SOHO中心BIM综合机电施工技术研究

北京望京soho中心

BIM综合机电施工技术研究中铁建工集团安装工程有限公司北京望京SOHO中心T1标段安装项目部

自从2002年首次提出BIM技术，BIM已席卷欧美的工程建设行业，引发了史无前例的彻底变革，美国国家建筑科学研究院率先于2007年12月发布了美国国家BIM标准的第一部分。韩国国土海洋部在2010年1月分别在建筑和土木两个领域上制订了BIM应用指南。挪威公共建筑机构（Statsbygg）在2011年发布了一本BIM手册版本1.2。英国计划于2016年提出一个能多方面充分协作的3DBIM。BIM应用较为领先的国家有：美国、英国、韩国、芬兰、澳大利亚、新加坡、挪位等，它们将在2016年前陆续在其公共工程全部应用BIM技术。

在国内情况，“十二五规划”中，已认识到建筑企业需要应用先进的信息管理系统以提高企业的素质和加强企业的管理水平。国家建议建筑企业需要致力加快BIM技术应用于工程项目中，希望借此培育一批建筑业的领导企业。国家鼓励企业运用BIM的主要范畴如下：冲突分析方面，鼓励运用BIM技术，更有效地发现工程潜在的差异和冲突，以提高监测分析水准。就信息管理应用而言，加快推广BIM，如把其用于虚拟实境和4D项目管理，希望借此提升企业的生产效率和管理水准。设计阶段，运用BIM的3D技术来实现设计整体可视化。施工阶段应用BIM技术，以降低信息传送过程中可能出现的错误。课题研究背景1、国内外背景业主下发的《望京SOHO项目BIM应用规划》，望京SOHO项目部在本项目中全面引入BIM技术，并从“施工图纸二次深化设计建模及碰撞测试”、“施工进度模拟及动态监控”、“施工组织模拟及方案论证”、“物料跟踪”、“施工部署”、“数字化建造及验收”六个方面开展应用，实现望京SOHO项目工程质量和工程进度管理的事前、事中、事后控制，提高望京SOHO项目的工程管理水平和工程质量，实现全面质量管理。公司已成立BIM技术应用推进小组，鼓励并大力支持各项目不同程度的开展BIM技术的学习与应用。项目的特点：本工程项目整体外观为多曲面，外围从下往上逐层缩小，各层布置均不完全一致，办公户内为裸吊顶布置、机电管线需排布美观，屋面钢结构结构复杂、机电管线密集，这都给机电施工带来了难度。通过引进BIM技术，其能够有效解决上述问题。课题研究背景2、项目背景课题研究背景2.1、整体多曲面课题研究背景2.2、户内裸吊顶办公户内为裸吊顶布置：机电管线需排布美观，且需与建筑协调。而户内的结构梁均不完全平行，这给机电管线的排布和安装都带来了很大的难度。课题研究背景2.3、屋顶钢结构课题研究背景2.4、转换层管线多望京搜候中心项目是从首都机场进入北京城道路上的地标性建筑物。本项目位于北京市朝阳区望京B29地块，基地东北侧为阜通西大街，东南侧为阜安东街，西南侧为望京街，西北侧为阜安西街。望京SOHO项目总用地面积115393㎡，建设用地面积48153㎡，总建筑面积521265㎡，地上建筑面积392265㎡，地下部分四层，底层建筑标高-19.30m，其中一号办公塔楼（T1）25层，建筑高度96.00（结构高度95.20m，建筑装饰构架高度120m），T1标段总建筑面积19.1万㎡。课题研究背景3、本课题工程概况北京望京soho中心BIM综合机电施工技术的应用实现了工程管线合理布置，避免施工过程中出现各专业管线的碰撞；确保施工进度处于受控状态；实现材料进场与人员、机械及环境的高效配置；提高了企业的技术管理水平，取得了良好的经济效益和社会效益。本项目开展BIM系统应用主要着力在二次深化设计、三维模型碰撞检测及调整、仿真模拟及方案论证、进度计划逻辑排列、装配模拟、物料跟踪、数字化建造七个部分，对项目构建可视化的数字建筑模型，使得整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。主要研究内容根据设计院下发的施工图纸进行二次深化设计，出具二次深化设计图纸。进行平面二次深化设计是一项工作量很大的工作，其深化设计图纸出图的进度对项目的整体进度影响很大，其图纸的质量对后期三维模型的建立及碰撞消除影响不容忽视。主要研究内容1、二次深化设计2、三维模型碰撞检测及调整在二次深化设计图纸的基础上，建立三维模型，实施碰撞测试，根据测试结果调整二次深化设计图纸，直至实现零碰撞。通过BIM模型的建立，对一些重要的施工方案、环节或采用新施工工艺的关键部位等施工指导措施进行施工模拟和分析，优化施工方案及工艺、工序，提高方案的可行性。主要研究内容3、仿真模拟及方案论证4、进度计划逻辑排列技术建立三维模型与施工进度计划的连接，将空间信息与时间信息反映到模型中，可以较为直观的反映整个建筑的施工过程，在模拟过程中，对进度计划进行工序间的逻辑先后关系进行校审，核查进度计划中的工作时间的长短与工作量大小的不合理现象，据此调整进度计划，使得计划能有效指导施工。借助BIM模型对施工方案及施工工艺、工序的模拟，参施人员能够非常直观地了解整个施工环节的时间节点和工序安排，并清晰把握施工过程中的难点和要点，以提高施工效率和施工质量。实现施工质量的事前控制。主要研究内容5、装配模拟技术6、物料跟踪技术利用BIM导出的工程量清单，将其与进度计划相结合，可以导出对应计划所需的物料清单，根据清单可以较为确切的准备材料进场，并能通过多个进度计划的比对，实现材料进场和人员、机械及环境的高效配置。利用BIM模型各项数据信息，对风管等构件快速放样，实现工厂预制，数字化建造。将模型应用到现场放线控制中去，保证施工精度要求。通过模型与现场实物对比，采用数字化验收，实现施工质量的事后控制主要研究内容7、数字化建造技术

