姚 宝

（渭南远大建工集团有限公司 陕西 渭南 714000）

1 工程概况

渭南市某公建项目是渭南市委市政府确定的重点民生项目，该项目将打造成为集共享性、识别性、地域性、生态性为一体的城市多功能综合体建筑坐标。工程设计风格是将关中传统建筑的方、院，聚落与华山层层叠叠之形态相融合。具有现代建筑的时尚气息，设计新颖独特。主要包括档案馆、图书馆、科技馆、青少年宫及妇幼活动中心等4个场馆组成。

本项目位于渭南市临渭区，占地面积约37.3亩，总建筑面积为77 583.10 m2，其中地上7 层，建筑面积46 612.40 m2，地下2层，建筑面积30 970.70 m2，建筑高度37.8 m，建筑设计使用年限为50 年，建筑物结构类型为框架结构。

2 工程特点、难点及质量目标

多功能馆功能特殊、综合性强、造型独特、结构形式复杂、高大空间模架安全要求高、钢骨混凝土柱施工节点复杂、中庭花架梁施工难度大、各独立场馆间管线净高控制难、室内装饰装修风格多样、幕墙系统种类多等特点。本项目质量目标为“鲁班奖”，在项目特点、难点、质量目标的基础上，将其定义为BIM 应用重点项目，将BIM 技术作为一种工具，辅助现场管理人员及作业人员便捷化管理与施工。

3 BIM实施方案

依据集团要求与项目实际需求由BIM 团队编制BIM 实施方案，实施方案中包括BIM 实施标准、实施计划、实施流程、应用点、模型整合以及更新等内容，并报集团公司BIM 中心审核。该方案是项目BIM 技术应用实施的纲领性文件，使项目各参与方清楚理解BIM 实施的战略性目标和阶段性目标，明确各参与方在项目各施工阶段中的工作内容及职责［1］。

4 BIM在施工过程中的创优策划与实施

4.1 场地布置策划

项目部位于乐天大街与六泉路十字附近，由于渭南市道路交通规定，乐天大街禁止大型车辆通行。与交通管理部门沟通后，仅乐天大街以北可以通行大型车辆。为方便材料运输及混凝土罐车进入场区，使用BIM 模型进行道路宽度、高度模拟，对场区施工道路进行重新规划，根据模拟结果，决定在施工场地设置3个工地大门（见图1）。规避了吊车、天泵等大型设备作业时影响其他车辆通行的问题。

图1 BIM模型Fig.1 BIM Model

办公区绿化部分参照项目建造主体轮廓特点进行相应策划。办公室前花园造型与建造主体轮廓遥相呼应，意涵其中（见图2）［2］。

图2 BIM模型及办公区实体Fig.2 BIM Model and Physical of Office Area

4.2 主体阶段BIM应用

4.2.1 钢骨混凝土柱

建造工程设计局部采用钢骨混凝土柱，梁钢筋与钢骨混凝土柱的连接及核心区钢筋排布是施工难点之一。利用BIM 技术，以三维可视化的方式进行钢筋优化与施工模拟，确定连接节点，绘制钢骨混凝土柱与梁节点深化设计图，共227个节点，深化图纸681张，深化图纸经原设计单位确认，有效解决上述问题（见图3）。将项目出具钢骨混凝土柱节点深化图反馈于钢结构专业分包单位，利用Tekla 钢结构专业软件进行翻模，出具构件图，进行工厂化加工，编制专项施工方案，严格按照三级交底制度进行安全技术交底，过程管控，严把质量关，确保施工质量，实施效果达到设计要求。利用无人机进行GIS 正射，与BIM 可视化图纸结合，进行钢骨混凝土柱吊点分析，根据实际点位比例进行钢骨混凝土柱吊装施工模拟，确定吊点位置［3］。

4.2.2 屈曲约束支撑

主体结构采用190 个屈曲约束支撑，屈曲约束支撑一般由3个部分组成：核心单元、无粘结构造层与约束单元。在强地震起到耗能，保证主体安全的作用。利用BIM 参数化模型，对预埋件进行准确定位、统计构件数目。

