●ＢＩＭ：建筑走向智造·案例应用与探索 ＢＩＭ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＥＷ ＡＩＲＰＯＲＴ ＴＥＲＭＩＮＡＬ（ＣＯＲＥ ＡＲＥＡ） ＰＲＯＪＥＣＴ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ 北京新机场航站楼（核心区）项目施工Ｂ Ｉ Ｍ应用 撰文严巍张可嘉北京城建集团有限责任公司 ［严巍］ 北京城建集团有限责任公司Ｂ［Ｍ中心主任中国建筑学会施工分会 Ｍ 专业委员会委员 ＢＩＭ高级规划师，高级工程师主持包｛舌扎京新饥场、 通卅｛行政副中心市政管廊工程７标段 中关村资奉大厦、亚投行总部 Ｂ标段、国家速 骨馆项目等多个重点建设Ｉ页目的Ｂ【Ｍ实施工作 ［张可嘉］ １ｂ京城建集圃有限责任公司ＢＩＭ中心副主任，中国建筑学会施工分会 －ＢＩＭ专业委员会委员 ＲｉＭ高缎规划师 主持包括北京新机塌、通Ｊ ｉ 行政副中心市政篱廊丁程，标段、中关村资本大厘、亚投行总部Ｂ标段、 国家速滑馆项Ｉ 等多个重点建设项目的Ｂ｛Ｍ宴施工作 １项目概况 １．１项目基本信息 北京新机场航站区项目是以航站楼为核心、多个配套项目共同组成的大型建筑综合体，项目总建筑面积约１４３￣ｉｍ ．属于国家重点 工程（图１）。其中，航站楼及换乘中心核心区工程建筑面积约６０￣－ｍ ．为现浇钢筋混凝土框架结构，造型变化多样，施工人员众多． 对施工技术与管理的要求较高，需引进新技术协助项目施工． ．１．２项目难点 （１）建筑最大跨度南．ｔＬ￣３６０多米．东西为５６Ｏ多米，结构超大超长，施工作业流水段多，施工部署及技术质量控制风险大。 ．（２）上下混凝土结构被隔震系统分开。节点处理非常复杂，对制定技术方案和把控技术交底细节提出了挑战。 （３】钢结构的竖向支撑柱形式多样，包括Ｃ型柱、简柱、幕墙柱托等，且位于不同楼层，不能同时安装，需要与屋面钢网架结构 连接，安装难度大。 （４）屋面钢网架结构本身造型变化大，与竖向钢支撑Ｃ型柱相连，造成屋面钢网架结构及室内天花复杂多变，安装难度大。 （５）机电系统复杂，机电设计施工圈过程调整量大，深化设计过程中涉及专业众多，各系统覆盖面广，交互点多、协同工作量 大，可能会为项目施工过程中的协同工作翟下隐患。 （６）参与单位多，参与施工人员高峰期预计超过８ ０００人，可能会造成现场施工管理混乱等问题。 １．３应用目标 为了配合集团公司ＢＩＭ技术推广应用的总体规划，在本项目ＢＩＭ技术应用中，要达到两个目的：第一，解决项目本身管理过程中的 问题；第二，验证和积累ＢＩＭ应用方法，为后续类似项目的应用提供经验。在此之前，集团已经在多个房建项目上应用了ＢＩＭ技术，对 于房建项目的建模方法、建模标准、项目应用方法等已有一定的积累，在本项目的ＢＩＭ应用中确定了如下四个目标。 （１）项目技术管理：根据项目特点进行施工部署和技术质量控制，制定技术方案和把控技术交底时的难点细节，精准安装多造型 钢结构，进行项目协同管理及现场施工管理等。 （２）ＢＩＭ人才培养：培养建模人才和ＢＩＭ５Ｄ平台应用人才。 （３）ＢＩＭ应用方法总结与验证：ＢＩＭ建模标准的优化以及项目部各管理岗利用ＢＩＭ５Ｄ平台进行项目管理的方法总结。 （４）新技术应用的探索：ＧＮＳＳ全球卫星定付系统 维测量系统、大跨度钢网架构件物流管理系统等 ２ ＢｌＭ应用方案 ２．