BIM 技术在前滩中心项目的应用与实践

施昊翔，吴雪洁，张 双 （.上海陆家嘴金融贸易区开发股份有限公司， 上海 006；. 上海慧之建建设顾问有限公司， 上海 0009；.上海浦东新区建筑信息模型应用技术协会， 上海 006）

建筑行业近年来已经逐渐成为国民经济的支柱性行业，同时也面临转型升级，从追求规模体量转变为追求品质效率。在这个转变过程中，为满足不断提升的市场需求，对设计和施工管理水平要求逐步提高，从而呈现出规模巨大化、建筑功能多样化、建筑技术科学化等新趋势。随之带来项目开发周期增长、项目参与方增多、建设信息庞杂等新变化，这些变化导致项目开发过程中不确定性增加，如设计质量问题、参与方的沟通管理效率低下、施工返工和工期延误等，影响项目的开发进度和成本。

BIM 技术是以建设工程项目模型为基础，实现工程项目的可视化和信息化，进行全生命周期的技术管理过程。目前，相较于规划设计阶段而言，BIM 技术较少应用于施工阶段，且相关研究也更注重 BIM 技术的实现，而较少考虑 BIM 实施的管理和组织过程[1]。本文简要介绍了 BIM 技术在前上海市滩中心项目中设计阶段、施工阶段的具体应用。

1 BIM 技术在工程项目中的应用特点和优势

BIM 技术实现了建设工程项目几何信息和功能特性的数字表达，并为项目的全生命周期中的所有决策提供可靠依据，解决了项目各参与方的职责分工和协同作业[2]，具有信息完备性、信息关联性与一致性、可视化、协同性、模拟性、可出图性的特点。通过三维动态信息模型为工程技术人员形成交互和反馈的视觉，与单一的建筑 2D 图形不同，3D模型更有利于于多个不同部门之间进行沟通与分析决策，实现建设工程项目的动态管理[3]。在施工阶段，将施工现场的空间信息和时间信息集成于可视化的 3D 或 4D 模型之中，对施工现场进度进行模拟，科学地制订项目施工进度计划，精确地掌控施工进度[4]。各参与方使用 BIM 平台进行沟通与信息共享，使得信息传递从多对多转变为一对多，满足多参与方在项目中对协同管理、减少错漏、节约成本、提高质量和效益的需求[5]。

BIM 技术在建设项目中已有了较为广泛的应用，BIM 技术在项目工程中应用优势如下。

（1）提高建设项目的效率。BIM 技术可以有效提高项目的建设效率，设计阶段通过可视化、模拟性等优点，自项目设计阶段就进行施工模拟，例如碰撞检查等，有效避免了施工阶段产生的问题。根据 McGraw Hill Construction 报告指出，BIM 的使用导致施工文件错误减少，更改单减少和返工减少[6]。

（2）减少建设项目成本。从长期效益来看，BIM 技术可以减少建设项目的成本，该成本既是金钱成本，也可以是时间成本。大多数建筑行业专业人员认为，BIM 技术对复杂项目的好处是减少最终成本和施工周期[7]。例如碰撞检查，可有效减少多专业设计中的缺漏，减少施工过程的返工；施工进度模拟，有利于合理安排施工进程，避免施工延误等。在运维阶段，BIM 技术中建筑信息模型可以用来模拟和改进维护过程，降低设施管理成本[8]。

（3）提高了整体质量。BIM 技术促进各专业之间的沟通协调，加强各参与方之间的联系。利用一系列软件、平台实时监控管理建设项目，保证项目的质量。

2 工程概况

2.1 工程简介

前滩中心项目位于上海市浦东新区前滩地区的核心地带，地块东至东育路、南至海阳西路，包括办公、餐饮、酒店等多种业态。工程中采用 BIM 技术进行应用和管理。25-2 办公楼用地面积 10216.8 m2，其中地上面积 166143 m2，地下面积 25534 m2，地上层数 56 层，地下层数 3 层。25-2 酒店用地面积 10990 m2，其中地上面积 62183 m2，地下面积 29932 m2，地上层数 25 层，地下层数 3 层。

