BIM技术在某学校EPC工程总承包项目中的应用

引用文献:

向敏 刘振. BIM技术在某学校EPC工程总承包项目中的应用[J]. 城市住宅,2019,49(7).

. Application of BIM Technology in EPC General Contracting Project of Some School[J]. build,2019,49(7).

作者:向敏 刘振
单位:天津市建筑设计院总承包事业部BIM工程技术中心
摘要:天津市某高等院校的基础实验实训中心和留学生与教师公寓项目采取设计牵头的EPC工程总承包模式。为提升EPC工程总承包管理水平, 在投标、设计、实施、竣工交付过程中开展全过程BIM技术应用, 通过模型构建和方案优化, 项目管理水平、质量、安全及进度得到提升, 实现智能化建造。
关键词:BIM EPC工程总承包 全生命周期 应用价值

 

1 项目概况

项目位于天津市某高等院校内,建设内容包括基础实验实训中心和留学生与教师公寓2栋建筑,地上最高5层,总建筑面积约5.13万m2。其中,基础实验实训中心建筑面积1.93万m2,留学生与教师公寓建筑面积3.2万m2, BIM模型如图1, 2所示。该项目采用设计牵头的EPC工程总承包模式,涵盖设计、施工、采购、竣工交付等全过程,中标单位为天津市建筑设计院,施工由该设计企业分包实施。

图1 基础实验实训中心BIM模型

图1 基础实验实训中心BIM模型

 

图2 留学生与教师公寓BIM模型

图2 留学生与教师公寓BIM模型

 

在项目实施前,该设计企业已开展BIM技术应用约5年,积累了大量设计、施工的BIM技术应用经验,并成立BIM技术中心进行相关标准、课题研究和项目实践工作。

在该项目建设过程中,为更好地实现设计、采购和施工的协同,并更高效、科学、透明地开展EPC工程总承包建设工作,工程总承包单位积极开展BIM技术应用实践,创新性地将BIM技术与EPC项目管理融合应用于项目的全生命周期。

2 BIM技术应用目标

拟全过程开展BIM技术应用,提升EPC工程总承包管理精细化、信息化与标准化管理水平和能力,实现信息化、智能化建造,为建设方提供三维可视化竣工运维BIM模型,同时为后续EPC工程总承包项目全面普及BIM技术应用积累更多经验。

3 BIM技术策划

在EPC工程总承包管理策划阶段,根据项目BIM技术应用目标,结合本项目技术特点及EPC工程总承包模式管理特点,对项目各阶段的BIM应用进行策划,以实现BIM应用与工程总承包管理的关联与结合。

本项目工期紧、任务重,为尽可能减少推进的阻力和对各参建单位既有工作流程的影响,项目选用二维设计+BIM技术应用模式。

本项目BIM技术采用由工程总承包项目总监全面负责,由工程总承包企业BIM技术中心统一组织实施,统一监督、协调管理,并直接承担具体的BIM技术应用,各设计、施工参建单位全面配合的模式。BIM技术应用工作从投标准备开始,在设计阶段采用伴随式工作机制同步开展BIM技术应用,在施工建造阶段选用BIM-5D管理平台进行工程总承包管理角度的信息化管理。各阶段BIM应用要点如下。

3.1 投标阶段

投标阶段主要配合完成项目总体策划中关于BIM技术工作的部分,主要配合完成投标文件中BIM技术章节的编写、投标完成基础模型创建(含建筑、结构、机电、场布、施工组织措施等)、基于BIM的经济目标分析和优化、基于BIM的施工技术措施分析和优化(如施工组织设计动画和图片、重点部位施工方案模拟动画和图片等)及基于BIM的细部节点补充图纸等。

3.2 设计阶段

3.2.1 工作目标

通过运用BIM技术三维可视化等优势,优化、细化、深化二维设计,及时高效地将设计成果传递给施工管理团队,并结合施工管理要求,补充三维模型,同时运用BIM技术进行工程量统计,为成本部门提供信息,提高精确度及精准度,规避实施阶段二次变更及超预算情况的出现。