１ ＢＩＭ应用内容 针对以上项目特点，本工程ＢＩＭ技术主要应用于项目管理、方案模拟、商务管理、动态营 理、预制加丁和深化设计六方面（图２） 具体内容包手舌：１）对钢骨混凝士结构施］＿Ｔ艺、隔震 支座施ＴＴ艺、临时钢栈道方案等技术难点进行ＢｌＭ模拟；２）基于ＢＩＭ模型，通过应用ＢＩＭ５Ｄ管 理平台对项目进度、质量、安全、成本和物料进行精确、高效的管理；３）通过将Ｂ Ｍ技术与三纬 扫描技术、放样机器人、物联网等信息技术结合，提高Ｔ 信息化管理水平 ２．２ ＢＩＭ应用策划 （１）前期标准制定：在ＢｌＭ实施前期要制定相关技术标准，包捅《ＢｌＭ模型管理标；ｆ；－－》 《ＢＩＭ技术应用实施方案》《土建模型标准指南》《ＢｌＭ建模工作流程》《机电建模标带指南》 《机电三终深化设计方案》等 （２）模型创建及实施方案：本Ｔ稃ＢｌＭ建模和ＢｌＭ实施采取项目部自施与ＢｌＭ业务分包相结 合的方式主要的ＢＩＭ业务分工按施工区域分为四块，￣Ｉ］ＡＬ区、ＢＬ区、ＡＲ区、ＢＲ区（图３） （３）人才培养方案：建模人才的培养以北京城建集团ＢｌＭ中心和ＣＣＤ『、比目鱼咨询公司等 合作为主，模型应用的人才培养以广联达公司为主 Ｉ‘＋， １人ｌ十迥 认／］采： 艮佰ＤＩＩＶＩ：｝ 肥口 只１４－ｘＩ 甘／ｘ甘犬ｒＤＩＩＶＩ，ｒ目六 人ｌ１＿Ｉ：ｂｊ Ｊ月Ｂ 寸＾ ＇以 口 ｉｒＨ—雌ｌ Ｉ 列软件。 （５）咨询服务方案：广联达公司协助项目部进行模型验收．并对原有的建模标准提出改进意见； 现场实施咨询服务，培训项目部各相关岗位利用ＢＩＭ５Ｄ平台进行现场管理。北京比目鱼工程咨询有限公 司为ＡＲ区提供全专业建模，并对原有的建模标准提出改进意见。ＣＣＤＩ悉地国际为ＢＲ区提供全专业建 模，并对原有的建模标准提出改进意见。 ２．３ ＢＩＭ组织介绍 本项目的ＢＩＭ组织及各自分工如下（图４）：１）项目经理为ＢＩＭ应用主管领导，负责统筹协调本项 目ＢＩＭ应用资源，确定ＢＩＭ应用目标；２）组建以ＢＩＭ主管为核心的Ｂ１Ｍ团队．负责制定ＢＩＭ总体实施方 针：３）北京城建集团有限责任公司ＢＩＭ中心负责ＡＬ区和ＢＬ区全专业建模及ＢＩＭ应用实施；４）北京比目 鱼工程咨询有限公司负责ＡＲ区全专业建模及ＢＩＭ应用实旋；５）ＣＣＤＩ悉地国际负责ＢＲ区全专业建模及 ＢＩＭ应用实施；６）广联达科技股份有限公司负责配合ＢＩＭ模型后期应用及ＢＩＭ５Ｄ应用和培训；７）所有 进场的专业分包单位均配有专业ＢＩＭ技术人员，负责配合总包单位的ＢＩＭ实施。 ３实施过程 ３．１ ＢＩＭ应用准备 （１）模型创建：模型的创建涵盖“建模标准交底一模型创建一模型验收一建模标准的调整”等一 系列流程。创建的内容包括基于ＢＩＭ的建筑模型、结构模型、机电模型、钢网架屋盖模型、幕墙模型、 地表模型、土方模型、边坡模型、桩基模型等（图５）。 （２）Ｒｅｖｉｔ、Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ、Ｍａｇｉｃａｄ、Ｆｕｚｏｒ、Ｌｕｍｉｏｎ、ＢＩＭ５Ｄ等专业应用软件的培训 ３．２ ＢＩＭ应用过程 ３＿２．１ ＢｌＭ与技术管理的结合 （１）模型的应用 基于创建完成的土方模型、边坡模型和桩基模型，对地质条件进行模拟和分析，计算土方开挖工 差算量．土方开挖量２７０万ｍ。’，进行节点做法可视化交底．实现了８ ２７５｝Ｅ桩基的精细化管理，将ＢＩＭ模 型作为技术交底动画制作和ＢＩＭ管理平台应用的基础数据。 （２）创建Ｒｅｖｉｔ￣口族文件及相应的标注族文件 利用Ｒｅｖｉｔ建族工具，创建了二次结构洞口及标注自动生成族文件，大大减少了标注的工作量，并 避免了由于人为失误导致的标注错误的发生Ｉ图６）。 （３）钢骨混凝土结构施工做法动态模拟 本工程钢骨混凝土结构具有体量大、分布广、结构复杂、种类多等特点，用钢量达１万余吨．且与 混凝土结构大直径钢筋连接错综复杂 在施工准备阶段，深化设计人员利用ＢｌＭ技术对钢骨混凝土结构 表１软件选取方案 软件名称 功能用途 备注 Ａｕｔｏｄｅｓｋ １．１ Ｒｅｖｉｉ 模型绘制、出图 Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ 进度及施工方案模拟 广联达ＢｌＭ５Ｄ 进度、质量、安全、成本管控 广联达ＧＣＬ 工程算量 Ｍａｇｉｃａｄ 综合支吊架设计 Ａｕｔｏｄｅｓｋ ＡｕｔｏＣＡＤ 二维图纸处理 ￡要软伺 ＭＳＴ 建模软件建立空间模型 ＸＳＴＥＥＬ 节点建模 ＡＮＳＹＳ、ＳＡＰ 节点有限元计算 ＭＩＤＡＳ 结构整体变形计算 ３ＤＭＡＸ 施工过程的模拟 橄榄山快模 快速建立深化模型 Ｌｕｍｉｏｎ 动画制作 辅助软件 Ｆｕｚｏｒ 动画浏览 和钢筋进行放样模拟。在钢结构加工阶段，利用ＢｌＭ模型完成钢骨开孔和钢筋连接器的焊接工作，并形成完善的 墨－ 深化设计方案以指导现场施二ｒ（图７）一 （４）隔震支座施工工艺模拟 利用ＢＩＭ技术对隔震支座施工所需的近２Ｏ道工序进行工艺模拟．以提高技术交底的准确性、一致性，同时 加深施工人员对复杂施工节点的理解程度，缩短工序交底的时间 ．本工程共计使用隔震支座１ １５６套，建成后将 成为世界上最大的单体隔震建筑，而如此大面积、大规模地使用超大直径隔震支座，在国内外尚属首例 （５）临时钢栈道实施方案模拟 本项目首次将钢栈道应用于超大平面的建筑施工过程中，用于解决深槽区关键部位塔吊吊次不足的问题 在方案策划阶段，工程的难点是结构设计、位置选择和使用方式，体现钢栈道经济性的关键要素是优化设计和 节约材料 在策划和实施过程中，充分利用ＢｌＭ技术的可视化和可计算性的优点进行多套方案的对比，对钢栈道的生 根形式、构件选择、支撑体系以及运输车辆在运行中的受力情况等进行了详细的模拟和验算 利用ＢｌＭ技术进行 的方案模拟对最终的决策起到了至关重要的作用（图８） （６）钢结构方案模拟 运用ＭＳＴ ＸＳＴＥＥＬ、ＳＡＰ、ＡＮＳＹＳ、ＭＩＤＡＳ、３ＤＭＡＸ等专业软件建立钢结构模型及进行有限元计算，并 对结构整体变形进行计算和施工过程模拟（图９） ３－２．２ ＢＩＭ技术与现场管理的结合 现场管理采用基于云平台共享的ＢＩＭ５Ｄ管理平台，能够实现ＰＣ端、网页端、移动端协同应用（图１０） 以 ＢＩＭ平台为核心，集成土建、钢筋、机电、钢构、幕墙等模型，并关联施工过程中的进度、成本、质量、安全、 物料等信息，为项目进度、成本管控、物料管理等提供数据支持，协助管理人员进行有效决策和精细管理，从 而达到项目无纸化办公、减少施工变更、缩短项目工期、控制项目成本、提升项目质量等目的 此外，通过Ｒｅｖｉｔ模型的ＧＦＣ接口导八算量软件可以直接生成算量模型，避免重复建模，提高各专 算量效率（图１１）。 （１）基于ＢＩＭ模型的流水段管理：对现场施工进度、各类构件完成情况进行精确管理。 （２）基于ＢＩＭ的物料提取：将模型直接导入到ＢＩＭ５Ｄ平台，软件会根据操作者所选的条件自动生 土建专业和机电专业的物资计划需求表，并提交物资采购部门进行采购（图１２）。 （３）进度及资金资源曲线分析：通过将ＢＩＭ模型与项目进度计划相关联，可以直观地掌握工程进 情况，还可以利用ＢＩＭ软件进行工程资金、资源曲线分析，实现对施工进度的精细化管理（图１３）。 （４）质量安全管理 １】责任明确：质量安全问题可在ＢＩＭ模型上直接定位，问题责任单位和整改期限清晰明确，为工 结算和奖惩决策提供了准确的记录数据。 ２）多媒体资料清晰直观：除可以输入文本信息外，该平台还支持手机拍照并将图片文件实时上 ，更加直观地反映现场质量问题。 ３）移动端实时管理：通过移动端采集信息，能够实时记录问题、下发和查看整改通知单、实时跟 整改状态，方便追溯和复查质量问题。 ４）模型轻量化：通过先进的图形平台技术，将各专业软件创建的模型在ＢＩＭ平台中转换成统一的 据格式．极大地提升了大模型的显示及加载效率，缩短了手机端模型的加载时间，并降低了软件对手 硬件设备的要求，使得现场质量安全工程师利用手机进行质量安全问题管理更加便捷高效，质量安全 理实时性大幅提高。 （５）桩基础专项应用：对桩基施工的每区段、每个桩、每道工序进行进展监控，并通过数据平台 行多维度分析，包括总体进展、各区段进展及各工序、各队伍的进展分析。在模型平台中， “正常开 ”、 “延时开始”、 “正常完成”、 “延时完成”等状态均以不同颜色显示，并附有实际和计划工程 对比图，能够快捷直观地展示各个部位的施工进展，实时掌握工程量变化情况（图１４）。通过移动端 台，能够即时发布桩基施工进展情况和施工偏差检查结果。第一时间通报偏差责任单位，并可对比计 与实际情况以及工序完成情况，从而实现管理的高效一胜和记录的准确性。 ２．３ ＢＩＭ与其他新技术的结合 （１】３Ｄ扫描与测量设备的结合应用 本工程土方开挖量约２７０￣ｍ。。，利用三维扫描设备对基坑进行扫描，形成点云文件，经专业软件 换后形成模型，与基坑的设计图模型进行比对，准确计算出土方开挖量的差值，由此及时调整开挖工 ，有效避免重复作业。在基础底板和结构施工阶段，引进ＧＰＳ与ＧＮＳＳ全球卫星定位系统进行测量控 ，并采用全站仪对基坑进行高精度测量 通过这些技术的综合应用，仅用两名人员就能够完成全场区 键测量线的放线工作，大大提高了工作效率（图１５）。 （２）放样机器人与３Ｄ扫描的结合应用 本工程首次采用基于放样机器人和三维测量的空间放样测设技术．实现了大型复杂钢结构准确的空 放样测设 （３）钢构件物流管理系统 针对大跨度钢网架中６３ ４５Ｏ根屋盖钢结构杆件和１２ ３００个焊接球，研发了以Ｂ１Ｍ模型、数据库及 维码为核心的物流管理系统，实现了ＢＩＭ技术与物联网技术的高效结合以及构件管控的精准化和高效 ｌ＿Ｉ Ｉ‘ｌ＿誓 桩 擎电璺 呼 曼 誓恐 ： 一一 Ｅ量三＝’ ＿：： 叠●ｃ 墨 一 三 １ ■■■■■－ ． 兰三兰 ＿．■■■ 嚣 ●Ｏ Ｏ Ｏ ｅ 童§｜＿‘ 圈—墨圈 ｉ”＿ …－ ■啊 …●ｌ………■ ■融圈● 化 ￣＋９ｉ－，还研发了移动端手机ＡＰＰ，实时显示所有构件的状态信息，把控项目的实际进度，从 而适时调整计划。同时，手机ＡＰＰ可！，ＪＡｇ录生产全过程中的各类影像资料．通过ＢｌＭ模型清晰展 现构件到场和安装进度，实时显示各阶段构件的到场数量（图１ ６） ４ ＢｌＭ应用效果总结 ４．１项目实际应用问题的应用效果总结 （１）利用ＢｌＭ技术对超大超长结构工程临时运输钢栈道进行建模、方案布置模拟及方案比 选，快速高效地解决了钢栈道的结构设计、使用方式、位置选择等技术难点．