2.2 BIM 实施的重难点

前滩中心项目中，办公楼项目为 280 m 超高层甲级办公楼，超高层的结构深化和施工工序要求极高。香格里拉酒店项目是香格里拉酒店集团位于上海市浦东前滩地区唯一的豪华五星级酒店，与其他类型项目相比，酒店机电工程种类多、功能要求高，包含采暖、通风、消防、给排水、强电系统、弱电智能化（安防、停车管理系统、门禁系统、照明系统、客控系统等）、电梯、大小市政、污水处理系统等，管线繁多。由于机电设备是酒店运营稳定性、可靠性、舒适性的重要保障，深化设计的质量直接决定了酒店在施工期间能否减少后续修改，也决定了在运营后是否能正常使用、是否容易维护、是否节能，甚至影响客户体验感受。高水平的深化团队、合理的深化流程及审核机制，很大程度上决定了深化工作成果的优劣。

本项目在施工阶段进行深化有多个重难点：①功能复杂，机电管线多；②酒店管理公司对各个功能空间净高的要求高于常规要求；③酒店运营对检修空间要求高；④公共区域功能布局变更调整多；⑤二次机电存在管道增加及优化；⑥精装修造型复杂，天花、灯槽、灯具安装空间要求高；⑦超高层钢结构建筑，施工难度高；⑧甲级办公楼对于净高控制要求严格。

2.3 BIM 技术应用实施

2.3.1 建立 BIM 管理团队形成 BIM 组织体系

本项目 BIM 工作由业主方主导，聘请 BIM 顾问作为项目总协调，共同参与制定 BIM 实施标准，并共同制定 BIM 计划，接收成果交付，并对各参与方进行管理，要求设计单位、总承包单位、专业分包单位和供应商根据要求组建自身 BIM 团队形成 BIM 应用能力。BIM顾问制定项目标准与管控措施，统筹和管理整个 BIM 团队。总包单位负责施工阶段 BIM应用的实施，根据项目需求，安排专职 BIM 人员，制定相应的工作制度，对各分包 BIM 人员进行管理与组织协调，实现成果交付。图 1 为本项目的 BIM 团队组织体系，图 2 为 BIM实施大纲内容。

图1 BIM 团队组织体系

图2 BIM实施大纲内容架构及各参与方主要职责

2.3.2 制定 BIM 全过程生命周期实施策略

根据《上海市建筑信息模型应用指南（2017）》以及《陆家嘴BIM技术应用管理标准》，以应用为抓手、管理为重点，结合项目实际情况，编写《前滩中心 25 号地块 BIM 技术实施管理大纲》并搭建项目 BIM 平台。实施大纲是项目 BIM 应用落地的重要指南，其中明确了 BIM 组织架构、各方 BIM 职责、制定工作流程、建模规范、例会制度、周月报制度，以及各个阶段 BIM 实施策划，项目BIM实施大纲内容架构及各参与方主要职责如图 2 所示。

2.4 设计阶段

2.4.1 模型建立

前滩中心项目 BIM 团队在各专业图纸的基础上，以 Revit、Tekla、Rhino 等系列软件创建 BIM 三维模型，考虑到本项目模型体量较大，在模型创建时分专业创建，并赋予构件尺寸、规格、型号等参数。

2.4.2 碰撞检查

碰撞检查分为单专业碰撞检查和多专业碰撞检查，寻找冲突点，并完善优化设计图纸。进行碰撞检查应用时，BIM 工程师、设计师与施工方技术人员协同工作，及时调整设计方案，相比传统方法，提高了工作效率，也优化了设计方案。

