1 工程概況
1.1 項目簡介
重慶來福士廣場位於兩江匯流的朝天門，由世界知名建築大師摩西·薩夫迪設計，由新加坡凱德集團投資，總建築面積超過113萬㎡。
該項目由8座修長塔樓+商業裙樓+300m長空中水晶連廊組成，是一個集住宅、辦公樓、商場、服務公寓、酒店、餐飲會所為一體的城市綜合體，設置了地下停車場、地鐵站、公交中轉站和碼頭。
1.2 工程重難點分析
1.2.1 樁基類型及數量
總數：1532根，其中裙樓1401根，塔樓131根；人工挖孔樁：432根，機械旋挖樁：1109根（其中抗滑樁156根）。裙樓：最小樁徑1.0m，最大樁徑2.6m（擴大頭5.3m）；塔樓：最小樁徑1.8m（擴大頭2.45m），最大樁徑5.8m（擴大頭9.4m）。
1.2.2 結構形式複雜、抗震性能強
塔樓採用型鋼混凝土結構，結構體系由核心筒+外框柱+腰桁架+伸臂剛架。空中連廊採用全鋼結構。鋼結構體量大，總重量約為8萬t。應用部位廣，用於裙房、8個塔樓、空中連廊。
圖3 抗震結構體系
圖4 空中連廊
空中連廊跨越並支撐於T2、T3S、T4S、T5塔樓的屋頂，長300m、寬30m，距離裙樓屋面層高度約190m，總建築面積約9000m²，總重量達4萬t。在T4N與T4S塔樓之間有一條約20m寬的連橋與酒店區域相連，T3N與T3S塔樓之間有一窄連橋與住宅區域相連。空中連廊主要建築功能有室內外景觀區、溫泉及泳池區、全日餐廳及特色餐廳區、酒店大堂區、室內外酒吧及派對區、及兩端懸挑的玻璃觀景平臺區。
圖5 連廊結構柱桁架結構
2 BIM組織與應用環境
2.1 BIM應用目標
BIM技術在本項目準備全生命週期使用BIM技術進行項目管理。設計階段採用BIM技術進行設計階段的碰撞檢查，儘量減少施工階段的圖紙問題。施工階段採用BIM技術進行全方位管控，各專業間協調儘量做到無信息孤島。新型總承包管理下BIM專業間協同，減少專業間碰撞，減少返工，儘可能減少浪費。準確的施工BIM模型為項目後期運維做準備。
2.2 BIM實施方案
BIM實施策劃中，明確項目各專業間BIM分工及職責；建模標準中統一BIM協同原點，規定項目BIM文件命名規則、架構、顏色、信息、規劃標準、軟件標準，明確問題報告格式及交付標準等。項目實施初期，總包組織業主、設計顧問及進場的分包單位制定項目施工階段的BIM實施流程標準，並形成相應的協同會議制度。
圖6 BIM施工階段實施路線
2.3 BIM團隊組織
圖7 BIM團隊組織架構
2.4 BIM軟硬件環境
圖8 軟硬件環境
3 BIM技術應用
3.1 BIM模型構建
3.1.1 基點、標高和單位
《RCCQ總包BIM執行方案》中規定了BIM模型的基點、標高。各分包商在施工深化設計過程中需嚴格遵守。
各分包單位施工深化模型需使用項目統一的軸網、標高的模板文件，模板文件為Revit和AutoCAD格式，各分包導入模板文件需使用“原點-原點”方式。
3.1.2 原點
地庫、裙房：1/3-F。
T1256：各自軸網的X1與B的交點。
T3N：X1-Y2。
T3S：X1-C。
T4N：X1-Y2。
T4S：X1-C。
3.1.3 標高
地庫、裙房：絕對標高。
塔樓：相對標高（相差228400mm）。
3.1.4 單位
所有施工深化設計模型均應使用統一的單位與度量制。默認的項目單位為mm（帶2位小數），用於顯示臨時尺寸精度。標註尺寸樣式默認為mm，帶0位小數。
3.2 BIM應用情況
3.2.1 基於BIM的技術管理
（1）施工圖審核及優化。我司在設計階段提前介入開展圖紙審核工作。利用BIM模型直觀可視化的優點，對設計院提供的施工圖審核並優化。目前審查圖紙及模型350餘份，主要問題2000餘項；提出優化建議700餘項。
