1、建筑信息模型技術(shù)在上海容災(zāi)中心建設(shè)中的應(yīng)用第2§卷第4期2011年8月供用電5建筑信息模型技術(shù)在上海容災(zāi)中心建設(shè)中的應(yīng)用張斌(上海市電力公司電網(wǎng)建設(shè)公司,上海200002)摘要:上海容災(zāi)中心工程是國(guó)內(nèi)首次由業(yè)主主導(dǎo),將建筑信息模型(BIM)技術(shù)應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)中心全生命周期工程建設(shè)的實(shí)施案例.討論了上海容災(zāi)中心建設(shè)中存在的難點(diǎn)問(wèn)題,分析了BIM技術(shù)三維可視化真實(shí)建模,自動(dòng)碰撞檢查,快速準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計(jì),動(dòng)態(tài)施工模擬等優(yōu)點(diǎn).上海容災(zāi)中心在施工階段和運(yùn)行維護(hù)階段應(yīng)用BIM技術(shù),保證了施工高質(zhì)量的管理效益,提高了工程設(shè)計(jì),施工和運(yùn)行維護(hù)的效率.關(guān)鍵詞:上海容災(zāi)中心;三維可視化真實(shí)建模;自動(dòng)碰

2、撞檢查;建筑信息模型技術(shù)中圖分類號(hào):F426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10066357(2011)0400054ApplicationofBuildingInformationModelTechnologyinShanghaiDisasterToleranceCenterConstructionZhangBin(NetworkConstructionCompany,SMEPC,Shanghai200002,ShanghaiChina)Abstract:ShanghaiDisasterToleranceCenter(SDTC)isthefirstcaseledbyownertoapplythebu

3、ildinginformationmodel(BIM)technologyinthelifecycleengineeringconstructionofthecenter.ThedifficultproblemsintheSDTCconstructionarediscussed.TheadvantagesofBIMtechnologyincluding3-dimensionvisualizedvirtualmodeling,autobumpingcheck,quickandpreciseworkloadstatistics,dynamicconstructionsimulationetcare

4、analyzed.BIMtechnologyisappliedinconstruction,operationandmaintenanceofSDTCtoguaranteethequalitymanagementperformanceofconstruction,improvetheefficiencyofdesign,construction,operationandmaintenanceoftheSDTC.Keywords:ShanghaiDisasterToleranceCenter;3-dimensionvisualizedvirtualmodeling;autobumpingchec

5、k;buildinginformationmodeltechnology上海容災(zāi)中心是國(guó)家電網(wǎng)公司在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)的3個(gè)集中式信息系統(tǒng)容災(zāi)中心之一.在上海容災(zāi)中心的建設(shè)中存在涉及專業(yè)眾多,設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜,工期緊,對(duì)材料,人工等成本控制要求高等難題.建筑信息模型(BIM)作為信息化技術(shù)在建筑行業(yè)的最新應(yīng)用成果,實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程施工重點(diǎn),難點(diǎn)的預(yù)先模擬,從而提前發(fā)現(xiàn)隱患,并且保證管理措施,施工設(shè)備,人力資源的到位.在上海容災(zāi)中心工程建設(shè)中引入BIM技術(shù),成為保證工程管理效益的有效手段,大大提高了工程的設(shè)計(jì),施工和運(yùn)行維護(hù)效率.1上海容災(zāi)中心建設(shè)中存在的難點(diǎn)問(wèn)題上海容災(zāi)中心分地下一層,地上四層,建筑面積為

6、28124m2.其中地下一層為設(shè)備機(jī)房,地上為計(jì)算機(jī)機(jī)房,精密空調(diào)機(jī)房及配套設(shè)備機(jī)房等,三層設(shè)置應(yīng)急指揮中心.在工程建設(shè)中的主要難點(diǎn)如下.1)容災(zāi)中心設(shè)備眾多,包括空調(diào)設(shè)備,電氣設(shè)備,水泵等共1228臺(tái);機(jī)電系統(tǒng)復(fù)雜,包含9個(gè)暖通系統(tǒng),12個(gè)給排水系統(tǒng),18個(gè)電氣專業(yè)系統(tǒng),但空間有限(樓層高度為5.5m,梁底高度為4.53m,走道吊頂按照3.0m設(shè)計(jì),管道安裝的空間僅為1.53m),用傳統(tǒng)的二維CAD進(jìn)行設(shè)計(jì),會(huì)不可避免地存在設(shè)備,管線,結(jié)構(gòu)之間的碰撞沖突.2)工期非常緊.工程于2010年3月25日開(kāi)工,但由于上海特殊的軟土地基,在處理基坑圍護(hù)方面就花費(fèi)了2個(gè)月的時(shí)間.從2010年5月26日土

