雄安市民服务中心项目是雄安新区建设的首个工程项目, 该项目位于河北省保定市容城县东部, 占地面积24.24万m², 总建筑面积10.54万m², 主要由7栋2~5层的钢框架及1栋3层的钢结构集成房屋组成, 最大建筑高度15.50m, 如图1所示。

该项目于2017年12月7日开工, 2018年3月28日竣工, 工期仅有112d且跨越冬季及春节;项目建设内容除了8个单体建筑外, 还包括综合管廊、地源热泵、海绵城市、智慧园区等内容。工期紧、任务重、业态多是本项目的主要特点。

该项目创造了新的投资运营模式, 采用的是国内首例联合投资人模式 (united investment partner, 简称UIP模式) , 由中海地产集团有限公司、中建三局集团有限公司、中国中建设计集团有限公司、中建投资基金管理 (北京) 有限公司组成中建联合体中标后成为项目的联合投资人, 负责项目的“投资、施工、运营和基金管理一体化”全产业链运作。

UIP模式下, 中选人和发包人是平等的有限合伙人, 其核心是通过对基金的运行, 解决项目的投资、建设、运营、移交的资金需求。最终发包人到期回收建筑产品和权益, 中选人则在双方合作期限内通过收取租金收入、配套服务收入等其他收入获得合理回报。在此过程中, 基金本身也可通过提供资金支持及增值服务等方式引入企业入驻项目并获取收益。

在UIP模式下, 联合投资人中含有设计单位、施工单位、运营单位。各家单位各司其职, 充分使自己在项目建设运营过程中所充当的角色发挥最大的专业能力, 盈亏共担, 因此能整合最为广泛和优质的企业资源, 实现高标准建设的目标。打破了“投资人不管建设、建设者不去使用”的传统。设计与施工的优劣将直接影响运营的投入与收益回报。这就要求承包方站在建筑的全生命周期去考虑项目, 责任心和全局观必须提升, 全面统筹、合理规划、高标准执行。

联合投资人独特的投资、设计、施工、运营一体化模式, 对投资人有很强的吸引力。且通过对投标人资质的要求和限定, 形成联合体中标的必然结果, 确保了中标人的能力可以覆盖投资、建设全过程, 不会出现明显短板。

雄安市民服务中心采用UIP模式, 实现资源快速整合, 短时间内为联合设计、施工、采购、运营各个阶段的工作提供了大量的解决方案。而且在时空都严格受限的情况下, 实现高效决策、方案最优的全过程管理, 安全平稳地完成了建设任务。

本项目响应雄安建设数字城市的要求, 制定的全生命周期BIM应用的目标, 在项目的设计阶段、施工阶段、运维阶段均开展BIM运用。同时, 得益于UIP的合作模式, SPV公司由设计方、施工方、运营方组成, 统筹协调项目的BIM工作。各方不仅仅站在考虑己方的角度考虑本阶段的BIM应用, 同时也站在合作共赢的角度开展BIM的建筑全生命周期应用合作, 如图3所示。

另外, 由于本项目业态多, SPV公司更倾向选择自带“设计-施工-运营”能力的专项分包, 承担项目的部分特定任务, 该分包的设计、施工、运营可在SPV的协调下由项目设计方、施工方、运营方代管。如本项目的地源热泵, 由专项分包承担“设计-施工-运营”, 其BIM应用由项目设计方、施工方、运营方进行阶段性管理。

本项目开工前, SPV公司牵头制定了项目《BIM实施导则》, 对模型原点、坐标、命名规则、模型精度等制定统一标准, 同时制定设计阶段、施工阶段、运维阶段的BIM应用内容。设计方、施工方、运营方据此开展己方BIM应用, SPV公司汇集各方需求并调整BIM工作内容。

项目设计方依据SPV公司制定的《BIM实施导则》开展BIM辅助设计、建筑性能模拟等方面的应用。BIM辅助设计工作流程如图4所示。

本项目设计方通过CBIM协同设计平台, 实现短期内项目各单体建筑的高效建模 (见图5) 。

项目利用BIM进行自然采光模拟、室外风环境模拟辅助方案设计。通过模拟, 调整建筑布局、饰面材料、围护结构的可见光透射比等, 改善室内自然采光效果;调整通风口位置、尺寸、建筑布局等改善室内流场分布情况, 并引导室内气流组织有效地通风换气, 改善室内舒适情况。

在UIP模式下, 设计单位的BIM模型经SPV公司审核后传递到施工总承包单位, 施工总承包单位负责统筹施工阶段的BIM应用。根据SPV公司的要求, 项目施工方开展了BIM辅助深化设计、基于BIM的智慧建造、碰撞检查、进度模拟、三维激光扫描、VR等应用, 另外施工方为了保证施工进度, 大量使用基于BIM的预制加工技术, 提高了施工速度。

在设计BIM模型的基础上进行施工模型的深化与应用。施工阶段向上承接设计BIM模型, 向下在合并施工过程数据后向运维传递, 在整个全生命周期中起到重要作用。施工阶段的BIM应用以模型制作与信息集成为基本主线;以基于BIM的施工项目管理和信息化拓展承包应用为辅助。施工阶段BIM管理应用流程如图6所示。

雄安市民服务中心项目在项目开工时就引入云筑智联智慧工地平台, 辅助项目进行进度、劳务、质量、安全等方面的管理。项目配合平台的开发单位, 利用BIM模型辅助进行进度、质量、安全管理。

项目智慧工地平台将计划进度的每项任务与BIM模型挂接, 数据整体集成进智慧工地平台。每项任务的实际起始时间由管理人员现场录入, 平台将任务的完成情况与计划进度进行对比, 对滞后的任务进行预警, 如图7所示。