二次深化设计图纸的质量和进度直接制约项目的施工进度，影响施工成本，对三维模型的建立及消碰的影响不容忽视。项目采取如下措施提高二次深化设计效率：培训先行，对项目团队进行培训及交底，加强CAD绘图技术及管线排布技术的培训，二次深化设计图纸能有效指导现场施工；利用CAD二次开发技术并建立标准库，结合CAD的属性块及CAD二次开发技术，提升深化设计过程中图纸绘图速度及底图处理速度，使深化设计人员更关注于管综的排布方案上来。项目部主要采取如下措施：(1)培训先行制定二次平面深化设计实施计划、重点做好深化人员的培训计划。(2)建立标准块、实施CAD二次开发结合CAD的属性块及CAD二次开发技术，提升深化设计过程中图纸绘图速度及底图处理速度，使深化设计人员更关注于管综的排布方案上来。(3)多方参与在进行管线综合排布时，通过召开多方协调会议，将业主、监理、顾问、劳务方等各方纳入进来，多听取他们的意见，经过分析整理，对其合理部分放入管综中去，这样能够加快图纸审批的进度。(4)审核把关深化设计一般要遵循原设计的意图，不允许私自调整，对需调整部分需经设计院确认。而在深化设计过程中难免会出现一些错误：如丢失管线、标记错误、不满足规范要求（如坡度要求）、不合理排布等问题，这样需要专业技术主管把好审核关，确认二次深化图纸与设计图纸一致性、与规范的符合性、合理性等。研究方法1、二次深化设计标准图块建立Lisp二次开发程序库研究方法1、二次深化设计建立EXCEL表格，根