7、方開(kāi)挖,到當(dāng)年I2月底完成土建及設(shè)備安裝,實(shí)際工期僅有7個(gè)月.3)工程量難以快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì).常規(guī)需要參考設(shè)計(jì)單位和施工單位提供的概預(yù)算數(shù)據(jù),但因6張斌:建筑信息模型技術(shù)在上海容災(zāi)中心建設(shè)中的應(yīng)用工程規(guī)模大,系統(tǒng)復(fù)雜,工期緊,業(yè)主需要更詳實(shí)的工程結(jié)算依據(jù).4)難以提供安全穩(wěn)定的機(jī)房環(huán)境.上海容災(zāi)中心在運(yùn)行中作為一個(gè)數(shù)據(jù)中心,建筑設(shè)備和機(jī)房配套設(shè)備設(shè)施的效率降低或者故障,都會(huì)對(duì)電力數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),交換業(yè)務(wù)帶來(lái)嚴(yán)重影響.2BIM技術(shù)概述BIM技術(shù)是工程建設(shè)行業(yè)重要的信息化應(yīng)用技術(shù),具有三維可視化真實(shí)建模,自動(dòng)碰撞檢查,快速準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計(jì),動(dòng)態(tài)施工模擬等優(yōu)點(diǎn),具體如下.1)BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),在計(jì)

8、算機(jī)中建立一座虛擬的建筑模型,并為模型提供完整的建筑工程信息庫(kù),通過(guò)富含信息的模型可最大可能地去模擬建筑物在真實(shí)世界中的狀態(tài)和變化.2)BIM可通過(guò)三維方式來(lái)檢查工程中可能遇到的各類管線碰撞問(wèn)題,能在施工開(kāi)始前發(fā)現(xiàn)并消除這些碰撞,可大大減少施工過(guò)程中因碰撞問(wèn)題而引起的人工,材料的浪費(fèi)及工期的延誤.3)BIM中包含的工程信息可以對(duì)工程量進(jìn)行快速,準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì),使業(yè)主和施工管理人員可以高效,準(zhǔn)確地獲取各類工程量信息,避免人工統(tǒng)計(jì)帶來(lái)的誤差和爭(zhēng)議.4)BIM可以直觀地模擬施工進(jìn)度計(jì)劃和施工組織設(shè)計(jì),通過(guò)4D施工模擬,可對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的計(jì)劃安排和難點(diǎn)進(jìn)行控制,從而優(yōu)化施工計(jì)劃關(guān)鍵路徑或施工組織重要節(jié)點(diǎn),

9、以保證復(fù)雜條件下施工現(xiàn)場(chǎng)組織有序,減少安全隱患.從應(yīng)用程度上看,國(guó)外(尤其是歐美,韓國(guó),日本)已將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑工程的設(shè)計(jì)階段,施工階段以及建成后的維護(hù)和管理階段.目前國(guó)內(nèi)已有包括北京奧運(yùn)會(huì)奧運(yùn)村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng),世博會(huì)國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)館等一批較為成功的BIM技術(shù)應(yīng)用案例.上海作為國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用最活躍的地區(qū)之一,目前主要由設(shè)計(jì)院主導(dǎo)在建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù),而由業(yè)主主導(dǎo)的在工程施工,運(yùn)行維護(hù)階段的BIM應(yīng)用才剛剛起步.3BIM技術(shù)在上海容災(zāi)中心施工的應(yīng)用3.1BIM的建立和維護(hù)通過(guò)BIM技術(shù)為上海容災(zāi)中心搭建了建筑,結(jié)構(gòu),機(jī)電,消防,水,暖,電等專業(yè)的全真模型,如上海容災(zāi)中

10、心的(建筑+結(jié)構(gòu)+機(jī)電)模型如圖1所示,消防泵房管道模型如圖2所示.在施工開(kāi)始前,通過(guò)虛擬漫游感受建筑未來(lái)建成后的效果,查看空間是否滿足要求,設(shè)備布置是否合理.在施工結(jié)束前,可根據(jù)設(shè)計(jì)修改和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際完工情況修改來(lái)調(diào)整BIM,使模型能夠反映真實(shí)的工程完成情況.圈1上海容災(zāi)中心的(建筑+結(jié)構(gòu)+機(jī)電)模型圖2上海容災(zāi)中心的消防泵房管道模型為了保證建立的BIM與施工情況一致,每日有專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍攝,并在BIM中與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比對(duì).通過(guò)整理上海容災(zāi)中心的每H施工變更,并反映在BIM當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM的維護(hù).上海容災(zāi)中心的軸網(wǎng)K一8軸的BIM圖與現(xiàn)場(chǎng)圖分別如圖3,圖4所示.3.2自動(dòng)碰撞檢查利用BIM的三維可