项目基于BIM的进度管理最显著的特点是将计划进度借助BIM模型进行可视化, 任务的起始时间可以由管理人员动态管理。

管理人员在现场巡查时发现现场的质量问题、安全问题可以通过APP分别录入平台的质量、安全管理模块。质量问题、安全问题的物理位置与BIM模型进行匹配, 在BIM模型的相应部位标记问题锚点, 点击锚点图标就可以查看问题描述。平台实现了对质量、安全问题的分类统计分析, 也提醒管理人员对质量、安全问题的跟踪处理。

项目基于BIM的质量、安全管理, 最大优势是借助BIM模型实现了传统的质量、安全问题的三维可视化, 立体直观。基于BIM的进度、质量、安全管理提高了项目信息化水平和现场的管理水平。

本项目钢结构约1.1万t, 全部采用Tekla深化后在工厂进行加工, 运至现场进行安装, 提高了施工效率。

本工程建立了机电设备安装数字化预制加工基地, 设置办公及展示区、VR展示区、原材料堆放区、半成品堆放区、生产加工区等区域, 占地面积3 000m², 配置全套PDSOFT加工分解软件, 运用精度500级BIM技术建模, 具备图纸自动生成、材料统计生成、碰撞检查、消隐处理及管路等级生成等功能。对风管、C型钢支架、预制构件、预制泵组、预制管组在场地内进行加工, 相比传统工作模式下减少对现场工人能力的依赖、规避人为误差、降低废品率, 保证机电模型与现场机电管线的高度一致, 提高施工质量和可观赏性, 极大降低人力成本, 提高材料利用率, 加快机电安装进度。

本项目企业临时办公区建筑面积3.3万m², 全部采用钢结构模块化集成房屋。在工厂里建立建筑、结构、水、暖、电、精装各个专业的BIM模型, 实现构件标准化、节点设计标准化、户型标准化, 所有构件均在工厂生产、质检、组装, 如图8所示。

项目大量使用预制化结构、部品和模块化房屋, 大大提高了施工效率, 是项目能在112d内完成施工的重要因素。

在UIP模式下, 施工方在项目竣工后, 施工单位将BIM模型移交SPV, SPV审核合格后交由运营方开展运维应用。

雄安市民服务中心项目运维阶段采用中国建筑自主研发的SOP-BIM运维管理平台, 实现运维期间对整个园区的智慧运维管理, 如图9所示。

雄安市民服务中心项目通过SOP-BIM运维管理平台, 配合智能传感设备, 对园区的人车流量、温湿度、设备运行及保养维修情况、房屋空置率、物业工单、水电能耗、停车场使用情况等实现智慧运营管理。

BIM系统在用户管理模块, 既服务于利用设备的客户, 也服务于设备管理者。为客户提供需要的建筑信息, 最显著的作用是可以将人员信息、岗位与建筑位置坐标进行联合。考虑利用BIM数据库的管理系统可以根据区域划分信息调配员工, 有利于人员管理和人员的责任制, 并且可以加强客户的设施管理参与度, 记录反馈信息, 对财务规划和空间规划都有极大的潜在价值。

整个运行管理系统以设备管理为主, 是BIM技术应用的关键。将BIM应用到设备设施运行管理中, BIM技术的参数化特征可以为设备成本周期等运算活动提供便捷。可以将建筑设备和设施的历史数据和位置数据相关联, 减少重复录入信息和错漏概率, 提供3D可视化的设备空间视图, 降低问题发现的难题, 提高预防性维护的可能, 如图10所示。

建筑能耗管理主要是针对水、电、燃气等资源消耗的管理。对于整个园区, 要保证其在整个运维阶段的正常运转, 其产生的能耗是个很庞大的数字, 如果缺少有效的能耗管理, 可能出现资源浪费现象, 对业主及运维方将造成不可忽视的损失。BIM技术结合智能数据采集设备 (如智能电表、智能水表、智能燃气表等) , 依托工程数据库及云平台技术, 可以定时查看能耗的消耗情况, 帮助业主实现能耗的高效管理, 节约运营成本, 提高收益。

在UIP模式下, SPV公司站在整个项目全生命周期效益最大化的角度考虑本项目的专项设计, 更倾向于选择自带“设计-施工-运营”的专项分包完成项目的专项内容。

以本项目的地源热泵系统为例, 项目因地制宜地利用了容城本地丰富的地源。选择由经验丰富的清洁能源分包完成地源热泵系统的设计、施工及后期的运营维护。同时委托SPV公司下属的设计方、施工方、运营方对清洁能源分包进行阶段性管理, 如图11所示。

项目清洁能源分包设计阶段就建立BIM模型, 该模型在施工阶段不断优化、细化, 最终依照竣工模型开发运维管理系统。

UIP模式打破了“投资人不管建设、建设者不去使用”的传统。设计与施工的优劣将直接影响运营的投入与收益回报。设计方、施工方、运营方站在项目全生命周期效益最大化的角度去开展BIM应用。该模式下BIM应用的主要优势体现在以下方面。

1) 项目公司对于设计、施工、运营方BIM工作进行统筹, 统一标准, 协调各方的利益诉求。

2) 项目公司更倾向于选择具备“设计-施工-运营”能力的专项分包完成项目部分专项内容, 以期在建筑全生命周期内达到最大效益。

3) 设计方、施工方、运营方比传统模式协作更紧密。

UIP模式对于各BIM团队是提升沟通效率、革新运维方式的有效选择, 随着未来更多项目的实施和已有工程的总结, UIP模式下BIM技术所带来的价值会进一步凸显。