（2）施工圖深化設計。項目採用Revit軟件結合鋼結構tekla軟件進行土建複雜鋼筋節點深化設計。使用Revit軟件將勁性鋼結構複雜節點的tekla模型導出的IFC鏈接後，進行鋼筋連接深化。對於不能穿過的鋼筋深化套筒或連接板等連接方式。深化完成後將審核通過後的複雜鋼筋節點對現場管理人員及工人進行交底，確保深化的複雜鋼筋節點能夠順利實施。
圖9 複雜樑柱節點鋼筋深化
使用Revit軟件針對項目複雜的塔樓坑中坑深化設計，將深化後的BIM模型對現場的工人進行技術交底，保障現場深基坑開挖過程中的標高控制及施工安全。使用Revit mep對項目機電進行了主體結構預留預埋深化設計，將深化過程的暖通、電氣、給排水等專業的管線進行管線綜合排布，發現問題及時進行專業間的溝通及協調，將最新協調完成後的綜合排布深化出具深化設計圖紙指導現場施工。
圖10 機電深化設計預留預埋
項目採用tekla軟件對項目塔樓、裙樓及空中連廊的鋼結構進行設計及深化出圖。將並將具體複雜施工節點進行細化並導入Midas軟件中進行結構應力應變複核。將複核合格後的結果及深化設計模型通過項目雲管理平臺中的工作流發送至結構顧問ARUP處進行深化，深化通過後的深化設計模型用於指導工廠進行項目鋼結構構件的預製加工。
圖11 鋼結構深化設計
幕牆方面使用犀牛進行點窗節點深化、弧形風帆鋁板幕牆建模深化及空中連廊螺旋異性曲面幕牆整體的深化設計並出圖，將出具的料單及加工圖紙直接輸入到設備機床上進行現場幕牆邊框的加工及製作。
圖12 幕牆深化設計
複雜施工方案分析模擬。本工程結構複雜，施工難度大，對技術方案要求高。為滿足現場施工需要，項目利用Revit、navisworks及3D max等BIM軟件對複雜的施工方案進行精細化建模。並通過navisworks軟件進行查看討論，將討論得到的初步結果進行施工預模擬或施工預建造的實施。將實施過程中發現的問題及時進行反饋並修正，將預實施方案最優化避免實施過程中的安全及質量問題，從而提高了技術方案的深度及可實施性。
圖13 施工方案模擬
3.2.2 基於BIM的進度及總平面管理
（1）基於BIM的進度考核管控。利用BIM模型結合項目P6進度管理軟件，分階段進行現場施工4D模擬。首先，階段性地通過P6將實施過程先鋒線預警的進度計劃進行提取，將提取後的進度計劃關鍵節點作為4D模擬的重點監控對象。項目BIM建模初期按照現場的總平面分區對模型進行分區建立，4D模型過程中使用相關的BIM軟件按照分區模型對應的進度節點進行關聯，檢查無誤後進行4D模擬，模擬過程中發現進度滯後的節點進行追蹤並及時進行修正糾偏。將最終的進度節點及時反饋現場並採取相應的管理措施避免進度的滯後，保證項目進度目標的實現。
圖14（1）施工 4D模擬
（2）BIM+航拍的總平面管理。本工程場地狹小，場平佈置異常困難。項目將無人機拍攝的高清視頻及圖片，通過ContextCapture軟件建立現場的實際總平模型BIM模型。與原有總平BIM模型對比並及時調整，根據現場實際情況及時進行調整，保障總平管理的科學性。
項目航拍無人機，在航拍過程中可以儘量做到安全排查無死角。對現場高處臨邊、懸挑架結構外立面、大型設備尖端部危險區域等盲區進行監控。通過航拍無人機的高清攝像頭將設置的畫面實時傳輸到地面，可進行多角度拍照或視頻錄製，從而實現了現場全過程、全方位、全覆蓋安全監管。
圖15 BIM+航拍輔助現場總平管理
3.2.3 基於BIM的物資管理
