摘 要：随着我国城市化进程的日益加快，城市综合体项目日益增多，此类项目由于施工综合性强，多专业之间交叉多，对施工单位的管理水平要求更高。目前，行业正经历着建筑业的又一次革命-“BIM技术”的发展。在此背景下，本文以BIM技术在深圳湾创新科技中心项目中的应用为例，分析了如何有效地使用BIM技术，助力城市综合体项目进行施工及管理。
关键词：城市综合体；BIM技术；智慧工地管理体系
1.研究背景
一方面，BIM技术在21世纪世界范围内得到高速发展。我国在2011年将BIM纳入第十二个五年计划，于2016年12月发布了BIM国家标准《建筑信息模型应用统一标准》（GB/T51212-2016）,为我国第一部在施工领域中应用BIM技术的工程建设标准。
另一方面，截止2017年，我国的城镇化率已达到58.52%，比照发达国家70%的城市化率及发展趋势，我国的城市化进程还将处于个较长的发展历程。城市化进程已成为推动我国未来发展的必由之路。推动我国的城市化进程，对商业、房地产业等具有拉动作用，而综合体的建设以其土地的集约利用，业态的综合齐全和城市地标等特点在城市化的进程中起到了不可忽视的作用。
本文试图以BIM技术在深圳湾创新科技中心中的应用为例，为BIM技术在城市综合体中的应用提供相关参考。
2.项目概况
深圳湾创新科技中心项目位于深圳市科技信息人才资源最密集的区域南山区，处于高新产业基地、高等教育基地、高新科技产业基地的交汇处。建设用地面积39869.01平方米，是一个包括工业研发用房，宿舍楼以及相应的配套商业服务设施、娱乐休闲服务的城市综合体。项目有三栋超高层塔楼和两栋高层塔楼，其中两栋工业研发楼，分别高299.1米（69层）、235.2米（54层）；另三栋宿舍楼，分别高99.6米（31层）、99.6米（31层）、154.6米（48层）。塔楼之间以三层配套商业裙房连接。建筑群地下共三层，其中地下一层为商业和停车库；地下二至三层为停车库和设备用房。地下总建筑面积82567.41平方米，设计停车位1200个。地上总建筑面积401401.17平方米。
图1 深圳湾创新科技中心
3.项目BIM应用策划
3.1 BIM组织架构
项目秉承“BIM管理”的概念”。项目自开工伊始便成立BIM信息中心，与公司BIM中心进行联动，设置深化设计组，现场应用组及云技术组，分别对项目分包的BIM工作开展进行管理。同时搭建项目云协同办公平台，使得各方基于云协同平台进行项目管理。
图2 项目BIM组织架构
3.2 软件配置
根据项目特点，采用了Revit2016、Tekla19.0、MagiCAD2016、3DS MAX 2015、DIALux 4.7.5、Context capture v4.9、广联达协筑办公平台、云筑智慧工地平台等软件及软件平台。
3.3 硬件配置
针对BIM工作需要，项目配备了8台高性能BIM工作站，10台便携式平板、Trimble TX8三维激光扫描仪、Trimble RTS771 BIM放样机器人、大疆精灵4无人机、HTC VIVE VR设备等。
4.BIM应用概况
4.1 各专业模型建立
本项目全过程全专业应用BIM技术。作为总承包单位： 整合各专业模型，致力于形成一套包含结构、建筑、机电、钢筋、钢结构、幕墙等专业的BIM竣工模型，交付云平台，实现对建筑环境全生命周期的管理。
4.2 按模型施工
项目致力于从传统的按图施工，到按模型施工（提前深化），施工模型则通过云平台进行进行同步，各方均可通过云平台对模型进行查看。
图4 按模型施工流程
4.2.1 开工奠基仪式策划
项目利用BIM技术，进行开工仪式的可视化策划。
图5 开工奠基仪式策划
4.2.2 总平、临建
利用BIM技术可视化，综合协调的优势，从施工区到办公区，将各阶段平面布置提前合理布局，进行综合管理策划，BIM直接出图用以指导现场施工，提高总平面管理的科学性合理性，同时有效节约人材机投入。
图7 项目生活区BIM策划
4.2.3 CI布置
对现场布置CI进行参数化合理布置模拟，BIM直接出图用以指导现场施工，达到节地、节材，合理利用场地效果。
图8 项目施工现场门楼市大门BIM策划
4.2.4 观摩布置
