工程建设BIM应用大赛参赛成果报告

1、工程建设BIM应用大赛参赛成果报告一、成果概况1.1 单位简介 北京金港机场建设有限责任公司始建于一九八三年，其前身为海军机场工程建设局，一九九五年更名为金港机场工程建设局，一九九九年底按照党中央军委关于“军队不再从事经营活动”的指示精神正式移交北京市。二OO一年六月改制为北京金港机场建设有限责任公司。 金港公司现拥有各类管理人员1680人，其中高级工程师96人，一级建造师72人，设计工程师26人，造价工程师18人。在全国设有十个分公司， 金港建设拥有房屋建筑工程施工总承包、市政公用工程施工总承包壹级资质及钢结构、机电设备安装、装修装饰等五个专业承包壹级资质，并且同时拥有装饰工程设计甲级资质和

2、中华人民共和国对外承包经营资质。1.2 工程项目简介 2011年2月，北京金港建设承接了华晨宝马汽车有限公司在沈阳铁西新建厂房的外场工程。该工程是由德国宝马集团投入巨资建设的跨国性高标准项目，该工程场地大、工期紧、任务重、业主要求严格，交叉作业多，其施工复杂度及施工难度是其他工程项目上少见的。图1 华晨宝马新工厂鸟瞰图 宝马铁西新工厂项目占地为1.5公里×1.5公里共200多万平方米。其中的外场工程包括200万m2场区内除主厂房、办公楼等单体外的各种管线、道路、绿化等项目。整个外场项目中的管线包括电气（通常供电、应急供电、弱电）、排水（雨水、应急雨水、污水）、给水、热水、消防、喷淋、

3、天然气、压缩空气等十余个系统的管线。各种管线总长数十万米，全部采用地埋。而在电气、排水系统里，又分别含有近500个电气检查井和1000个排水检查井。图2 电气检查井施工 图3 排水检查井施工图4 各系统管线施工1.3 采用BIM技术的原因 本工程管线错综复杂，材料种类众多。在项目实施的技术准备阶段，有如下几个问题需解决：1） 项目中的1500个电气、排水检查井，按尺寸、形状共分为20余种，均为预制或现浇的混凝土井。而由于与每个井的连接管道规格、数量均不相同，所以每两个井之间都是不一样的，每个井都需要一个详图。在预制或施工前，完成这1500个检查井的详图设计是一个巨大的工程量。2） 整个项目中包

4、含有12个系统的管线。各种管线错综复杂。而在设计院的施工蓝图中，各个系统的管线是由不同专业的工程师分别设计的，而且所有的图纸仅用平面布置表示。在他们之间，是否存在交叉冲突的情况，如果不进行三维实体放样，是很难发现的。图5 各系统管线施工3） 项目中所有管线总共长度超过50万米，直径从50mm到2000mm，材料包括HDPE管、波纹管、镀锌管、不锈钢管以及各种弯头、三通、变径等各种管件。而作为一个国际项目，大部分管材都需要进口或定制，订货周期长，所以必须在项目开始时就要准确地统计出各种材料的用量、使用时间、使用区域等信息。基于以上技术难点，我方决定把工程定位于BIM技术运用模式。并且注重各个信息

5、的采集及共享，以便及时获取准确的信息确保模型的准确性，减少不必要的工作。1.4 团队介绍 承接该项目后，金港建设成立了以公司副总工胡松博士带队的BIM团队，成员包括项目部中涵盖机电、工程、技术等部门的骨干。如下表：姓名职务资格主要职责胡松分公司副总经理项目部总工工学博士/高工一级注册结构工程师一级建造师负责软件的构架、编制开发、调试姬小平项目机电部经理高工/一级建造师负责BIM开发时的机电专业技术徐亚军项目机电部副经理工程师冯东坡项目技术部经理工程师负责数据输入、图形模板的绘制，程序调试胡含宇项目工程部副经理工程师1.5 BIM应用情况（1）软件的选择 目前BIM应用中所使用的软件非常多，其中

6、建模大部分为3维建模软件。由于软件的普及性原因，除Autocad外，其他的三维软件一般不为施工单位人员熟悉。而且，如前所述，本项目中需完成的详图、三维建模工作量巨大，又都不是标准的构件、节点，无法利用某些带有标准节点库的建模软件。如果采用Microstation或Revit等软件手工绘制，工作量是巨大的。最终，我们决定采用二次开发技术，根据本项目的具体情况，自行编制程序完成上述工作。1、电缆检查井 2、穿墙套管 3、电缆保护管 4、井盖板、5、带齿C型槽 6、接地端子图6 电缆检查井三维模型图本项目的BIM技术二次开发，主要采用Visual Basic语言，其中包括Autocad和Excel中