11、視化特點(diǎn),在施工開(kāi)始前通過(guò)檢查建筑設(shè)備及管線的碰撞,發(fā)現(xiàn)了原始設(shè)計(jì)中2000多處存在碰撞的錯(cuò)誤.在模型中檢查出碰撞點(diǎn)后,經(jīng)過(guò)分析,歸類,整理,出具碰撞檢測(cè)報(bào)告,將產(chǎn)生碰撞的位置進(jìn)行專業(yè)分類,并在施工前將碰撞錯(cuò)誤全部消除,這大大減少了因碰撞問(wèn)題張斌:建筑信息模型技術(shù)在上海容災(zāi)中心建設(shè)中的應(yīng)用7圖3上海容災(zāi)中心的軸網(wǎng)K一8軸的BIM圖圖4上海容災(zāi)中心的軸網(wǎng)K一8軸的現(xiàn)場(chǎng)圖而引起的施工后的現(xiàn)場(chǎng)返工,以及由此產(chǎn)生的人工,材料的浪費(fèi),以及工期的延誤.3.3施工模擬進(jìn)度控制通過(guò)BIM的4D模擬,模擬出各個(gè)階段各專業(yè)的施工區(qū)域,人流路線,材料堆放位置,設(shè)備吊裝的路徑及避讓區(qū)域,優(yōu)化了施工組織工序,對(duì)工作面上

12、的交叉施工實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的預(yù)先模擬和進(jìn)度控制.如在地下一層機(jī)房機(jī)電施工中,水,暖,電3個(gè)專業(yè)同時(shí)施工,通過(guò)BIM的4D模擬,找出最合理的工作區(qū)域和工作路徑,拓展了工作面,有效地提高了施工效率.3.4安全控制通過(guò)BIM可視化環(huán)境建立各種施工操作和過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬,對(duì)所采取的安全措施或施工方案進(jìn)行預(yù)演,調(diào)整和比選,編制了塔式起重機(jī)拆卸施工方案,施工升降機(jī)專項(xiàng)施工方案等20多種施工組織方案,從而獲得安全,經(jīng)濟(jì),合理的施工方案,有力地保證了施工安全.設(shè)備吊裝是上海容災(zāi)中心施工過(guò)程中危險(xiǎn)性較大的環(huán)節(jié),利用BIM模擬了設(shè)備吊裝的垂直運(yùn)輸和水平運(yùn)輸,并將模擬結(jié)果作為編制施工方案的依據(jù),提高了對(duì)施工安全隱患的預(yù)見(jiàn)

13、性,保障了施工安全.3.5工程量動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)借助BIM中的工程信息,計(jì)算機(jī)可自動(dòng)對(duì)各種構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行高效和精確的統(tǒng)計(jì).由此生成準(zhǔn)確的材料清單,為上海容災(zāi)中心項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)快速評(píng)估工程變更引起的成本變化帶來(lái)極大便利,有效地避免了傳統(tǒng)工程建設(shè)過(guò)程中由于人工統(tǒng)計(jì)工程量而帶來(lái)的誤差和引起的爭(zhēng)議.此外,工程量動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)結(jié)合該工程項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃,幫助業(yè)主及施工總包制定出更加準(zhǔn)確的原材料供應(yīng)計(jì)劃.3.6竣工驗(yàn)收在上海容災(zāi)中心施工過(guò)程中,將管線空間布置信息完全輸入到BIM中,在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)完成真實(shí)的竣工BIM.當(dāng)在運(yùn)行維護(hù)階段需要查看建筑物的信息時(shí),不再需要進(jìn)入到建筑物內(nèi)部查看,只需查看竣工BIM,即可找到所需要的信息

14、.上海容災(zāi)中心的竣工BIM圖如圖5所示.圖5上海容災(zāi)中心的竣工BIM圖4BIM在上海容災(zāi)中心運(yùn)行維護(hù)階段的應(yīng)用一1)機(jī)房配套設(shè)備建模.在施工階段BIM竣工模型的基礎(chǔ)上,增加容災(zāi)中心各類機(jī)房配圖設(shè)備模型.將容災(zāi)中心的建筑設(shè)備和機(jī)房配套設(shè)備加以有效整合,保證此類信息唯一,準(zhǔn)確和三維可視化.2)BIM與監(jiān)控關(guān)聯(lián).通過(guò)BIM整合數(shù)據(jù)中心環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的反饋數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)容災(zāi)中心建筑物理環(huán)境,建筑設(shè)備和機(jī)房配套設(shè)備故障的三維定位,以及相應(yīng)的解決方案分類提示.3)節(jié)能控制.通過(guò)實(shí)施水流監(jiān)控,以電能管理系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)的電流,電壓數(shù)據(jù)繪制能量消耗圖,以達(dá)到節(jié)能減排目的.(下轉(zhuǎn)第13頁(yè))范明天:2011年第二十一屆國(guó)

