一、項目概況

1.項目基本信息

北京新機場航站區工程項目，以航站樓為核心，由多個配套項目共同組成的大型建筑綜合體?？偨ㄖ娣e約143萬平方米，屬于國家重點工程。其中，航站樓及換乘中心核心區工程建筑面積約60萬平方米，為現澆鋼筋混凝土框架結構。結構超長超大，造型變化多樣，施工人員眾多，對施工技術與管理的要求較高，需引進新技術協助項目施工。

2.項目難點

(1)東西最大跨度562m，南北最大跨度368m，結構超長超大，施工段多，這些因素可能會使施工部署及技術質量控制的風險增大。

(2)上下混凝土結構被隔震系統分開，節點處理非常復雜，對制定技術方案和技術交底的細節把控提出挑戰。

(3)鋼結構的豎向支撐柱形式多樣，包括C型柱、筒柱、幕墻柱扥等，生根于不同樓層，不能同時安裝，且需要與屋面鋼網架結構連接，安裝難度大。

(4)屋面鋼網架結構本身造型變化大，與豎向鋼支撐C型柱相連，可能造成屋面鋼網架結構及室內天花復雜多變，安裝難度大。

(5)機電系統復雜，機電設計施工圖過程調整量大。在機電工程深化設計過程中，所涉專業眾多，各系統覆蓋面廣，交互點多，協同工作量大，可能會為項目施工過程中的協同工作留下隱患。

(6)參與單位多、參與施工人員高峰期預計超過8000人，人員過多可能會造成現場施工管理混亂等問題出現。

3.應用目標

在本項目BIM技術應用中，要實現兩個目的，第一，解決項目本身管理過程中的問題;第二，驗證和積累BIM應用方法，為后續的類似項目應用提供經驗。在此之前，已經在多個房建項目上進行了BIM應用，對于房建項目的建模方法、建模標準、項目應用方法等，已經有一定的積累。這些積累成果是否都可以在機場項目上應用?機場項目的BIM應用還有哪些特殊的要求?為了實現上述目的，本項目應用中確定了如下四個目標：

(1)項目技術管理目標：根據項目特點進行施工部署和技術質量控制、制定技術方案和進行技術交底時注意項目中的難點細節、多造型鋼結構的精準安裝、項目協同管理及現場施工管理等問題。

(2)BIM人才培養：建模人才、BIM5D平臺應用人才。

(3)BIM應用方法總結與驗證：BIM建模標準的優化、項目部各管理崗利用BIM5D進行項目管理的方法總結。

(4)新技術應用的探索：GNSS全球衛星定位系統、三維數字掃描、測量機器人及MetroIn三維測量系統、大跨度鋼網架構件物流管理系統。

二、BIM應用方案

1.BIM應用內容

針對以上項目難點和BIM應用目標，本工程在項目管理、方案模擬、商務管理、動態管理、預制加工和深化設計等六大方面應用了BIM技術。

BIM應用內容

(1)項目對包括勁性鋼結構施工工藝、隔震支座施工工藝、臨時鋼棧道方案等技術難點進行BIM模擬。

(2)通過應用BIM5D管理平臺，基于BIM模型對項目進度、質量、安全、成本和物料進行精確、高效的管理。

(3)通過將BIM技術與三維掃描技術、放樣機器人、物聯網等信息技術結合，提高工程信息化管理水平。

2.BIM應用策劃

(1)在BIM實施前期，制定相關技術標準，包括《BIM模型管理標準》、《BIM技術應用實施方案》、《土建模型標準指南》、《BIM建模工作流程》、《機電建模標準指南》、《機電三維深化設計方案》等。