4.2.3 粘滞阻尼器

主体结构采用88套粘滞阻尼器，粘滞阻尼器一般由圆缸、活塞、阻尼介质（硅油）、活塞杆和关节轴承等部分组成。建立BIM 参数化模型，对管理人员和作业人员进行可视化技术交底，提高施工效率。

4.2.4 中庭空洞花架梁施工

在青少年活动中心中庭空洞屋面1-3 轴交M-P轴中庭处，从1～6 层屋面（屋面结构标高为32.4 m）为17 m×17 m 空洞，结构屋面以上5.0 m 为十字花架梁，高度为37.4 m。传统的满堂架施工方法，搭建耗时久、施工难度大、工期长、费用高、安全系数低。考虑将顶部花架梁变更为钢梁，进行吊装，方便施工，经与设计院沟通，由于西侧中间柱横向高度在37.4 m，仅有屋面钢梁及花架梁支撑，若变为钢梁后，侧向刚度难以满足要求，所以考虑在花架梁下搭设钢支撑平台，作为操作空间，提出如下方案：主梁采用两层满足受力要求的工字钢（Ⅰ40b）进行十字叠加搭设，次梁采用普通工字钢（Ⅰ16b）进行搭设（见图4）。此方案满足上部钢结构天窗钢梁的施工，整体安装、分段拆卸方便，提高施工安全系数，降低人工、材料费用（工字钢作为固定资产，可重复利用）。

图4 节点模型及方案模型Fig.4 Node Model and Scheme Model

4.2.5 吊篮施工

结构屋面5.0 m 以上为花架梁，外幕墙吊篮横梁必须跨过花架梁才能满足幕墙施工，利用BIM 技术对吊篮搭设方案进行策划，将各方案转化成三维模型（见图5），直观对比并进行计算，确定最终实施方案，此方案安全系数高，既满足外墙幕墙施工，又满足花架梁和顶部幕墙施工［4］。

图5 方案比选Fig.5 Scheme Comparison

4.3 机电安装BIM创优策划

4.3.1 净高分析

利用BIM技术进行管线综合排布，地下1层4个走廊各有一处2 500 mm 的降板，地下1 层为主要的功能房间和各类电器设备泵房，走廊宽度较窄并且管道密集，技术要求高，排布难度大，西侧走廊最窄处宽度为2 240 mm，最低梁下高度为3 700 mm，管线综合排布后净高为2 200 mm，不能满足吊顶高度要求，优化后净高为2 500 mm，提升300 mm，满足吊顶高度要求［5］。

4.3.2 机电方案优化与实施

与内装饰吊顶标高进行对比，对功能房间管线进行优化，确定最佳方案，并根据现场实际需求出具剖面图，导出CAD图纸，指导现场施工（见图6）。

图6 模型及现场实景Fig.6 Model and Live Scene

4.3.3 管井优化、预留预埋、综合支吊架施工

对管井进行三维模型建立，优化后的管井形象、直观并带有注释数据，方便现场技术人员掌握施工图纸，并根据要求加工支架，进而提高了安装的施工质量。

将机电、土建模型结合，深化一次、二次墙体预留预埋图纸，现场施工按照深化后的图纸进行预留预埋。减少后续施工二次开洞，节省工时和修补材料费用。

综合支架的确定是在管综排布完成后，依据管径的设计尺寸和现场作业面实际尺寸以及国家有关规范和相应图集来确定支架尺寸。根据确定的管线综合排布方案，输出支架加工图、定位图、各专业平面布置图，有效提高现场施工效率，避免返工现象，确保管线敷设一次成优。

利用BIM 模型对槽盒、水管、风管及所有管件进行工程量统计，与商务工程量进行对比，为项目部材料用量进行了良好的管控，避免材料浪费［6］。

4.3.4 装配式机房

在使用BIM 技术三维建模时，按照厂家提供的机械参数进行参数化建模，分割并进行工厂化加工，保证了管件的整体尺寸偏差在误差范围内，有效提高了施工进度和整体安装质量。

在消防水泵房空间优化时，依据CAD设计图纸建立泵房初步模型；项目部与加工厂进行前期会议沟通，确定施工工序、施工注意事项；考虑主体施工的误差，对于主体的墙面、梁、柱、顶板、地面、设备基础逐一进行现场测量，准确定位管线；结合实际材料、设备尺寸参数，完善各类参数化族；根据采集的信息及创建的各参数化族，再结合电气通风管线进行泵房深化建模［7］。

