建筑技术丨BIM技术在中关村论坛项目主会场中的综合应用

中关村论坛永久会址主会场项目的复杂性和特殊性，项目综合应用了BIM技术，保证了工期保证工程质量，提高了工程效率。

1 BIM应用策划

1.1 制订BIM实施计划

在项目策划阶段，项目部BIM中心制订完善的BIM实施计划，明确BIM的管理目标、应用范围、实施时间表、各方责任以及奖罚管理条例。确保所有相关方理解BIM的实施价值，积极配合实施计划，同时，应明确主要负责人，以及参与方的责任与义务，便于工作的推进。针对项目的重难点，确定项目的BIM应用重点，并提出相应的BIM解决措施。

中关村论坛永久会址主会场项目紧张的工期安排和独特的建筑造型给施工带来了巨大的挑战，BIM中心将保障工期和辅助施工作为项目BIM应用的核心目标。

1.2 建立BIM标准和工作流程

项目BIM中心依据相关BIM标准，并针对项目特点，制订了一套完整的项目级BIM应用标准，各参建单位按标准实施，确保项目各项数据的一致性和完整性。通过建立符合规范标准的BIM模型，减少各专业模型间的误差和冲突，提高了模型整合的效率。为各项应用的开展奠定基础。

1.3 BIM工作管理制度

通过制订BIM审核制度对模型及应用成果数据进行审核，严格把控各项应用的质量。制订了BIM例会制度，定期对工作进行协调统筹。通过BIM协同管理平台，对模型进行轻量化管理，使其能够对庞大的模型数据进行统一的整合和浏览。

2 BIM设计阶段应用

2.1 三维协同设计

建筑整体造型伏于大地之上，由北向南缓慢舒展，以含蓄谦逊的姿态融入“三山五园”大环境中，成为都市中难得的大地景观。

为满足这一造型需求，从方案设计阶段即采用BIM技术进行正向设计，整合了建筑、结构、机电、幕墙等各专业，在统一的模型基础上进行统筹协调，降低了沟通成本，提高了工作效率。系统化的BIM协同设计，在符合限高要求的前提下，最大限度地优化结构空间，满足各机电系统所需要的机电空间。

2.2 室外照明、声学分析

基于BIM进行室内外照明的模拟计算和方案对比，合理优化了照明设备的布局。在达到照明需求的前提下，满足了整体的美观与节能需求。会场内各会议区域对建筑声学控制要求高，通过对各功能区域进行声学分析，为会场声音控制、防噪降噪提供设计依据，为材料的选型和施工作法提供参考。

2.3 设计方案模拟

建筑屋面的体量较大，采用虹吸排水的方式提高排水效率。结合大面积异形曲面种植屋面的复杂性，采用虹吸雨水为主、重力排水为辅助的分级分区排水方法。通过利用Dynamo参数化工具，对雨轨路径进行模拟分析，智能判断雨水沟的位置，保证虹吸雨水系统排水的最大化（图1）。

图1 雨轨路径模拟分析

3 BIM施工阶段应用

3.1 施工模型

总承包单位接收设计模型后，首先进行图模一致性审查，复核模型中构件的拆分原则、构件材质等信息。通过对图纸的深化，将LOD 300深化为LOD 350，部分精度达到LOD 400，达到施工模型的要求，辅助技术方案的制订和指导现场施工。

3.2 新旧桩基综合处理

项目建设场地内原有建筑基底面积约为本项目基底面积的40 %，原建筑旧桩420根。工程技术人员在原有工程桩图纸的基础上对现场实际桩位进行了复核，按照实际桩位建立了BIM模型，将新旧桩在BIM模型中进行碰撞检测。检测出新旧工程桩冲突16处，并采取合理措施进行调整，经过设计确认后进行施工，避免施工过程中桩位冲突导致的工期延误。

3.3 深化设计

由于项目特殊的地理位置，对限高要求极为严格。项目整体最大高度12 m，再加上会场内复杂繁多的机电系统、造型独特的室内装饰，对室内空间的净高带来了极大的挑战。针对这一难题，项目利用BIM技术对大跨度悬挑钢结构、二次结构、机电管综、支吊架、复杂机房深化、精装修以及幕墙专业进行整体深化，力求在有限空间内完成最合理的系统排布，达到设计的净高要求，完善设计建造方案。项目各专业技术人员在同一协同平台上，经过数轮反复的磋商，最终完成各系统的合理排布，达到设计的净高要求。完善了设计图纸，消除施工过程隐患，减少二次拆改，节约工期，提升工程质量。

本工程金属屋面覆盖20 %~60 %坡度的悬挑屋盖区域，面积约6 000 m²，由1 000余种不同规格尺寸的蜂窝铝板组成，呈现大面积曲面造型，曲率呈现出不规律的变化导致幕墙龙骨倾斜不规则、生根龙骨标高尺寸各不相同、龙骨繁多复杂，如何实现高效精准的安装，是深化设计和施工阶段需要解决的难题。蜂窝铝板金属屋面系统基于全仿真BIM模型进行表皮分割、深化加工、板块制作和板块安装，简化了材料规格种类，实现了材料通用替换，提高了生产效率，保证了施工质量，便利了现场施工安装。