(2)模型創建及實施方案：

本工程BIM建模和BIM實施采取項目部自施與BIM業務分包相結合的方式。

主要的BIM業務分工按施工區域分為4塊，即AL區、BL區、AR區、BR區，其中：

AL區——北京城建集團有限責任公司BIM中心

BL區——北京城建集團有限責任公司BIM中心

AR區——北京比目魚工程咨詢有限公司

BR區——CCDI悉地國際

(3)人才培養方案：建模人才的培養方式為北京城建集團BIM中心和CCDI、比目魚咨詢等公司合作為主，模型應用的人才培養以廣聯達公司為主。

(4)軟件選取方案：

(5)咨詢服務方案：

廣聯達——協助項目部進行模型驗收，并對原有的建模標準提出改進意見;現場實施服務，培訓項目部各相關崗位利用BIM5D進行現場管理。

北京比目魚工程咨詢有限公司——AR區全專業建模，并對原有的建模標準提出改進意見。

CCDI悉地國際——BR區全專業建模，并對原有的建模標準提出改進意見。

3.BIM組織介紹

(1)以項目經理為BIM應用主管領導，負責統籌協調項目BIM應用資源，確定BIM應用目標。

(2)組建以BIM主管為核心的BIM團隊，負責制定BIM總體實施方針。

(3)北京城建集團有限責任公司BIM中心：AL區和BL區全專業建模及BIM應用實施。

(4)北京比目魚工程咨詢有限公司：AR區全專業建模及BIM應用實施。

(5)CCDI悉地國際：BR區專業建模及BIM應用實施。

(6)廣聯達科技股份有限公司：負責配合BIM模型的后期應用及BIM5D應用和培訓。

(7)所有進場的專業分包單位：配有專業BIM技術人員，負責配合總包單位的BIM實施。

三、實施過程

1.BIM應用準備

(1)模型創建：

模型創建的流程：建模標準交底-模型創建-模型驗收-建模標準的調整。

模型創建的內容： 基于BIM的建筑模型、結構模型、機電模型、鋼網架屋蓋模型、幕墻模型、地表模型、土方模型、邊坡模型、樁基模型的創建。

(2)Revit、Navisworks、Magicad、Fuzor、Lumion、BIM5D等專業應用軟件的操作培訓。

2.BIM應用過程

(1)BIM與技術管理的結合：

1)模型的應用：

利于地表模型、土方模型、邊坡模型和樁基模型，進行地質條件的模擬和分析、土方開挖工差算量、節點做法可視化交底對8275根樁基的精細化管理，將BIM模型作為技術交底動畫制作和BIM管理平臺應用的基礎數據。

2)創建洞口族文件及標注族文件：

自動生成二次結構洞口及標注，大大減少了標注的工作量，并且避免由于人為失誤導致的標注錯誤的發生，極大的提高了標注的準確性和統一性。

3)勁性鋼結構工藝做法模擬：

由于本工程勁性鋼結構具有體量大、分布廣、種類多、結構復雜等特點，用鋼量達1萬余噸，與混凝土結構大直徑鋼筋連接錯綜復雜。在正式施工前，深化設計人員利用BIM技術，將所有勁性鋼結構和鋼筋進行放樣模擬，在鋼結構加工階段，完成鋼骨開孔和鋼筋連接器焊接工作。通過與結構設計師密切溝通，形成完善的深化設計方案指導現場施工。

4)隔震支座施工工藝模擬：

通過建立BIM模型，對隔震支座近20道工序進行施工模擬，增強技術交底的準確性和一致性，提高現場施工人員對施工節點的理解程度，縮短工序交底的時間。

本工程建成后將成為世界上最大的單體隔震建筑，共計使用隔震橡膠支座1124套，如此超大面積超大規模使用超大直徑隔震支座的工程，在國內外尚屬首次。

5)臨時鋼棧道施工方案模擬：

本工程首次將鋼棧道應用在超大平面的建筑工程中，以解決深槽區中間部位塔吊吊次不足的問題。在應用過程中，棧道的結構設計、使用方式、位置選擇是鋼棧道工程的難點，優化設計、節約材料是體現鋼棧道經濟性的關鍵。