2.5 施工准备阶段

2.5.1 土建深化

根据设计图纸及施工工序对图纸进行三维深化设计，解决建筑、结构与其他专业相冲突的地方，深化后导出平面图纸及三维构造，帮助现场进行构件的安装，如图 3 所示。

图3 钢结构深化

并利用BIM技术模拟底板滑槽架体搭设及混凝土浇筑方案，用以验证脚手架搭设可行性，滑槽架体模拟。办公楼首层完成后，将安装塔吊固定用的支承钢梁，在核心筒处预留洞口，利用模型进行深化复核。

2.5.2 机电正向深化设计

机电方面，应用 BIM 技术集成机电、土建、装修全专业模型，结合管线综合原则和项目特殊要求，在满足净高和规范要求前提下进行管线综合深化设计。考虑到本项目的特殊性，以及更好的提高施工阶段机电深化工作的效率和质量，尝试使用 BIM 技术进行正向深化，将各专业设计集成于 BIM 模型中，进行管线综合、净高分析。支吊架安装前，充分考虑施工安装和检修空间，完成机电管线精细化排布和支吊架排布深化，避免管线立体交叉，减少现场协调和返工，保证管线和设备整齐美观。同时，基于优化后的机电模型，导出二维图纸，指导现场机电安装。

机电 BIM 正向深化模式中，机电深化团队和 BIM 团队是一个团队，在根据设计单位提供的施工图纸完成各专业建模后，直接在 BIM 模型中进行三维管线建模综合排布设计，随时发现问题随时调整模型，对空间区域进行净高分析，最终使得机电管线零碰撞且净高满足要求后，对风力、水力进行复核计算，并直接通过 BIM 模型导出二维管线综合排布图、机电各专业平面图、复杂区域剖面图、预留预埋图，提供给施工人员用于施工。图 4 为该项目所运用的机电 BIM 正向深化模式。

图4 机电 BIM 正向深化模式

2.6 施工阶段

2.6.1 可视化交底

在传统施工交底的基础上，进行多样化交底：三维模型可视化交底、施工工艺模拟以及二维码交底，从而提升施工质量和安全。通过 BIM 模型和在中体现真实的场容场貌，这样相对于传统的二维平面图更能反映出多一维的空间信息，更加直观，方面项目人员优化布局，该项目可视化交底示例如图 5 所示。

图5 附着式脚手架可视化交底

2.6.2 塔冠施工模拟

通过 BIM 模型直观地展示施工工序、施工工艺和实际施工进度，更有效地进行作业，优化施工方案和进度计划，塔冠施工模拟流程如图 6 所示。

图6 塔冠塔吊拆除方案

2.7 竣工阶段

现场施工完成后，将模型根据现场进行比对复核，以确保模型与现场一致，并出具模型与现场比对报告。之后，将模型中的各类设备替换为厂商提供的参数化设备族，将竣工设备参数、空间信息录入竣工模型中，形成数据化 BIM 竣工模型。

3 结语

前滩中心项目，包含 280 m 超高层甲级办公楼及五星级酒店，对工程品质要求极高。本文基于 BIM这一数字化技术从施工图设计阶段开始介入，通过 BIM 项目管理及 BIM 应用双重作用，将 BIM 深入到项目管理的各个方面，为项目整个生命周期提供服务。在将常规的 BIM 应用做精做细同时，还改变传统协同方式，打破各专业间壁垒，提高协同效率。解决土建与机电碰撞 2482 处、机电内部碰撞 8028 处、精装修与土建机电专业碰撞 373 处。在施工阶段采用机电 BIM 正向深化设计，直接利用模型导出施工深化图纸，指导现场施工。利用 BIM 技术形象直观的模拟各阶段施工方案，动态模拟施工阶段过程中的重要施工工艺，提前解决施工协调中的问题，提高现场施工质量，减少工程变更。

BIM 与数字化技术的成功应用，代表了国内建筑业的设计与建造方式的新趋势。建筑业的发展，正是由一个个这样的项目磨练技术，锻炼队伍，整合上下游产业链，形成合力，慢慢改变建筑设计、实践的世界观与方法论，逐步重塑建筑业未来图景。