利用Revit模型使用isBIM算量軟件，按照樓層統計每次需澆築區域內牆、柱、梁、板各標號的混凝土用量。為項目物資部提供混凝土採購清單。當澆築完成後將BIM統計的混凝土與商務、現場實際工程算量進行三方算量對比分析，發現混凝土使用過程中的問題，供項目部對砼用量進行管控。目前已完成30萬m³，三方算量差別在3%以內，目前技術部混凝土用量統計已全部使用BIM模型自動統計，效率得到提高的同時加強了項目部對於混凝土使用過程中的管控，儘量做到混凝土物資的精細化管理。
圖16 BIM算混凝土量三方對比分析
3.2.4 基於BIM的質量面管理
（1）三維技術交底提升施工質量。利用BIM技術對細部構造的精細建模，定製施工的樣板引路系統。並在現場佈置觸摸顯示屏，用於現場進行三維技術交底，指導現場施工，減少質量通病的發生。
（2）模型輕量化應用。項目將BIM模型進行輕量優化並上傳至雲端，利用移動端進行現場構件對比查看。通過模型生成的二維碼信息直接與現場實體結構進行關聯。通過掃描二維碼，定位樑柱在模型中的位置，查看澆築信息及施工班組進行輔助質量管控。
3.2.5 基於BIM的安全管理
（1）安全逃生模擬。工程地庫及裙樓空間大，結構複雜。為保障人員安全，項目通過Revit+navisworks軟件提前模擬施工現場逃生路線，並根據模擬後的最優化路線在現場進行標識指引。
（2）臨邊洞口識別預警。項目結構施工階段，現場臨邊洞口眾多，安全風險大。項目採用Revit結合項目的安全識別軟件對項目模型提前進行安全臨邊位置模擬分析。確定臨邊洞口等安全隱患的位置，並對現場進行安全交底，合理部署，有效的避免安全隱患。
圖17 臨邊洞口識別預警
3.2.6 基於BIM的項目雲端管理
項目根據工程需要與廣聯達合作開發了重慶來福士項目協同管理雲平臺。項目雲平臺主要用於項目過程中BIM數據管理、圖紙管理、工作資料管理、工程建設信息大數據協同共享。並與業主使用的aconex項目管理平臺對接，協同其他參建單位工作，提升了項目的管理效率。
圖18 項目雲端管理平臺
3.2.7 基於BIM的創新性應用
（1）基於BIM模板智能放樣配模系統。公司以項目為依託，進行施工模板BIM放樣系統開發。該系統是通過Revit進行的二次開發，可以通過項目已建成的Revit梁、柱、牆板模型直接進行識別生成施工模板Revit模型。施工模板檢查無誤後直接可以生成配模裝配圖圖紙及料表，指導現場施工節約項目成本。
圖19 基於BIM模板智能放樣配模系統
（2）BIM結合三維掃描實測。項目對主體結構進行三維掃描，直接在形成的點雲數據模型中測量特徵點距離、樓層淨高，並與全站儀測量數據對比分析。將分析的出的結果進行總結提煉，為項目實施後的質量檢查提供實際依據。
項目還通過點雲數據與BIM結構模型進行結構偏差、樓層淨高分析。並及時將調整BIM模型為施工模型。將修訂後的結構BIM施工模型提供給安裝、幕牆及裝飾裝修作為下道工序施工的數據基礎。
圖20 BIM結合三維掃描實測實測
（3）基於BIM的標準化施工樣板引路系統。利用BIM技術對細部構造的精細建模，定製施工的樣板引路系統。並在現場佈置觸摸顯示屏，用於現場進行三維技術交底，指導現場施工，減少質量通病的發生。
圖21 基於BIM的標準化施工樣板引路系統
（4）BIM+3D打印技術應用。項目獨特的風帆造型及超高空超長空中連廊的建築設計，導致了項目的主體結構異常複雜。項目存在大量的勁性鋼結構混凝土結構複雜節點，為了複雜節點在施工過程中的順利實施。項目通過Revit及tekla進行結構建模，將導出的模型按照1:5等比例縮放導入到3D打印機中進行復雜節點模型打印。項目將複雜伸臂組合桁架等複雜部位3D打印的節點討論及論證施工工序，最終解決工序安裝等複雜難題。加強了項目實施過程中技術指導深度，同時提高了現場實施過程中的工效，避免了返工的情況的發生。
圖22 伸臂桁架3D打印模型
