据预设的管理权限，在BIM5D软件PC端进行质量、安全问题明细信息的跟踪和统计记录，用数字化手段优化传统的质量安全管理方式，提高了整改率和工作效率，质量安全问题整改闭环时间相比传统方式平均减少1/3(图11)。

图11 协同管理平台

5 结语

综上，该项目石材幕墙工程通过BIM技术的综合运用，在组织上建立了总分包和参建方协同管理机制，提高了沟通效率和效果，培养了施工技术加BIM的复合型人才；在技术上，各项BIM应用点内容丰富，对质量关键点和安全重大危险源管控提供了科学的解决方案，获得了优良工程和安全文明标准化工地的荣誉，工期缩短了40日历天，成本节约了5%，圆满实现了设计意图和建设目标，体现了建筑信息模型在设计采购施工全链条的可持续价值，为BIM技术应用于复杂石材幕墙提供了成功的实践经验。