1 工程概况

　　河南省科技馆新馆建设项目总投资20亿元，总建筑面积约13万m²。该项目高标准的建设目标和智慧建造设计存在以下难点。

　　1)质量、进度、安全管理方面各工种、各专业施工工序穿插较多，施工面积广，筏板及各楼层标高复杂。

　　2)堆场部署及材料管理方面土建、机电、钢结构、幕墙交叉施工，各专业材料堆场、加工车间较多，现场总平面部署难度大。

　　3)整体施工方面基坑深度大、高支模范围广、钢结构施工节点复杂、双层扭转曲面幕墙施工难度大、项目创优标准高。

　　4)钢结构、幕墙深化设计方面钢结构设计线型复杂;钢结构形式较多，有大量劲性骨柱、钢筋-混凝土组合截面;钢骨结构与钢筋连接节点复杂。幕墙铝板表皮造型复杂，且存在尺寸渐变和角度渐变。幕墙为双层扭转生态立面，幕墙完成面距主体结构面较远且不规则，铝板分格不一致，造型复杂，构件加工及空间定位难度大。

　　针对以上施工难题，项目采用BIM技术进行管理与施工进度模拟，引进智慧工地平台辅助现场管理，提高管理水平。利用BIM技术模拟推演各阶段施工部署，保证现场有序高效运转，对现场施工困难部位进行三维可视化动画交底。利用Revit,Tekla,Rhino+GH等软件进行深化设计，使各复杂节点以三维形式进行展示，简单明了。

　　2 BIM平台在项目中的应用

　　2.1 工程管理信息化云平台

　　该项目应用基于BIM技术的设计、施工一体化管理平台，具有以下特点(见图1)。

　　图1 一体化管理平台  

　　1)多方协同，融合项目各参建方。

　　2)定制化服务除平台本身具有多种功能和流程供选择外，还可在服务周期内为客户开发定制不同功能及流程。

　　3)项目管理全方面在平台上实现BIM管理的同时，管理进度、质量、安全、商务、资料、新闻、物料等方面。

　　2.2 项目进度计划管理

　　进度管理是项目管理的核心之一，进度计划管理主要包括设计图纸的交付进度计划、设备材料采购进度计划、建筑安装施工进度计划。在实际进展过程中，可不断更新计划的实际进度，不断总结完成的工作，重新定义后续工作计划。完成进度计划与BIM模型后，关联进度与模型，再对比模型与实际进度，直观管理计划。

　　2.3 设计交付与文档管理

　　所有设计问题可发起问题沟通并提交问题，提交问题包含批注、其他链接或上传新的文档，处理人员在个人问题中心查看问题后，自动定位文档。

　　2.4 施工管理

　　1) BIM模型工程量关联将i TWO或广联达工程量计算结果与施工模拟结果导入系统，可查询构件的工程量和成本信息。

　　2) BIM模型与关键节点计划关联基于互联网浏览器的4D和5D进度模拟，按施工任务关键节点模拟项目进展，可拖动时间条模拟任意时间的施工进展情况。

　　3) BIM模型与施工进度监控关联工程总体WBS任务颜色信息与施工进度完成情况对应模型及WBS任务颜色一致。

　　2.5 质量管理

　　1)技术资料应用构件关联设计文档，方便质量工程师筹划检验方案时查找相关图纸资料。进行现场质量教育时，质量检验工程师不需携带图纸文档，可直接在网上获取组织好的资料。

　　2)检验标准质量工程师根据项目特点和企业工法设置质量标准，质量工程师可设置检验步骤、方法、合格标准。

　　3)质检中心汇总、管理、跟踪所有质量问题。

　　4)问题定位质量工程师通过扫描二维码获得问题设备信息，在模型上快速定位构件。

　　5)问题详情通过扫描构件二维码或手工选择发起质量问题，查看对应质量问题严重性、问题描述，上传现场照片后发给相关责任人，根据现场提交报告查看问题描述、现场照片、现场录像，了解并及时处理问题。