制冷机房通过三维建模后，对冷冻管道进行综合排布，层次分明，阀门高度一致，支架牢固，减震有效，方便厂家加工运输及现场安装，泵组立管采用支柱组合支架，解决不同标高管线难固定的问题，管道支架一次安装到位。

根据管径大小及空间要求结合管道荷载计算，选择支吊架形式和排布方案［8］。

4.4 装饰装修BIM创优策划

4.4.1 地下车库耐磨地面优化

利用BIM 技术对地下车库耐磨混凝土地面分格进行优化，根据柱网轴线进行分格，柱网轴线之间间距为9 000 mm，分格缝间距不大于6 000 mm，因此，分格缝设置于柱网轴线中间部位，分格间距为4 500 mm×4 500 mm；距墙柱边200 mm 设置分格缝与柱分格缝交圈，避免机械设备切割不到墙柱根部，墙柱根部混凝土地面开裂现象。

4.4.2 公共区域创优策划

对卫生间空间尺寸、细部做法进行优化，卫生间吊顶、墙砖、地砖三线对缝，卫生洁具居中，开关高度一致，坚持样板引路，弘扬工匠精神，实现过程精品，质量一次成优。

在楼梯地砖排布策划中，利用BIM 技术进行三维铺砖排布，踏面均分且踢面对缝，线条居中、上下对缝。提高施工质量，减少材料损耗，降低施工成本，提升铺装观感。

对电梯前室空间进行墙面砖、地面砖排布、顶棚设备末端点位优化、精准提量，避免返工。

4.4.3 屋面创优策划

利用BIM 技术对屋面缸砖进行合理排布，整砖铺贴，套色美观，坡向正确，考虑排水顺畅的同时考虑严寒地区明沟消融与不积水，采用黑色缸砖铺贴沟底；针对屋面图案增加了地方、民族与建筑用途的文化元素，针对不同场馆，设计不同寓意的花型图案，既达到美观的效果，又体现了设计的多样性，如图7⒜所示。

图7 优化模型Fig.7 Optimization Model Optimization Model

4.4.4 幕墙施工

利用BIM 技术，对U 型玻璃幕墙的转角处进行三维可视化技术交底，通过相互插接的方式进行连接，解决了边缘整体强度差、遭受恶劣天气边缘容易出现开裂的问题，如图7⒝所示。

5 BIM+应用（无人机GIS技术、5D平台应用）

项目前期利用无人机GIS技术测量复核记录场地内地貌情况，并将测量数据导入软件中，生成地貌模型，协助现场管理人员计算土方开挖情况。

利用GIS 正射与BIM 可视化图纸相结合，对地下车库中的集水坑和电梯井等位置进行复测，辅助地基与基础施工阶段的质量管理。

搭建项目5D 数字平台，可随时上传项目安全、质量问题，可直观的查看问题所处部位、分管负责人和整改进度，并定期输出数据报告图表，提高项目安全质量管理效率。

6 BIMer实施总结再前行

各项目部在应用BIM 技术过程中，以企业总工程师为负责人，建立项目BIM 工作站；结合各类型项目培养“BIM+”人才，不仅培养大量的BIM 工程师，更要加强对BIM 人员工程技术、现场管理复合型人才的培养；将BIM 技术作为一种工具，服务于现场施工，并合理利用其解决项目施工中的重、难点问题；提高项目管理水平，降本增效［9］。

7 结论

综上所述，将BIM 技术应用于渭南市某项目施工全过程，以工程特点、难点、质量目标为基础，研究BIM 技术在主体阶段、机电安装、装饰装修施工过程中的应用。主体阶段进行可视化方案交底，提高施工人员管理效率，保障作业人员作业质量。机电安装阶段进行方案优化，导出CAD 图纸，指导作业人员现场施工。装饰装修阶段，辅助技术相关人员进行创优策划，样板引路，一次成优。同时，加强信息化、数据化人才培养，为以后公建工程BIM 技术应用指导现场施工夯实了基础，助力公建工程高效管理，利用信息化推进企业管理升级，为企业的精细化管理提供数字化支撑［10］。