（5）基於BIM的VR技術應用。VR技術把模型模擬仿真後再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界。帶上VR眼鏡，工程師就能以真實的比例對建築模型進行觀察。項目場地較為狹窄，不便於設立安全教育體驗館，項目為了提高現場工人的安全教育，針對項目一些重大危險源進行模擬，對現場工人進行VR教育。同時利用VR良好的交互性能，將項目複雜的樣板進行Revit建模，利用VR進行施工樣板質量教育。從而提高了現場施工安全及施工質量。
圖23 基於BIM的VR技術質量樣板教育
3.3 BIM應用效果
3.3.1 深基坑圖紙優化
通過BIM建模後與業主及設計顧問進行溝通，優化4棟塔樓深基坑設計。將大放坡開完變更為垂直支護開挖，減少土方開挖工程量3150m³，節約3125m³混凝土及124t鋼筋，減少資源浪費。
3.3.2 觀景天橋鋼結構設計優化
通過Tekla BIM軟件結合觀景天橋建築功能，優化觀景天橋次桁架截面尺寸及複雜節點的連接方式。優化觀景天橋總用鋼量的2.5%，節約鋼材225t。
3.3.3 安裝管線綜合優化預留預埋
土建、機電安裝提交的模型，導入文件Navisworks中，進行碰撞檢查無問題後，出具管線綜合預留圖紙。與原結構預留圖紙對比減少二次開洞345處，減少現場返工的同時降低因錯誤下料及返工造成的材料損耗。
3.3.4 BIM指導現場施工模板放樣
項目採用BIM模板配模系統出具的模板放樣圖紙，指導現場模板放樣施工。節約項目總模板用量34萬㎡的8%，減少損耗材料，節約資源。
3.3.5 總平面佈置方案對比優選
將施工現場場地、道路、堆場以及塔吊等施工機械的佈置科學模擬佈置。以滿足現場施工需要，提高施工效率為原則進行總平優化。在樁基施工階段優化ZSL380塔吊佈置1臺。
3.3.6 管線綜合管線優化排布
將專業系統管線進行綜合排布，減少現場管線碰撞和返工，提高工作效率，節省工期；並通過優化空間，為業主爭取了車位等結構空中優化。
4 總結及展望
4.1 BIM應用創新點
4.1.1 基於BIM模板智能放樣配模系統
公司以項目為依託，進行施工模板BIM放樣系統開發。該系統利用原有BIM施工模型智能生成施工模板BIM模型，並出具配模裝配圖圖紙及料表，指導現場施工節約項目成本。
4.1.2 BIM結合三維掃描實測
通過三維激光掃描儀快速獲取施工現場空間點雲數據，對比BIM結構模型，使用軟件快速檢查施工結果與設計偏差，對其進行相關分析並得出結論。
4.1.3 基於BIM的標準化施工樣板引路系統
該系統包含三維施工樣板、複雜方案及施工工藝三維技術交底等。該系統裝配在現場可觸摸電腦上，用於現場技術交底，指導現場施工，減少質量通病的發生。
4.1.4 BIM+3D打印技術應用
項目通過BIM+3D打印技術的結合應用，解決了很多的複雜節點施工過程中的工序安裝難題。
4.1.5 基於BIM的VR技術應用
VR技術把模型模擬仿真後再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界。帶上VR眼鏡，工程師就能以真實的比例對建築模型進行觀察。項目利用VR進行施工樣板及安全體驗教育。
4.2 BIM實施的經驗教訓
建議設計階段使用BIM設計，將設計模型直接傳遞到施工階段，減少信息傳遞過程中的遺漏。同時也需要施工單位使用BIM過程中儘量全員參與，保證BIM交流過程中的信息通暢。項目BIM實施之前，做好項目BIM實施策劃。項目BIM實施過程中先易後難，先實施點，以點帶面逐漸鋪開。最終將讓BIM在實施過程中落地。
參考文獻
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