　　6)问题跟踪与反馈相关责任人可反馈问题整改要求和整改结果。

　　原本需2～3d整改完成的问题，本项目平均1d即可完成，问题解决率达94%，较常规项目效率提高近1倍。

　　2.6 安全管理

　　按专业、构件类型组织检查安全内容与标准，使用规定格式的Excel导入后，按照现场情况，随时发起检查内容，所有检查内容及检查问题与当前检查任务相关联。

　　2.7 移动办公

　　创建手机APP,APP界面由个人工作台、项目列表、文档管理组成，与智能管理平台共享数据，做到移动办公，随时反馈工作任务与项目计划进度，掌握项目动态。

　　1)移动端个人工作台展示用户需要处理的预警信息、设计任务、校审流程、质量问题等，充分利用移动端快速、便捷的操作方式帮助执行人员提高办公效率。

　　2)项目列表展示项目管理者所管辖的项目，进入项目空间可查看基本信息、概况、组成人员、进度、质量问题等，帮助项目管理者随时了解项目进展信息。

　　3)文档管理用户可通过移动端快速、方便查找项目资料、设计图纸等，并可进行图纸预览，及时了解项目最新版本图纸信息。

　　对于待办事项，平台会随时指派任务和需要协作的相关事项，提醒任务执行人和相关责任人，然后执行人在平台上反馈信息，发起人可随时查看反馈信息。

　　2.8 平台优势

　　1)资料在线管理统一管理工程图纸、模型、资料。

　　2)三维虚拟建造使BIM技术应用与施工全过程相结合。

　　3)全程实时监控透明化管理进度、质量、安全、成本。

　　4)数据分析处理让海量信息大数据分析处理辅助工程。

　　5)整体协同工作让复杂的过程进行平台流程集约化管理。

　　3 BIM技术在施工中的应用

　　3.1 土建BIM技术应用

　　通过BIM模拟建造技术，从设计源头出发，还原设计意图，减少设计错误，优化施工方案，实现可视化技术交底，有利于把控现场各环节(见图2)。利用各专业已搭建模型，深化分析节点及做法，保证复杂节点可视化定制加工。施工总平面部署如图3所示。

　　图2 土建BIM模型  

　　图3 施工总平面部署  

　　运用BIM技术结合施工要求，合理规划项目临建设施和场区道路，依照模型准确还原建设。

　　3.2 机电安装BIM技术应用

　　利用BIM技术综合调整各专业管线，避免管线碰撞，不仅减少现场返工浪费，且整洁美观。

　　根据不同功能性房间对空间高度要求的不同，调整完管线后分析每层净高。

　　综合调整管线后对各专业进行深化出图，并交由设计院确认盖章，用于指导现场施工。

　　机电管线BIM模型包含地上暖通、地上给排水、地上电气、地下暖通、地下给排水、地下电气专业。

　　3.3 钢结构BIM技术应用

　　本工程钢结构空间复杂，利用BIM模型进行设计可做到准确无误，利于各环节管理。利用软件搭建完模型整体后提交给设计院审核，可对深化优化进行分析确定，审核完成后导出CAD图纸进行加工制作，对于复杂节点也能进行可视化定制加工。

　　利用BIM技术对施工方案进行模拟选择的方法如下:利用施工模拟确定方案;通过受力验算后，验证施工方案;施工过程中进行动态监控，确保方案执行。

　　针对大量异形曲面幕墙钢支撑，先通过深化设计与受力分析确定分片安装的模式，再利用BIM技术对幕墙钢支撑施工流程进行模拟。

　　中庭连廊采用有限空间整体吊装逆作业进行施工，先拼装胎架，再拼装2,3层及屋脊桁架，最后依次按照屋脊、3层、2层的顺序进行整体提升。

　　3.4 幕墙BIM技术应用

　　本工程幕墙为扭转立面双层幕墙设计，空间定位复杂，且翻转铝板数量占比大、尺寸多、角度多，支撑框架加工复杂，采用Rhino+GH进行深化设计。

　　通过Rhino+GH参数化分析不同生态系统翻转区域板块，根据设计和建筑师的要求，对不同角度范围进行归并。通过Rhino+GH参数化分析翻转区域板块的角度，统计数量后，导出表格，以满足设计分析需求。

　　通过对比分析翻转区域的划分，改变3mm厚阳极氧化铝板+内层玻璃幕墙的翻转范围。

　　3.5 BIM图纸审查

　　利用BIM技术合并土建与钢结构、钢结构与机电模型，进行专业与专业间的碰撞，对比CAD与Revit模型及各专业模型间的碰撞检查后，累计提出10 227条各类问题，其中土建专业335条，机电专业9 845条，幕墙专业47条。在深化设计阶段发现问题，为材料加工、现场施工的顺利推进提供保障，避免返工、拆改，提升整体品质。

　　对主体钢结构与土建模型进行碰撞检测，发现46处碰撞并及时进行调整，确定解决方案后在BIM模型中进行重新深化。

　　利用BIM技术综合调整各专业管线，避免管线碰撞，减少现场返工浪费，且整洁美观。

　　4 BIM创新应用

　　建设过程中，根据创新驱动、技术先行的理念，采用沙盘+LED大屏同步投影、VR虚拟现实等创新技术设立智慧展厅展示科技馆的科技感与智能化。

　　将计算机上存放的交底文件上传至平台后生成二维码，进行现场粘贴。工人可随时扫码查看并生成查看记录，以便后台人员统计交底覆盖情况，实现信息移动共享。

　　通过3D打印机，选择性打印BIM模型，将建筑物以实体模型进行展示。使用三维扫描仪采集建筑物实际数据，再将数据反馈给模型，找出施工偏差后，及时采取措施进行纠偏。

　　5 结语

　　该项目利用BIM技术进行管理，提高管理水平，通过准确完成施工中的各小节点，保证工期，可快速发现、整改、排除安全隐患，提高施工质量。采用基于BIM技术的设计-施工一体化管理平台，通过定制化服务，满足各方需求，同时集合各参建方为一体，共同管理本工程质量、安全、进度、BIM、新闻、资料、商务等方面。利用三维虚拟建造，使BIM技术结合施工全过程，实现全程实时监控，让进度、质量、安全、成本实现透明化管理。通过数据分析处理，让信息大数据分析处理辅助施工。通过以上手段，形成整体协同工作，使复杂的过程在该平台上实现流程集约化管理。

　　BIM技术的应用对建筑施工，尤其是复杂大型公建项目意义重大，优化管理模式后可解决诸多施工难题，且经济和社会效益显著。