7、的VBA应用。在半个月的时间里完成了程序的编制、调试、运行，完成了所有的详图深化和三维管线建模。并在以后发生设计变更时，只是修改几个输入参数，就能快速的重新完成所有工作，绘制新的详图和三维模型。（2）应用内容A）电缆检查井的详图二次开发500个电缆检查井均为矩形的钢筋混凝土井。根据几何尺寸的不同分成10种型号。图5为某检查井的示意图。需要在详图中表现出井的编号、型号（几何尺寸）、各面的穿墙套管的数量、布置以及各面的带齿C型槽的布置（带齿C型槽用于固定井内的电缆托臂）。可以说，500个检查井的这些信息都是不同的。而设计院提供的施工图，基本上就只有一张总平面布置图和几个典型节点。因此，考虑施工需要

8、，每个检查井都需完成单独的制作详图。每个检查井的详图中需要表达的信息众多，而且井的数量巨大，完全靠手工输入这些信息并绘制详图，短时间内是不可能完成的，而且极易出错。而通过自编程序，采用参数化绘图，能够非常清晰快捷地完成这项任务。1、编号 2、井的型号 3、每个面上的穿墙套管信息4、制作方式 5、所在区域图7 电缆检查井的属性块总体思路是：首先在总平面图中每个井的位置插入代表电缆检查井的属性块（图7）。在这个属性块里，各个属性包含了电缆检查井的几乎所有初始信息。将这些信息集成在一个属性块里，可以方便绘图人员绘图、修改，同时也非常直观地便于专业工程师进行校对检查。比如，某一段电缆保护管的数量改变，

9、我们只需在总平面图上找到这段电缆保护管两端的检查井，修改属性块里面相应的参数（属性），重新运行程序后可以很快得到新版的井详图。电缆检查井属性块内的属性不光包括了井的产品信息，而且包含了一些现场施工时所需的信息，具体包括：1） 编号 系统类型 轴线号 序列号图8 检查井编号规则作为国际著名的汽车制造厂商的甲方，在世界各地建有多个制造基地。所有这些制造基地的工程内容都有统一的规则。如项目中所有的检查井都有统一的编号规则。每个检查井的编号含有系统、位置的信息，非常科学（图8），也便于以后维护。2） 井的型号井的型号通过属性块的名字来反映，不同型号的井采用不同名字的属性块。3） 每个面上的穿墙套管信息

10、包括预埋穿墙套管的直径、排数、列数、底标高4） 制作方式这个属性可以反映这个检查井是预制还是现场现浇，通过这个属性可以知道这个井的图纸是应该下发给预制厂还是现场施工队。5） 所在区域现场施工时按甲方交地时间和施工顺序划分成了许多不规则区域，通过这个属性，可以知道该井是属于哪个施工区域，便于在各区域施工前将该区域内的所有井的图纸集中归纳，而不用从500多张图纸内手工挑选。属性块的设置为程序提供了所需的数据输入，程序在读取数据后，自动完成后续的分析、绘图工作，最后生成所有的制作详图及电子统计表格，包括：1） 自动编号属性块输入中不用人工对井进行编号。井的编号里含有井所在轴线位置的信息，在cad制图

11、时，由于平面图非常大，要手工给每个检查井编号，在视图平移时，非常容易弄混轴线编号。程序通过读取检查井的位置坐标，可计算出其紧邻的右方和下方的轴线号。采用程序计算，编号非常迅速而且避免了手工出错2） 自动计算并绘制C型槽的长度在属性块里并没有各个面的C型槽的信息。这个是由程序根据每个检查井所有预埋套管的最大和最小标高差，按照一定的原则自动计算来确定的。3） 自动计算并绘制接地端子的布置同样，按照保护角原则，程序自动计算每个面上防雷接地端子的布置。4） 自动导出井的位置信息在程序运行后，能将所有井的坐标自动导出到电子表格，以便现场放样。B） 排水检查井的详图二次开发本工程中共有约1000个钢筋混凝

12、土排水检查井，这些检查井又分为雨水、应急雨水、污水三个大系统，而雨水系统又根据不同的环路拆分成了两个单独系统，所有这些系统信息 图9 圆形和方形排水检查井需要在井的编号里反映出来。与电缆检查井相比，排水井不仅数量多，共有包括圆形、矩形、方形20余种类型（图9），而且每个井的底面标高不同。1、编号 2、井的型号 3、每个面上的排水管径和标高 4、制作方式 5、所在区域图10 排水检查井的属性块与电缆检查井的详图思路类似，我们首先在排水总平面图上插入代表一个个排水井的属性块（图10），属性块里的属性涵盖了排水井的初始信息。除了与电缆检查井相类似的属性外，还包括：1） 井型电缆井的井型是事先由设计师