工程室内设计造型新颖、独特，运用墙顶一体三维曲面异形造型方案，将室内11 656 m²不同标高曲面墙面和异形顶面相连一体，新颖、独特的设计造型为装饰装修材料加工和现场施工带来巨大挑战。为确保项目施工如期完工，实现墙顶一体三维曲面异形造型设计方案，通过构建从表皮到矩阵式异形单元骨架的全三维数据模型，施工现场应用 BIM+精装装配式模块安装方法，解决了墙顶一体化曲面异形模块龙骨深化、加工、安装难度大，异形饰面施工质量等问题，提升曲面异形造型一次性安装质量，大幅提高效率。

3.4 场地布置

建设项目施工场地狭小，不同施工阶段的办公区、生活区、机械设备需求量、材料堆放、施工道路等需要多次调整，动态管控难度大。基于BIM的各阶段场地布置，提高场地利用率，减少二次搬运，方便交通运输，避免塔式起重机吊臂碰撞，加快施工进度，满足现场生产进度成本的管控需求。

3.5 跳仓法施工模拟

建筑主体混凝土结构施工采用跳仓法施工，减少后浇带对工期造成的影响，将结构每层分为26个仓，按照分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型的原则，既提高了施工质量，又确保了工期。利用BIM技术，在施工策划阶段对整个跳仓法施工进行模拟。通过方案模拟及对比分析，由技术人员选出最优施工方案，并进行了优化，形成最终的施工方案。通过技术方案模拟，解决了地下室混凝土结构施工期间施工机械部署、交通运输组织、材料堆放等难题，施工井然有序，资源合理调配。

3.6 三维质量样板体系

项目以BIM模型为基础，搭建虚拟质量样板管理体系，解决因场地狭小，无法搭建实体质量样板的问题。通过虚拟质量样板体系，进一步精细工程质量管理工作。自主研发虚拟质量样板平台以全业务链、全专业集成、标准化管理、工序模拟等功能为亮点，打造重点工程精细化质量管理平台，并逐步完善成为企业级质量管理平台，在企业中得到推广应用。

3.7 工程量提取

在结构施工阶段，主材用量的统计与控制直接影响项目成本。利用可视化编程插件Dynamo，自主研发了基于结构模型的一键提取式工程量统计方法。工程量的提取可按构件进行划分，也可根据需要按建筑部位进行划分，大幅提高了统计效率和实用性，材料统筹管理更加高效、准确。

3.8 清水混凝土BIM应用体系

清水混凝土设计造型独特，为本工程的重难点之一。下沉庭院外墙为8.7 m高、110 m长的超长不规则双曲面清水混凝土，扶手采用圆弧倒角设计，要求倒角顺滑平整。设计的明缝、禅缝和对拉螺栓孔组合形成的自然状态作为装饰面的建筑表现形式，为施工带来了较大挑战。项目部针对本项目清水混凝土特点创新性地制订了一套完整的数字化清水混凝土模板施工管理体系，从造型效果的确定、模板的深化设计、自动化机床加工到安装管理，实现了全流程的数字化管控。解决清水混凝土在结构造型上无法使用平面图纸完整体现的难题。在工期紧张的前提下，以BIM模型为数据基础指导现场施工，BIM技术支撑整个施工过程实现精细化管理。

3.9 大坡度异形曲面金属屋面BIM综合应用

项目拥有约1.4万m²种植屋面，且为大曲面不规则坡度变化的三叶草造型，清水混凝土叶脉将屋面分割为不同区域，包括复杂金属铝板幕墙、ETFE膜天窗、格栅百叶以及泛光照明、虹吸雨水系统等，多系统交织，界面处理难度大、屋面防水与排水要求高。

基于BIM技术对各专业系统进行深化设计，提高模型精度，完善细部节点，力求在深化设计阶段解决因图纸不详带来的施工难题，完善各节点细部作法，解决不同专业系统间的碰撞冲突问题，提高施工效率。基于BIM深化模型制订施工方案，优化施工工序，合理安排材料进场时间和规划施工区域，从而缩短工期，合理布置材料堆放区域，减少屋面集中荷载。

3.10 小市政BIM综合应用

项目小市政包含了道路铺装、雨污水、污水工程、给水、中水、燃气、照明、地源热泵、园林景观等多专业，管线错综复杂。基于BIM平台综合建模，发现碰撞问题3 067处。利用BIM手段进行了多轮优化调整，形成最终施工模型，导出施工图纸，经过设计确认后指导施工，大幅提高了施工效率。

4 运维阶段

通过承接竣工BIM模型，运营单位经过轻量化处理 ，成功对接其运营平台，成为整个运维阶段的数据基础。项目以科技赋能，利用综合运营的智慧化管理平台，目标打造先进的智慧会议中心，全方位提升运营管理能力。在地下1层设置智能化管控中心，采用先进建筑智能化系统，构架智慧会展平台，形成智慧化会展新体验。

5 结束语

基于BIM技术，创新性地提出了解决大跨度悬挑钢结构、异形组合种植屋面、高大超长清水混凝土、复杂机电系统排布以及室内多曲连续异形装饰等深化设计及施工难题的解决方案，辅助现场施工达到高精度建造的要求。

基于BIM协同管理平台的全专业协同深化设计与建造管理，充分发挥了BIM技术在成本、进度、质量方面的应用价值，大幅提升了深化效率和施工质量，提升了项目精细化管理水平，同时为后期大型会场的智慧化运维管理奠定了基础。