据表格内容要求对图纸进行专业改图层，便于管综设计研究方法1、二次深化设计走廊典型剖面展示研究方法1、二次深化设计在二次深化设计图纸的基础上，建立三维模型，实施碰撞测试，根据测试结果调整二次深化设计图纸，直至实现零碰撞。项目部主要采取如下措施：(1)培训先行制定三维建模实施计划、重点做好建模人员的培训计划。(2)分楼层、分区域单人建模建模人员由当层的深化设计人员担当，在建模过程中，针对细微碰撞或碰撞调整引起的管线调整相对较为简单便捷，可以在建模过程中进行调整。(3)碰撞检测及消除根据碰撞报告，逐项消除碰撞，对碰撞点引起的管线大范围调整的，需召开专题会议进行讨论确定调整方案。(4)审核把关从深化图纸到建模，也会出现深化图纸与建模的不一致，而由本人进行核查不能完全消除，这样需要技术主管把好审核关，确认模型与图纸的一致性。研究方法2、三维建模及碰撞检测在二次深化设计图纸的基础上，建立三维模型，实施碰撞测试，根据测试结果调整二次深化设计图纸，直至实现零碰撞。项目部主要采取如下措施：(5)确立建模规则：各个专业产品按照统一命名规则，实现三维模型的组织管理1)总体命令规则：项目_分区_专业_楼层_系统其中项目：SOHO分区：BAS（地下室）、T1（T1塔楼）、T2（T2塔楼）、T3（T3塔楼）专业：ARC（建筑）、STR（结构）、MEP（机电）、FFM（精装）楼层：B01（地下一层）、L04（地上四层）系统：各专业内部的系统2)其中机电部分建模命名规则MEP(暖通)：结构树及系统命名规则：结构树：SOHO_BAS_HVAC_B04(soho项目¬¬_地下室_暖通专业_地下四层)SOHO_T1_HVAC_L04(soho项目¬¬_地下室_暖通专业_(四层))SOHO_BAS_PIP_B04(soho项目¬¬_地下室_给排水专业_地下四层)SOHO_T1_PIP_L04(soho项目¬¬_地下室_给排水专业_(四层))研究方法2、三维建模及碰撞检测

碰撞检测与调整在二次深化设计图纸的基础上，建立三维模型，实施碰撞测试，根据测试结果调整二次深化设计图纸，直至实现零碰撞。以T1-F01：走廊与机电主干管线碰撞为例

2、三维建模及碰撞检测研究方法机电管线与大梁碰撞发现碰撞后，在结构施工前，结构出设计变更，大的连梁改成双层梁，解决碰撞及在结构施工前，绘制一次结构留洞图，解决碰撞与精装控高问题提前在梁内留洞，有效保证了精装控高在结构施工前，绘制一次结构留洞图，解决碰撞与精装控高问题精装吊顶后整体模型图去除吊顶后整体模型图