13、确定好的，所以在插入电缆井的属性块时，需要根据不同的井型来插入不同名字的块。而排水井的井型则可以根据与之相连的最大排水管的直径及管的相互关系（直通或三通）来计算井的平面尺寸，进而自动确定井型。这使得在这个平面图中，只需插入一种排水井属性块，大大减少了手工输入数据量。2） 排水管径和标高在输入排水管径时，我们可以通过给管径赋予正负号来确定该管是进水还是出水管，同时，根据所有管的底标高，程序自动计算出排水井的底标高，进而确定井脖的高度，得出所有的排水井的几何数据。排水井所属系统的信息，则通过属性块的图层名来反映，通过将不同的图层设成不同的颜色，我们可以很方便地在总平面图上来校对那些井属于哪个系统。

14、在程序运行过程当中，针对每个井，程序会自动计算出其浮力、重量，进行抗浮计算。C） 管道系统的三维实体模型为了全面的校核全场管道系统是否存在碰撞，需要建立全场管道系统的三维实体模型。包括所有系统的管道、电缆检查井及排水检查井。这些三维模型基本上也是通过基于Autocad的二次开发程序来完成。对于所有的管道，我们在总平面布置图中将各个管道的系统信息及几何尺寸包含在该管的图层名内。如图层名“HW（108x8）”，表示该管属于热水（Hot Water）系统，规格为圆管108x8。所有的管道先以单线表示，按设计标高改变图纸中所有管道标高后，程序可自动读入管道的规格，同时将单线的管道转成三维实体圆管模型。

15、由于在数据输入时仅需对“线单元”操作，非常方便。而且，程序在生成实体模型的同时，能将所有管道的规格、长度甚至弯头数量自动导出成电子表格，稍加整理即可作为材料计划用。对于检查井的实体模型，首先对每一种井型建立一个实体块（共30余种）。由程序读入平面图中已插入的检查井的属性块，计算标高后即可在相应位置插入相应的实体块，总共1500个井的实体块在1分钟内就能完成，而且不会出错。在建立实体模型后，在各专业人员的操作下将各系统管线进行整合，对三维模型进行实时模拟和预演，可以很清晰的看到每个管线的走向，这在以往2D图纸上是很难反映出来的，并能及时发现交叉碰撞的管线，且各专业人员相互协调，能够及时进行修改，

16、增加了各专业间的协调性，很大程度上节约了时间，减少了各专业图纸不能及时更新及漏改，错改的情况。也可以很直观的把整个修改过程呈献给甲方，减少了沟通的时间，解决了不必要的麻烦。图11 外场管线系统三维实体模型图11为整个厂区三维实体模型的一角，采用Autodesk Navisworks对实体模型检查，发现了很多碰撞之处，及时更正，避免了在施工过程中不断修改的问题。（3）BIM应用的改进方向、措施 由于时间紧迫，当时编制程序时，所用的检查井模板基本只考虑了在本工程中存在的形式，其通用性受到限制。在后面的改进版中，会增加一些参数选择，提高程序的通用性，使其能广泛应用于其他的工程。 同时，我们会增加对技

17、术人员的培训，使他们掌握如Mircrostation或Revit等三维软件的使用，以便在以后的项目中能利用其他专业的三维建模成果。（4）下一步BIM应用的项目目前，由于金港建设出色地完成了宝马项目的外场工程，2013年5月，金港建设又承接了与宝马项目配套的发动机厂的外场工程，该项目的工程规模及内容与原宝马项目类似。有了以前项目中BIM应用的经验。在这个新项目中，金港建设将对原来的BIM应用进行总结、优化，增加程序的通用性，以使在以后的项目中更方便快捷地利用以前的BIM成果。二、成果特点2.1 程序化绘图（1）检查井详图绘制软件通过自主开发程序，我们可以在半个小时内完成1500个检查井详图深化工

18、作，并能准确的统计出各区域检查井中所包含的配件的规格、数量、位置等信息。（2）管道三维模型绘制软件通过读取绘制的三维单线图，程序可以在很快的时间内生成三维实体模型，并能生成相应的材料表。2.2 工程初期的预见性（1）通过绘制检查井详图，管线三维实体模型，其生成的材料表等信息，使我们在工程初期可以根据区域的施工进度合理的安排材料的进场、劳动力及机械设备等（2）在建立实体模型后，采用Autodesk Navisworks软件对各系统管线进行整合，对三维模型进行实时模拟和预演，可以很清晰的看到每个管线的走向，这在以往2D图纸上是很难反映出来的，并能及时发现交叉碰撞的管线。图12 碰撞检查及碰撞信息表单本工程管线错综复杂，尤其5个系统以上的管线交叉更多达十余处之多，且管道地面以下管道多层次排列（见图5），在发现问题后，通过导出包含注释和屏幕截图的冲突检测报告（见图12），可以很直观的把整个修改过程呈献给甲方，减少了沟通的时间，并且提前解决后期施工中因工序安排不当，造成施工中管沟错挖、管道错铺、碰撞，返工、材料浪费等问题。三、效果评估3.1 极大地缩短图纸深化时间通过Autocad中VBA的二次开发，采用参数化绘图，完成了共约1500个电气检查井和排水检查井的详图及三维模型绘制工作。 通过二次开发，编制程序，可将Au