对观摩路线直接建立BIM模型，并进行场地漫游，第一人称视角进行感受，BIM直接出图指导现场完成观摩路线的平面布置。
图9 观摩路线BIM策划
4.2.5 土建复杂节点
针对复杂施工部位二次深化，将问题与设计沟通后，按现场需求BIM直接出图指导现场施工。目前用BIM技术二次优化的土建复杂节点共100余处。
图10 土建节点BIM深化
4.2.6 铝合金模板
项目1C塔楼采用铝合金模板体系。目前1C塔楼已顺利施工至44F（共48F），经过将BIM技术应用于铝合金模板体系从方案设计，到生产，到施工阶段，积累了一定的铝合金模板BIM深化经验，现总结如下：
表1 铝合金模板深化设计总结
第一阶段：结构优化 图纸会审结束后，BIM工作室深化设计组联合项目技术部、铝模厂技术人员，公司BIM中心等，利用结构模型，7天完成深化设计工作，并经设计确认深化，确保其深化后的图纸符合设计要求。
第二阶段：
模型建立 根据铝模加工图，利用公司内部铝模族库，建立铝模预拼装模型。
第三阶段：预拼验收 BIM小组全程参与铝模厂预拼装验收，利用BIM三维模型比对复核。
第四阶段：现场验收 根据结构深化模型与现场浇筑节点做对比，以铝模拼装模型进行模板验收，确保质量达标。
4.2.7 钢结构
本项目总钢结构用量达到了1.5万吨，目前从整个行业而言，tekla结合cad、midas、sketchup等软件，使用于钢结构的设计，深化、以及施工，已经处于较为成熟的状态，项目也是始终贯彻提前深化，BIM直接出图，指导现场施工的理念，过程中一方面利用tekla碰撞分析解决碰撞问题、另一方面根据施工经验提前进行深化设计，共解决了施工问题多达80余处。
图11 钢结构节点BIM深化
4.2.8 机电
三维管线综合
本项目机电全专业搭建BIM模型，所有设备房、避难层、标准层、裙房、地下室、屋面、室外小市政均应用BIM技术提前深化，在施工阶段，直接交付模型给分包，指导现场施工。
图12 项目2A塔楼避难层机电管综图
孔洞预留
以项目研发塔楼，采用的轻质隔墙施工时，与机电专业预留洞的处理经验的为例。
第一步：我们依据调整好的BIM模型，深化设计蓝图结构预留孔洞的尺寸与位置。
第二步：直接交付模型给轻质隔墙分包，要求在工厂阶段便将孔洞留设好。
优点：在本就以施工快为特点的轻质隔墙应用中，由于提前基于BIM模型的深化设计及工厂化的预先加工，进一步加快施工进度。
图13 项目2栋塔楼轻质隔墙孔洞预留
支吊架方案设计中的受力计算
因支吊架不属于设计范畴，所以施工单位对于支吊架的受力计算显得尤为重要。项目采用MagiCAD综合支架插件，实现了综合支吊架设置与结构校核计算的可视化、数字化BIM专项设计，使设计施工技术人员能够简便快捷地完成复杂的综合支吊架设计计算，并提供计算复核结果。既保证了大型管道运行的安全性，且为项目节约了10%的支吊架用量。
图14 MagiCAD综合支架插件受力计算
4.3 方案可视化
项目需编制的技术方案多，多数方案借助BIM技术，能快速进行分析，给予方案编制重要的可视化参考。
下面如下方案的BIM可视化设计为例。
4.3.1 桩基入岩分析
项目工程桩数量多（1774条），桩长长（35m~80m），项目所处位置为填海区，局部持力层断面高差较大，如何确保桩基斜断面入岩垂直度和全断面入岩深度控制是本工程施工控制重点。
根据地勘报告，使用Civil3D软件建模，生成地形及地层模型，根据基础设计图纸将桩基础及支护模型与地形模型关联，可直观预判桩端入岩情况，提前分析出可能预见的各类问题，为现场施工提供数据参考，并为后期商务结算提供基础计算数据。
图15 Civil3D软件建立持力层地质模型
图16 桩基础及支护模型与地形模型关联
4.3.2 钢连廊提升方案
建立takela钢结构模型，分析钢结构连体的结构特点。
采用Midas有限元软件模拟分析提升过程；最终确定采用多点同步液压整体提升技术。
图17 钢连廊施工模拟
4.3.3 大型机械安全管控
大型机械设备利用BIM技术进行方案设计深化
图18 塔吊附墙与外爬架节点BIM深化
4.4 工序可视化