在鋼棧道的方案策劃和設計過程中，充分利用BIM技術進行方案的比選，對鋼棧道的生根形式、支撐體系、構件選擇以及貨運小車在運行中的受力情況，進行了詳細的BIM模擬和驗算。其中，方案模擬為最終決策起到了至關重要的作用。

6)鋼結構方案模擬：

通過MST、XSTEEL、ANSYS、SAP、MIDAS、3DMAX等專業軟件建立空間模型，進行節點建模及有限元計算、結構整體變形計算和施工過程模擬。

(2)BIM技術與現場管理的結合：

現場管理采用BIM5D管理平臺，BIM5D基于云平臺共享，能夠實現PC端、網頁端、移動端協同應用。以BIM平臺為核心，集成土建、鋼筋、機電、鋼構、幕墻等全專業模型，并以集成模型為載體，關聯施工過程中的進度、成本、質量、安全、圖紙、物料等信息。BIM模型可以直觀快速地計算分析，為項目進度、成本管控、物料管理等方面提供數據支撐，協助管理人員進行有效決策和精細管理，從而達到項目無紙化辦公、減少施工變更、縮短項目工期、控制項目成本、提升項目質量的目的。

BIM5D管理平臺

通過REVIT模型的GFC接口導入算量軟件，可以直接生成算量模型，避免重復建模，提高各專業算量效率。

1)通過基于BIM模型的流水段管理：

通過基于BIM模型的流水段管理，能夠對現場施工進度、各類構件完成情況進行精確管理。

流水段管理

2)基于BIM的物料提?。?/p>

將模型直接導入到BIM5D平臺，軟件會根據操作者所選的條件，自動生成土建專業和機電專業的物資計劃需求表，提交物資采購部門進行采購。

基于BIM的物料提取

3)進度及資金資源曲線分析：

通過將BIM模型與進度計劃相關聯，可以直觀地掌握工程進度情況，還可以利用BIM軟件進行工程資金、資源曲線分析，實現對施工進度的精細化管理。

4)質量安全管理：

a.責任明確。質量安全問題可在BIM模型上直接定位，問題責任單位和整改期限清晰明確，為工程結算和獎懲決策提供了準確的記錄數據。

b.多媒體資料清晰直觀。除可以輸入文本信息外，該平臺還支持手機拍照，將圖片文件實時上傳，更加直觀地反應現場質量問題。

c.移動端實時管理。通過移動端采集信息，能夠實時記錄問題、下發和查看整改通知單、實時跟蹤整改狀態，有理有據方便追溯和復查質量問題。

d.模型輕量化。通過先進的圖形平臺技術，將各專業軟件創建的模型在BIM平臺中轉換成統一的數據格式，極大地提升了大模型顯示及加載效率。

5)樁基礎專項應用：

對樁基施工每區段、每個樁、每道工序進行進展監控，并通過數據平臺進行多維度分析，包括總體進展、各區段進展、各工序、各隊伍的進展分析。在模型平臺中，“正常開始”、“延時開始”、“正常完成”、“延時完成”等狀態均以不同的顏色顯示，并附有實際和計劃工程量對比圖，能夠快捷直觀地展示各個部位的施工進展情況，實時掌握工程量變化情況。通過移動端平臺，能夠即時發布樁基施工進展情況和施工偏差檢查結果，第一時間通報偏差責任單位，并可對比計劃與實際情況，以及工序完成情況，從而實現管理高效性和記錄準確性。

(2)BIM與其他新技術的結合：

1)三維掃描與高精度測量設備的應用：

本工程土方開挖量約270萬立方米，通過對基坑進行三維數字掃描，將形成的點云文件，通過REALWORKS軟件轉換后，與創建的基坑模型進行比對校驗，快速準確地發現土方開挖的差值，及時調整開挖工作，能夠有效避免重復作業。在基礎底板和結構施工階段，引進GNSS全球衛星定位系統進行測量控制，并采用全站儀對基坑進行高精度測量。采用該項技術，僅用兩人就完成了全場區的測量工作。