15、際供電會(huì)議綜述13限的監(jiān)管,電價(jià)的監(jiān)管(19801990年)等傳統(tǒng)的監(jiān)管模式向供電質(zhì)量控制(19902000年),可持續(xù)發(fā)展(20002010年)模式的發(fā)展.德國(guó)的城鄉(xiāng)供電可靠性已經(jīng)達(dá)到21min.歐洲監(jiān)管模式的未來(lái)挑戰(zhàn)在于,基于現(xiàn)有的可持續(xù)發(fā)展的模式,針對(duì)2020年甚至更遙遠(yuǎn)的年代發(fā)展激勵(lì)型監(jiān)管模式,這是歐洲發(fā)展主動(dòng)配電網(wǎng)的社會(huì),經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),將對(duì)未來(lái)配電網(wǎng)的發(fā)展有至關(guān)重要的作用.我國(guó)電網(wǎng)管理現(xiàn)在正處于開(kāi)始對(duì)供電質(zhì)量(供電可靠性)進(jìn)行規(guī)劃和控制的階段,我國(guó)的城鄉(xiāng)供電可靠性監(jiān)管指標(biāo)為20h,同時(shí)還要面對(duì)可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)來(lái)發(fā)展智能電網(wǎng),而歐洲已經(jīng)開(kāi)始探討采用激勵(lì)型監(jiān)管模式鼓勵(lì)電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展智能電網(wǎng).

16、建議我國(guó)在智能電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該具備全球視野,立足中國(guó)實(shí)際,提出新概念,新方法,以解決中國(guó)自己的實(shí)際問(wèn)題.致謝本文的資料由中國(guó)代表團(tuán)成員提供.在此謹(jǐn)向提供各部分資料的趙建軍(開(kāi)幕式),王衛(wèi)斌(T1,S1),徐丙垠(T2,S3),陸翌(T4),王成山(T5,S4),李天友(T6,S2)表示感謝!收稿日期:2011年7月范明天(1954一),工學(xué)博士,教授,CIGREC6中方委員中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員,研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃與應(yīng)急管理(上接第7頁(yè))4)BIM與消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng).通過(guò)消防報(bào)警,煙感探測(cè)數(shù)據(jù),在BIM中模擬出實(shí)時(shí)逃生安全路徑.5應(yīng)用效果BIM技術(shù)在上海容災(zāi)中心工程中帶來(lái)的應(yīng)用效果,主要

17、包括進(jìn)度控制,質(zhì)量控制,經(jīng)濟(jì)效益3個(gè)部分.1)進(jìn)度控制.上海容災(zāi)中心工程中,通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用,在施工前發(fā)現(xiàn)并消除了2000多處碰撞錯(cuò)誤,有效地減少了施工現(xiàn)場(chǎng)可能因?yàn)檫@些碰撞錯(cuò)誤而引起的工程延誤甚至工程返工,變被動(dòng)響應(yīng)為主動(dòng)控制,極大地保證了項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)對(duì)施工進(jìn)度的整體控制;此外通過(guò)BIM優(yōu)化施工組織順序和流程,制訂了更合理的施工進(jìn)度計(jì)劃,減少了交叉施工帶來(lái)的安全隱患.例如,通過(guò)以上措施,使機(jī)電安裝不僅提前了8d進(jìn)場(chǎng)施工,而且空調(diào)工程的安裝由原來(lái)71d降低到58d;電力消防工程由原來(lái)78d降低到60d.因?yàn)锽IM在進(jìn)度控制方面的應(yīng)用,上海容災(zāi)中心工程的施工計(jì)劃由9個(gè)月縮短為7個(gè)月.2)質(zhì)量控制.上海容災(zāi)中心通過(guò)施工前期BIM的展現(xiàn)和模擬,重新回顧了各專業(yè)所有的設(shè)計(jì)圖紙,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)隱患,提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性;通過(guò)直觀的BIM三維虛擬漫游,提高了項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)對(duì)工程信息的掌控能力,提升了決策的準(zhǔn)確度;由于碰撞錯(cuò)誤的及時(shí)消除,避免了傳統(tǒng)管理模式下,此類工程經(jīng)常遇到的多次拆改現(xiàn)象,避免設(shè)備和管線的人為損傷,不僅保證了施工的質(zhì)量,而且也延長(zhǎng)了設(shè)備及管線的使用壽命.3)經(jīng)濟(jì)效益.通過(guò)BIM在施工前發(fā)現(xiàn)并消除的碰撞錯(cuò)誤,為上海容災(zāi)中心工程節(jié)約設(shè)備,管線拆改費(fèi)等直接收益達(dá)362.9萬(wàn)元,同時(shí)由于4D施工模擬技術(shù)的應(yīng)用為工程節(jié)約管