3.2.2 工作内容

中标后及时进行需求调研,进一步完善BIM策划并细化设计阶段BIM技术应用清单。在方案规划审批后,根据设计进度同步创建BIM设计模型;配合设计完成第一阶段管线综合(非零碰撞、主要管线路由位置的综合);提供吊顶标高报告、图纸检查报告、碰撞检测与分析报告;模型校审提出功能及空间、结构体系、机电系统等设计优化建议;提供BIM工程量清单;创建施工场地布置三维模型;提供NW或其他文件格式的漫游成果文件。

3.2.3 保障措施

1)进度管理合理安排BIM技术人员,制定每日工作安排进度计划表,并制定统一规范的建模标准、模型交换标准及模型维护方案,BIM经理要每天进行工作进度验收,定期组织会议,并进行内部模型审查。

2)版本管理需对图纸及设计材料进行信息录入,包括记录各专业图纸版本、设计文件收发日期等,形成图纸和模型台账,确保模型与最新版图纸的一致性和关联性。

3)问题反馈图纸优化的建议或疑问应以书面形式出具相应报告,宜提供参考解决方案,及时反馈给设计经理,重要复杂问题或节点应组织专题会议分析讨论。

3.3 实施阶段

3.3.1 工作目标

随着工程建设逐渐深入,持续完善整体BIM实施组织团队、BIM模型信息及技术应用,通过基于BIM技术的项目精细化管理,实现项目进度、质量、安全、成本等工程目标。

3.3.2 工作内容

项目施工建造实施阶段主要BIM工作内容包括:根据施工建造需深化施工现场临时设施模型、土建专业深化模型(如按流水段拆分模型、补充结构预留预埋图、吊顶标高图、综合天花图、四面墙体图、砌体排模等)、机电专业深化模型(如补充断面图等)、5D平台信息更新和维护、工程量统计、重难点和复杂部位施工模拟、重点房间使用功能模拟,并按设计变更修改模型,最终提交竣工模型。

3.3.3 保障措施

1)信息反馈若施工单位发现施工现场和BIM模型或设计图纸出现误差或与设计图纸不符等情况应及时反馈,BIM技术团队和设计团队应及时核对,并形成书面文档。

2)模型审核各分包单位深化模型应由总承包BIM技术团队审核,必须保证总体BIM模型与各专业分包模型统一。

3)成果管理实施阶段,除模型和图纸外,还要重点关注与BIM技术应用有关的文档类成果文件交付,如本期BIM工作内容、本期交付的BIM模型和应用成果、本期接收BIM指令或要求的执行情况、下期BIM工作计划等。

4 BIM技术应用

4.1 设计阶段

4.1.1 环境资料收集

采用无人机航拍技术,收集项目所在地周边的地形、景观、交通、水系、植被等环境资料,为设计优化和全模型整合提供技术支持。

依据校方提供的整个校区的室外管网现状资料,绘制整个校区的室外管网现状BIM模型,为室外管网设计提供技术支持。

4.1.2 方案分析

采用三维分析软件,对已有建筑方案进行性能分析,为后续优化设计和深化设计提供科学依据,确保设计的合理性和使用的经济性与舒适性。

通过BIM模型和三维分析软件的分析计算,留学生与教师公寓项目在太阳辐射、建筑外窗外表面风压、场地风环境、室内自然通风等方面均满足相关要求(见图3~6),可继续深化设计。但受建筑形体和朝向的影响,1层食堂自然采光环境不佳,需重点深化设计和优化(见图7)。

4.1.3 空间分析和优化

借助BIM技术,在三维空间进行分析,对建筑进行反复剖切,可减少在二维设计中易被忽略的细节部分,提升设计精细化,提高空间利用率,楼梯深化设计如图8所示。

4.1.4 专业协同优化

在设计初期对走廊等管线密集位置进行管线综合,预估并分配吊顶空间。在设计过程中,采用BIM方式进行全专业协同设计,改变传统设计流程,提前进行管线综合,设计过程中及时发现并避免交叉碰撞,减少后期工作量。

4.1.5 补充施工图

在常规施工图要求的基础上,对图纸表述不清或涉及跨层、升降板、孔洞预留等复杂区域问题,采用BIM三维图纸形式补充出图,发挥三维显示较二维图纸更清晰的优势(见图9)。同时将设计模型作为交付成果,一并向后续阶段传递,后续相关工作可基于模型讨论,实时测量及更精确掌握建筑物的尺寸和空间信息。