通过

BIM模型的建立，对一些重要的施工方案、环节或采用新施工工艺的关键部位等等施工指导措施进行施工模拟和分析，优化施工方案及工艺、工序，提高方案的可行性。

一般商业写字楼的吊顶内机电安装空间非常狭小，机电功能及装饰效果又必须保证，在进行管线综合时，管线可以非常紧凑的安装进去，但是往往会忽视吊顶内阀部件的检修，且检修空间到底需要多大才能够恰好满足检修要求。而对管综进行检修空间的核查，以往均是通过经验进行判断，其带有很大的不确定性和模糊性。通过采用仿真模拟，我们能够很精确及直观的给出检修空间是够满足检修条件。研究方法3、仿真模拟与三维论证研究方法3、仿真模拟与三维论证因走廊管线多，成排桥架与风管间距只有260mm，为核实预留空间是否满足风阀的检修，采用仿真模拟可以在深化时就能够得到验证研究方法3、仿真模拟与三维论证建立三维模型与施工进度计划的连接，将空间信息与时间信息反映到模型中，可以较为直观的反映整个建筑的施工过程。项目部主要采取如下思路：(1)建立整体4D模型建立项目总控计划对应的4D模型，直观反映机电安装的施工进度过程(2)进度计划的校审利用Project编制进度计划，通过4D的模拟，对计划的合理性进行校审，确保计划能有效指导施工。(3)以月度为单位，实施进度跟踪建议以月为单位的三维模型模拟，实现月度计划WBS中的具体工作与对应计划中的模型实时联动，实现施工计划的动态、直观管理。研究方法4、进度计划逻辑排列技术总控进度计划4D模型制作研究方法4、进度计划逻辑排列技术4D模拟过程中，在模型中漫游查看研究方法4、进度计划逻辑排列技术不同渲染模式下的4D模拟研究方法4、进度计划逻辑排列技术建立三维模型与施工进度计划的连接，将空间信息与时间信息反映到模型中，可以较为直观的反映整个建筑的施工过程。4D模型建模方式本项目部利用两种方式建立4D模型：一是利用DELMIA建立4D模型；二是利用Navisworks建立4D模型。ELMIA与CATIA同时一个软件平台，在DELMIA中可直接对CATIA的模型数据进行处理，结合Project进度计划，可直接生成进度模型。但是其对硬件资源要求苛刻，一般电脑只能完成单专业单层4D模型的生成，配置好一点的电脑能够完成建筑结构专业全楼层的模拟或者单层全专业的模拟；如需完成整栋楼的全专业模拟，将需使用高端配置电脑。利用Navisworks建立4D模型：需对CATIA模型进行转换，一般是利用利用3DVIAComposer将CATIA模型转换成“*.3ds”数据格式，然后在Navisworks里面进行模型加工处理，结合Project进度计划完成进度模拟模型制作。其缺点在于数据转换繁琐、属性等信息会在转换中丢失，模型的加工处理需要消耗一定的时间，优点刚好是CATIA的缺点，其对电脑的配置要求不太高。本课题结合项目的特点，采取以Navisworks为主，DELMIA为辅的方式实施4D模拟。利用Naviworks进行4模拟，针对其对模型加工时间较长的问题，项目部考虑两种方法：（1）、重写模型转换程序，使模型在转换过程中，能够附带将模型的属性信息添加到Navisworks类别及特性中去。（2）、开发插件：在较好的界面下添加模型属性，建立匹配规则，使得Project中的任务能够自动与模型中的几何实体（Geometry）匹配，快速生成4D模型。研究方法4、进度计划逻辑排列技术插件1：研究方法4、进度计划逻辑排列技术演示示例:(添加“用户标签”前)研究方法4、进度计划逻辑排列技术演示示例:(添加“用户标签”后)研究方法4、进度计划逻辑排列技术在机电管线安装较为复杂的区域，需要多方专业配合协调施工，如前期未策划好或施工劳务人员对整体管线情况不熟悉，极可能发生专业施工各自为政的情况，结果就是各专业的管线相互拆改的现象。以往采取的措施时针对复杂区域进行集体开会商讨安装流程，但通过图纸及经验给出的结论不能很好的真正贯彻下去，在施工时还需在加以旁站监管等辅助措施以避免管线的相互拆改。通过采取装配模拟，我们可以对复杂区域的管线进行装配模拟，从放线、设备管线运输、设备安装就位等进行模拟，对出现的时间空间碰撞进行标注，对碰撞进行分析，对装配的流程进行调整优化，从根本上杜绝专业间管线的拆改发生，在一定的程度上节约项目成本。风管安装5、装配模拟技术研究方法桥架安装喷淋主管安装5、装配模拟技术研究方法空调水管道安装喷淋主管安装灯具及喷淋末端安装5、装配模拟技术研究方法成果概况5、装配模拟技术研究方法三维模型可以导出物料清单，其再与施工进度计划相结合，可以导出对应计划所需的物料清单。根据清单可以较为确切的准备材料进场，并能通过多个进度计划的比对，实现材料进场与人员、机械及环境的高效配置。项目部主要采取如下思路：物资提料的校核通过BIM导出的清单与手工提料的工程量进行对比，并与物资管理结合，对物资申请计划进行校核，可以规避手工提料的失误。劳务验工的校核以月为单位对劳务验工的工程量进行核算，快速完成劳务工程款的校核及审批。6、物料跟踪技术研究方法利用BIM模型各项数据信息，对风管等构件快速放样，实现工厂预制，数字化建造。