船决了深槽区无法 用塔吊进行物料运输的难题，通过优化设计节约了材料，降低了投资费用，最终保证了物料运输 的高效完成 （２）利用Ｂ１Ｍ技术对隔震支座进行建模，并对近２Ｏ道施工工序进行模拟，更加直观地 检验工序设置的科学性和合理性，缩短了技术交底的时间，保证了施工质量和施工工序的统 性 （３）在钢结构工程中，利用ＢＩＭ技术进行施丁方案模拟，并将ＢＩＭ技术与三维扫描及物联 网技术相结合，解决了钢结构施工部署和技术方案的确定、物料加工情况的跟踪及到场安装进度 的实时检查等技术难题，提高了钢结构工程管控的精细化程度和管理效能 （４）利用ＢＩＭ技术进行机电系统的深化设计．通过创建各类族文件，实现二次洞１：３标注自 动生成，减少二次结构洞口标注工作量８０％以上 ．利用Ｒｅｖｉｔ软件直接出图，缩短出图时间７０％以 上；在正式施ｌＩ¨前，发现机电专业图纸问题及管线碰撞，现场等待技术问题解决的时间缩短６０％ 以上：通过合理化的管线排布，提高机电专业施工效率１０％～１５％ （５）利用ＢＩＭ５Ｄ管理平台对项目的技术、进度、质量、安全进行管理，将管理信息传递效 率提高１５％～２０％，决策效率提升１Ｏ％以上；通过ＢＩＭ５Ｄ平台基于模型直接生成标准化物资提取 单，打印后由物资人员直接签字确认即可生效，减少物资人员手动填写表格的丁作量，物资提料 所用时间减少１５％～２０％ （６）明确数据使用需求．．在创建模型之前，首先明确模型数据使用需求，并根据需求建立 模型创建标准，以保证模型一次创建完成而无需二次修改或重建。 （７）利用好Ｒｅｖｉｔ族文件 、通过将各类洞口、标注、图框和目录制作成参数化的族，可以大 大减少出图时的重复性操作和人为错误，提高出图文件的标准化、统一化程度 通过视图样板文 件和共享参数的建立与传递，提高多方协同作业的效率，并保证其标准的～致性，在由众多参与 方协同工作的深化设计中发挥出ＢＩＭ技术在协同方面的更大价值。 ４．２ ＢｌＭ应用方法总结 （１）制定ＢｌＭ模型标准及管理方法，包括钢栈道的建模标准、ＢｌＭ模型管理标准、Ｂ『Ｍ技术 应用实施方案、土建模型标准指南、ＢＩＭ建模工作流程、机电建模标准指南、机电三维深化设计 方案等（图１７） ． （２）制定ＢｌＭ技术实施制度，包括ＢＩＭ］－作管理方案、ＢＩＭ例会制度、质量管理体系、文件 会签制度，为ＢＩＭ实施提供制度保证 ４．３ ＢＩＭ人才培养总结 本工程在策划Ｂ１Ｍ实施方案之初，就将ＢＩＭ人才培养作为最重要的内容之一，并贯穿ＢｌＭ实 施过程的始终 按照专业设置和软件种类对各专业人员进行了各项软件的学习培训，并通过与项 目实践相结合，采用以解决实际软件操作问题为主要目标的针对性较强的专项培训，提高ＢｌＭ人 员的软件水平以及利用ＢＩＭ技术解决实际工程问题的能力 通过该项目，我们培养出近１００名能 够掌握ＢＩＭ基本技术的人员．为项目部和企业Ｉ￣ＢＩＭ实施提供了人员储备（表２） ＢＩＭ人才培养 功能 软件名称 培养人员数量 建模 Ｒｅｖｉｌ ２５ 模型综合、碰撞检查 Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ ２５ Ｂ ＪＭ管理 广联达Ｂ ＪＭ５Ｄ ＢｌＭ商务算量 广联达ＧＣＬ 动画制作 Ｆｕｚｏｒ 机电支吊架建模 Ｍａｑｉｃａｄ １２ 三维扫描及放样机器人 天宝 ｄ ５结语 北京新机场航站楼（核心区）工程将ＢＩＭ技术与建造技术、项目管理和信息化技术高度融合，也体现出同时期ＢＩ ｎ 支术发展的主要特征——ＢｌＭ技术在建筑业中正在向更深、更广的层面融合，从而解决建造和管理的问题（图１８）． ｉ 罱“全国建设工程ＢＩＭ大赛”施］ 卜重要的示范案例。载入ＢＩＭ技 ＩＩ｝ 图