2)三維掃描與放樣機器人的結合應用：

首次采用基于測量機器人及MetroIn三維測量系統的精密空間放樣測設技術，實現了大型復雜鋼結構施工快速、準確的空間放樣測設。

3)大跨度鋼網架構件物流管理系統：

針對63450根屋蓋鋼結構桿件和12300個焊接球的管理，項目上研發了以BIM模型、數據庫及二維碼為核心的物流管理系統。將物聯網技術與BIM模型結合，利用物聯網技術實現了構件管控的高效化和精準化。此外，還研發了移動端手機APP，通過實時顯示所有構件的狀態信息，把控項目的實際進度，適時調整計劃。手機APP還可記錄生產全過程中各類影像資料，通過BIM模型清晰展現構件到場和安裝進度，實時顯示各階段構件到場數量。

四、BIM應用效果總結

1.項目實際應用問題的應用效果總結

(1)利用BIM技術對超大超長結構工程臨時運輸鋼棧道進行建模、方案布置模擬及方案比選，快速高效地解決了鋼棧道的結構設計、使用方式、位置選擇等技術難點，解決了深槽區無法用塔吊進行物料運輸的難題，最終優化設計、節約材料，降低投資費用，保證物料運輸的高效完成。

(2)利用BIM技術對隔震支座進行建模，并對近20道施工工序進行模擬，更加直觀地檢驗工序設置的科學性和合理性，縮短技術交底的時間，保證施工工序統一性和施工質量。

(3)在鋼結構工程中，利用BIM技術進行施工方案模擬，并將BIM技術與三維掃描、物聯網相結合，解決了鋼結構施工部署和技術方案的確定、物料加工情況地跟蹤及到場安裝進度的實時檢查等技術難題，提高了鋼結構工程管控的精細化程度和管理效能。

(4)利用BIM技術進行機電系統深化設計，并通過創建各類族文件，實現二次洞口標注自動生成，使二次結構洞口標注工作量減少80%以上;利用Revit軟件直接出圖，使出圖時間縮短70%以上;在正式施工前，發現機電專業圖紙問題及管線碰撞，現場等待技術問題解決的時間縮短60%以上;通過合理化管線排布，提高機電專業施工效率10~15%。

(5)利用BIM5D管理平臺，對項目的技術、進度、質量、安全進行管理，將管理信息傳遞效率提高15~20%，決策效率提升10%以上;通過BIM5D平臺基于模型直接生成標準化物資提取單，打印后由物資人員直接簽字確認即可生效，減少物資人員手動填寫表格的工作量，物資提料所用時間減少15~20%。

(6)明確數據使用需求。在創建模型之前，首先明確模型數據使用需求，并根據需求建立模型創建標準，以保證模型一次創建完成而不進行二次修改或重建。

(7)利用好Revit族文件。通過將各類洞口、標注、圖框和目錄制作成參數化的族，可以大大減少出圖的重復性操作和人為錯誤的發生，并且提高出圖文件的標準化、統一化程度。通過視圖樣板文件和共享參數的建立和傳遞，可以提高多方協同作業的效率，并保證其標準的一致性，在由眾多參與方進行協同工作的深化設計中，可以發揮出BIM技術在協同方面的更大價值。

2.BIM應用方法總結

(1)制定BIM模型標準及管理方法：包括鋼棧道的建模標準、BIM模型管理標準、BIM技術應用實施方案、土建模型標準指南、BIM建模工作流程、機電建模標準指南、機電三維深化設計方案在內的相關技術標準。

(2)制定BIM實施方法，包括BIM工作管理方案、文件會簽制度、BIM例會制度、質量管理體系四項管理制度，保證本工程BIM技術的實施。

3.BIM人才培養總結