将模型应用到现场放线控制中去，保证施工精度要求。通过模型与现场实物对比，采用数字化验收，实现施工质量的事后控制(1)三维模型处理(2)风管分段处理(3)生成加工数据信息(4)现场加工7、数字化建造技术研究方法(1)三维模型处理7、数字化建造技术研究方法(2)风管分段处理7、数字化建造技术研究方法(3)生成加工数据信息7、数字化建造技术研究方法(4)现场加工7、数字化建造技术研究方法1.1二次深化设计1.2三维建模及碰撞检测1.3仿真模拟与三维论证1.4进度计划逻辑排列技术1.5装配模拟技术1.6物料跟踪技术1.7数字化建造技术1、课题研究关键技术成果关键技术与创新点二次深化设计图纸的质量和进度直接制约项目的施工进度，影响施工成本，对三维模型的建立及消碰的影响不容忽视。项目采取如下措施提高二次深化设计效率：培训先行，对项目团队进行培训及交底，加强CAD绘图技术及管线排布技术的培训，二次深化设计图纸能有效指导现场施工；利用CAD二次开发技术并建立标准库，结合CAD的属性块及CAD二次开发技术，提升深化设计过程中图纸绘图速度及底图处理速度，使深化设计人员更关注于管综的排布方案上来。项目部主要采取如下措施：(1)培训先行(2)建立标准块、实施CAD二次开发(3)多方参与(4)审核把关1.1二次深化设计成果关键技术与创新点在二次深化设计图纸的基础上，建立三维模型，实施碰撞测试，根据测试结果调整二次深化设计图纸，直至实现零碰撞。项目部主要采取如下措施：(1)培训先行(2)分楼层、分区域单人建模(3)碰撞检测及消除(4)审核把关(5)确立建模规则：1.2三维建模及碰撞检测成果关键技术与创新点通过BIM模型的建立，对一些重要的施工方案、环节或采用新施工工艺的关键部位等等施工指导措施进行施工模拟和分析，优化施工方案及工艺、工序，提高方案的可行性。1.3仿真模拟与三维论证成果关键技术与创新点建立三维模型与施工进度计划的连接，将空间信息与时间信息反映到模型中，可以较为直观的反映整个建筑的施工过程。在模拟过程中，对进度计划进行工序间的逻辑先后关系进行校审，核查进度计划中的工作时间的长短与工作量大小的不合理现象，据此调整进度计划，使得计划能有效指导施工。项目部主要采取如下思路：(1)建立整体4D模型(2)进度计划的校审(3)以月度为单位，实施进度跟踪1.4进度计划逻辑排列技术成果关键技术与创新点在机电管线安装较为复杂的区域，需要多方专业配合协调施工，如前期未策划好或施工劳务人员对整体管线情况不熟悉，极可能发生专业施工各自为政的情况，结果就是各专业的管线相互拆改的现象。以往采取的措施时针对复杂区域进行集体开会商讨安装流程，但通过图纸及经验给出的结论不能很好的真正贯彻下去，在施工时还需在加以旁站监管等辅助措施以避免管线的相互拆改。通过采取装配模拟，我们可以对复杂区域的管线进行装配模拟，从放线、设备管线运输、设备安装就位等进行模拟，对出现的时间空间碰撞进行标注，对碰撞进行分析，对装配的流程进行调整优化，从根本上杜绝专业间管线的拆改发生，在一定的程度上节约项目成本。成果关键技术与创新点1.5装配模拟技术三维模型可以导出物料清单，其再与施工进度计划相结合，可以导出对应计划所需的物料清单。根据清单可以较为确切的准备材料进场，并能通过多个进度计划的比对，实现材料进场与人员、机械及环境的高效配置。项目部主要采取如下思路：物资提料的校核通过BIM导出的清单与手工提料的工程量进行对比，并与物资管理结合，对物资申请计划进行校核，可以规避手工提料的失误。劳务验工的校核以月为单位对劳务验工的工程量进行核算，快速完成劳务工程款的校核及审批。1.6物料跟踪技术成果关键技术与创新点利用BIM模型各项数据信息，对风管等构件快速放样，实现工厂预制，数字化建造。将模型应用到现场放线控制中去，保证施工精度要求。通过模型与现场实物对比，采用数字化验收，实现施工质量的事后控制。1.7数字化建造技术成果关键技术与创新点2.1二次深化设计2.2进度计划逻辑排列技术2.3装配模拟技术2、课题研究创新点成果关键技术与创新点二次深化设计图纸的质量和进度直接制约项目的施工进度，影响施工成本，对三维模型的建立及消碰的影响不容忽视。项目采取如下措施提高二次深化设计效率：培训先行，对项目团队进行培训及交底，加强CAD绘图技术及管线排布技术的培训，二次深化设计图纸能有效指导现场施工；利用CAD二次开发技术并建立标准库，结合CAD的属性块及CAD二次开发技术，提升深化设计过程中图纸绘图速度及底图处理速度，使深化设计人员更关注于管综的排布方案上来2.1二次深化设计成果关键技术与创新点建立三维模型与进度计划的连接，将空间信息与时间信息合并在模型中，可以直观的反映机电安装的施工进度过程，在模拟过程中，对进度计划进行工序间的逻辑先后关系进行校审，核查进度计划中的工作时间的长短与工作量大小的不合理现象，据此调整进度计划，使得计划能有效指导施工。本项目部利用两种方式建立4D模型：一是利用DELMIA建立4D模型；二是利用Navisworks建立4D模型。其中在Navisworks中建立4D模型，需对CATIA模型进行转换，一般是利用利用3DVI