图3 太阳辐射模拟

图3 太阳辐射模拟

 

图4 建筑立面外压分析

图4 建筑立面外压分析

 

图5 风环境模拟

图5 风环境模拟

 

图6 室内自然通风分析

图6 室内自然通风分析

 

图7 室内自然采光分析

图7 室内自然采光分析

 

图8 楼梯深化设计

图8 楼梯深化设计

 

4.1.6 施工图BIM算量

基于已有BIM模型,根据项目管理要求出具相应的工程量清单,为概算部门提供工程量等信息,完善概算准确度,减少漏项和漏量。

4.2 施工阶段

4.2.1 设计模型拆分

施工阶段根据设计阶段BIM模型数据,按照施工建设需求对模型进行整理、拆分、深化,梳理施工所需的模型资源(见图10)。

4.2.2 施工模型输入

为满足建设过程的精确模拟需求,在BIM模型中补充施工建设所需的附属构件,如塔式起重机、人货电梯等。

4.2.3 施工进度模拟

用BIM模型模拟施工进度方案,并结合成本控制进行对比。寻找最佳施工进度计划,以便更严密地组织施工,缩短施工周期,降低成本。

4.2.4 复杂难点模拟

利用BIM模型模拟高支模搭建过程,作为技术施工交底,有效提升交底效率,也能更好地指导施工(见图11)。

 

图1 0 留学生与教师公寓设计模型拆分

图1 0 留学生与教师公寓设计模型拆分

 

4.2.5 施工安全优化

在BIM模型中加入安全防护策略方案,使模型对施工节点安全防护指导更精细。

4.2.6 机电专业深化与优化

管线综合贯穿深化设计全过程,通过BIM进行管综协调和讨论,并找出BIM工作量增加和BIM价值最大化之间的平衡点,逐步优化管综管理过程,提高管综效果(见图12)。

4.2.7 施工信息录入

利用设计阶段BIM模型数据,按照施工建设实际情况,收集图纸数据等技术资料,对模型进行修改、深化,最终形成竣工BIM模型(见图13)。

4.2.8 BIM-5D管控

本项目通过搭建BIM-5D平台进行成本、进度、质量、安全可视化管控,实现BIM模型的多端口(网页端、计算机端、手机端)浏览,及时准确定位施工问题点,提高解决问题效率。

基于BIM-5D平台的进度管理,采用分区分段进度计划管控模式,保持与现场实际进度的一致性与匹配性,并及时对出现延迟的进度进行不同颜色的预警。同时,在每周生产会前将本周实际完成情况与计划完成情况运用BIM三维可视化方式进行演示,增强项目部对进度计划的认识。自BIM-5D管理平台进度计划管控上线以来,为项目部主动完成进度计划预警4次,提升了进度计划管控效率。

基于BIM-5D平台的质量、安全管理方面,可将现场质量、安全等问题实时上传至云平台,及时进行汇总和跟踪,形成永久性可追溯记录,并在BIM周报上进行通报,强化各参建方的管理意识(见图14)。

4.3 竣工交付阶段

通过该项目持续性的BIM技术应用,在各参建单位的共同努力下,形成该项目的BIM技术应用竣工交付模型,并向使用单位进行验收和移交。

图1 1 利用BIM模型模拟高支模搭建过程

图1 1 利用BIM模型模拟高支模搭建过程

 

图1 2 机电管线综合与优化

图1 2 机电管线综合与优化

 

图1 3 施工建造阶段施工信息录入

图1 3 施工建造阶段施工信息录入

 

5 总结与展望

本项目通过BIM技术的应用,促进了设计、采购和施工的全面协同,项目各管理者的协同、共享、合作效率进一步提高;实现精装修、机电等专项设计与施工的无缝对接,减少了返工和拆改;促进了物料周转,总体材料累计节约率达10%;并提高工作效率,加快施工进度;同时也积累了EPC工程总承包项目的BIM技术应用经验,提高各参建方对于BIM技术应用的认同度。

BIM技术是总承包管理精细化的利刃,通过科学合理地运用BIM技术,EPC项目管理将会更精细、直观、从容和自信。

图1 4 基于BIM-5D平台的质量安全管理

图1 4 基于BIM-5D平台的质量安全管理

 

 

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