建筑技术 | BIM+智慧工地在中关村论坛项目主会场中的应用

1 工程概况

中关村论坛永久会址主会场项目，由于建筑使用功能和造型的独特性，施工过程中涉及施工专业队伍众多，因此影响施工质量与安全的因素也随之增多，加大了现场管理和物资调配的难度，给总包管理带来了较大的挑战。BIM+智慧工地管理贯穿项目的整个建造过程，应用涉及质量、安全、进度、劳务、环境等方面，BIM+智慧工地的应用提供了丰富的数据支撑，有效提高了整个建造过程的管理效能。

2 质量管控

建筑屋面造型独特，屋面的金属幕墙呈流线形环绕四周，由2 769块形状、曲率各不相同的双曲蜂窝铝板组成，排布于异形钢结构框架之上，形成疏密有致的银白色百叶，有利于隐藏构件与雨水收集。通过BIM技术对幕墙系统进行整体深化设计，经过板块曲率的分析与整合进行参数化建模，完成不同规格的单元板块的三维模型，并经过数字化预拼装进行精度验证，形成的模型数据可直接用于下料加工，确保了加工精度。结合预制构件的信息化管控平台，实时掌握构件的设计、生产、加工及运输安装进度，对进场安装顺序及材料码放位置可及时有序地进行调配，实现了全流程的智能化管控。屋面金属幕墙如图1所示。

图1 屋面金属幕墙

主会场为满足多功能需求，各类设备系统繁多，建筑各楼层管线系统错综复杂，给管线综合排布和现场施工及后续验收工作带来了较大的调整。

项目利用BIM技术对管线系统进行了综合优化排布，并通过引入BIM+AR技术，将BIM虚拟模型与现场实景相结合指导施工和隐蔽工程验收，更加直观高效，避免了部分错漏和拆改。

施工管理人员在现场头戴AR智能设备，即可完成BIM数据的实景呈现，通过虚实对比，可对现场进管线与施工BIM模型进行更有效的对比，大幅提高了施工和验收效率。

项目合作研发了企业级的虚拟质量样板平台，立足主会场项目进行研发和应用，并在企业内进行共享和升级，最终成为公司级的虚拟质量样板平台，满足公司所有项目的使用需求。

虚拟质量样板平台改变传统平台只能进行单一模型展示的弊端，将施工工艺说明、工序展示动画、技术交底、VR展示等内容融入其中，包含了建筑、结构、机电、装配式等多个专业分类，充分满足了质量管理的需求。项目管理人员通过扫描二维码便可在手机端随时随地进行查阅。

虚拟质量样板平台界面如图2所示。

图2 虚拟质量样板平台界面示意

基于BIM技术建立全比例VMU视觉样板，通过实体展示的形式，直观地印证设计所选择的材料色调、质感、比例在实际场所中的整体状态。

通过视觉样板的制作了解一些细部构造和性能，构件的比例关系，装饰线条的大小和进深尺寸、板块分格的比例等实际效果。充分论证了各项设计方案的效果和可行性，保证了后续施工的顺利进行。

VMU视觉样板实体如图3所示。

图3 VMU视觉样板实体示意

3 安全管控

项目利用塔式起重机防碰撞系统、深基坑监测系统、钢结构安全监测系统实现全方位智能安全管理。

塔式起重机防碰撞系统，旨在防止塔式起重机与周围障碍物（建筑物、其他塔式起重机等）发生碰撞。

防碰撞系统采用先进的技术和传感器，通过监测塔式起重机及其周围环境的状态来实现碰撞预警。

项目施工现场共设置6台塔式起重机，全部配备了塔式起重机防碰撞系统，有效保障了塔式起重机作业的安全运行。

利用智慧工地平台还可对塔式起重机进行实时监控，合理调配吊装次序。有效保障了8 400 t主体钢结构的吊装。

深基坑监测采用的是基坑全单元数字孪生工作平台，利用亚毫米级精度位移监测设备，解决监测管理无序，人为操作设备精度不够，数据孤立、不实时共享等问题。

系统由全自动传感器、高精度位移监测设备等组成。监测数据在现场可及时计算处理，发现问题可及时复测。对基坑进行动态、及时监测，有利于及时发现隐患，及时采取措施。

利用BIM+MR技术，辅助大跨度钢结构临时支撑卸载安全监测。项目通过对钢结构重点位置、关键杆件施工过程进行内力监测、结构位移监测，为卸荷工作提供安全数据支撑。

以实时监测数据为依托，理论模拟分析为导向，预测长悬挑结构的施工变形过程。实时监测的数据能够在施工现场原位直观反映并自动预警，智能辅助施工科学决策，保障了卸载过程的安全有序。

4 进度管控

在进度管控方面，智慧工地平台支持BIM模型构件与进度计划的挂接，合理拆分流水段，对进度计划进行模拟推演，查找不合理的进度安排，及时进行调控。

项目管理人员在智慧工地平台中，可将计划工期与实际施工进度及时进行对比分析，针对滞后部分及时采取组织劳动力资源，调配物资等措施，对施工进度进行合理管控，确保工程按期交付。进度管控如图4所示。

图4 进度管控（计算机截图）

5 环境管控

项目施工现场设置了智能水表、智能喷淋、智能环境监测等设备，并实现了智慧化联动。智能环境监控系统对环境进行实时监控，第一时间掌握环境数据，通过数据分析达到对智能喷淋等设施的智能管理，形成整体联动，确保施工现场的环境达到绿色施工的标准，最大程度地降低对环境的影响，打造绿色安全文明工地。

6 劳务管理

项目利用劳务系统实现劳务人员实名制管理，利用劳务实名制登记、人脸识别技术，使得劳务管理系统实现精准考勤和劳务数据统计分析、预警等功能。利用智能安全帽进行现场作业人员行动轨迹的精准定位，方便劳务人员管理，提高现场安全管理效率。

7 资料管理

将全景影像设备应用到项目中，每天利用全景影像设备对工程进行360°全景扫描，通过后台合成全景影像数据信息，生成二维码方便查阅。

管理者通过扫描二维码信息，即可进入每日的全景影像中行走观看现场实际施工状况，为管理者提供决策依据。每日的合成影像可归档留存，方便日后查验。全景影像资料如图5所示。

图5 全景影像

8 智能设备

项目引入放线打印机器人系统。放线打印机器人系统由放线打印设备、全站仪、平板电脑组成，系统基于BIM模型信息提取建筑标记信息数据，协同全站仪进行精准的放线定位，实现无人工错误的精准放线。

技术管理人员将BIM模型信息导入设备中，为机器人划定好作业范围，机器人可自动连续运行5 h，并且能够自动检测障碍物，自动躲避并规划行进路径。项目在结构施工阶段、机电施工阶段、装饰装修阶段进行了应用，发挥智能设备在节约人工、提升放线精度等方面的优势。

在多轴网识别、图纸提取、自动测量地面高度等方面，将放线打印机器人设备与BIM技术相结合，对系统进行了改进提升，增强了机器人的实战性能。另外，项目还运用了三维激光扫描仪、钢结构焊接机器人、抹灰机器人等众多智能设备，为项目的高效建设保驾护航。

9 结束语

将BIM技术与智慧工地管理相结合，能够有效发挥BIM技术优势，为智慧工地管理提供强有力的数据支持，为项目各系统各部门间的沟通协作搭建高效的合作平台，使管理层实时掌握工程运行状态，及时对工程进度、物资调配、人力资源管理等统筹安排，利用大数据进行精细化管理，有效提升项目的信息化管理水平。