确定方案后，为将方案进行更好交底，将复杂部分的施工过程直接生成施工动画。将施工步骤简单、直观地展现在我们的施工人员眼前。
图19 水泵房施工动画
4.5 交底可视化
我们在某些已经建立了BIM模型的方案中，会直接在交底会上以模型三维的方式，进行交底，交底模型及内容，BIM小组会及时同步至云平台，可以多端查看。
4.6 样板先行
在方案之后，样板先行是质量的保证。虚拟样板能大大减少搭建实体样板费时、费力、占场地的问题，并且我们通过云平台，手机端即可查看模型。
图 20 VR虚拟质量样板间
4.7 BIM点云技术
4.7.1 无人机航拍实景三维模型
项目至开工始一直采用无人机寻迹航拍，搜集点云信息，采用建模软件Bentley.Context Capture，生成实景三维模型，相较以往纯照片或者视频的影像进度形象管理，实景三维模型能辅助项目管理者进行更直观的形象进度管理。
图21 项目实景三维模型
4.7.2 三维激光扫描应用
三维激光扫描技术是利用激光测距的原理可快速获取物体表面各个点的(x.y.z)坐标、反射率、(R.G.B)颜色等信息快速复建出1:1的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。
项目应用点：测定土方阶段的挖土量、结构建筑扫描，辅助模型调整及放样、塔吊垂直度的检测、装配式制冷机房的精确测绘。
图22 BIM模型和点云数据进行对比
4.7.3 三维扫描→Trimble机器人智能放线
项目同时配备了Trimble智能放线机器人，在基于三维扫描对模型进行调整后，放线分为四步。
整个过程相较传统方式，效率大大提升
图24 功效比对
4.8 基于BIM的灯光分析
项目三层地下室总面积达10万余平方米，且二次结构分布错综复杂，采用BIM结合光源分析技术（dialux软件 ），优化布置低压照明线路，在地下室无暗角（满足施工需求照明亮度）的前提下，精确的实现了：二次结构施工前后无需更改线路且照度仍然均匀分布的目的。合理规划、经济环保。
图25 dialux软件光照分析
4.9 协同平台
项目引进基于BIM云端的广联达协同办公平台：协筑，为项目部全员（总包、甲方、监理、设计、咨询）配备账号，相较传统，协筑平台在文档管理及协同办公方面可大大缩减办公人力投入，简化办公流程，提升协同办公效率。
图26 “协筑”协同办公平台
4.10 基于BIM的“智慧工地”管理系统
项目采用基于BIM模型的云筑智联平台，将项目的日常管理信息接入平台，致力于实现建筑信息的可视化管理，打造基于BIM模型及BIM云端数据的智慧工地管理系统。
4.10.1 智能设备监测系统
图27 智能设备监测系统示意图
4.10.2 进度、劳务管理
进度管理：根据计划进度与实际进度的对比，进行基于模型的对比模拟分析，实现进度纠偏。
劳务管理：通过项目配备的实名制人脸识别进出闸机，将采集的劳务出勤信息进行统计，作为工资发放依据，助推实名制、分账制落地。
图28 进度及劳务管理系统示意图
4.10.3 安全、质量管理
项目部利用智慧工地平台进行质量、安全管理，发现问题时，直接拍照通过平台发送问题至整改人，整改完成闭合问题。在质量及安全例会上，根据平台数据，进行安全质量评优。
图29 安全及质量管理系统示意图
4.10.4 绿色施工管理、手机app智能控制
通过智能TSP全天候实时采集施工现场环境数据，达到预警值时可自动开启全天候喷淋系统，用于降尘，环境值稳定后自动关闭。项目亦联合外部科技公司开发了用于智能控制现场用电开关的手机app。
图30 绿色施工管理、手机app智能控制
5.结语
BIM技术已成为建筑行业必不可缺的一项技术，而城市综合体也随着中国城市化的高速进程不断涌现，我们需要思考：如何将现有的BIM技术与城市综合体的总承包管理进行有效结合，进而使的项目的管理进入一个新的新阶段。
深圳湾创新科技中心项目BIM综合应用中，针对适用于城市综合体项目的BIM技术及平台进行了摸索及试用，并总结出了一些行之有效的管理办法，也为其他项目提供了一些可够参考的应用案例。
参考文献
[1]朱晓群,城市综合建设中在城市化进程中的价值和作用[J],现代装饰理论,2011{03},1-2