饒 洋 趙成宇2 周宏韜 程 霄 李鵬程 胡慶立

(1.林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司，重慶 401120； 2.中國電建集團貴州工程有限公司，貴陽 550003)

1 工程概況

1.1 項目簡介

科威特國際機場新航站樓，是服務于2022年卡塔爾世界杯的重要中轉航空樞紐，預計建成后年旅客吞吐量達1 300萬人次。新航站樓由三個對稱的翅膀形候機廊道組成，每一邊長度為1.2 km，總建筑面積超過70萬m2(圖1)。新航站樓采用照明、空調分時控制等先進的機電系統(tǒng)，大面積太陽能光伏發(fā)電屋面，目標要達到“LEED綠色認證金獎”級別。

本項目為EPC工程，合同包含新航站樓東區(qū)、14變電站和2個開關站、中央電池系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、燈控系統(tǒng)、屋面光伏系統(tǒng)等內容。

項目要求采用BS、PAS、COBie等國際BIM標準，完全正向設計，要求全生命周期BIM信息傳遞，提交LOD400施工模型，LOD500竣工模型，最終形成資產信息模型用于運營維護。

圖1 科威特國際機場新航站樓整體效果圖

1.2 項目重難點

1.2.1 BIM設計要求高

項目要求正向設計和出圖，出圖要依據國際出圖規(guī)范； 要求建立符合國際標準的LOD400施工模型和LOD500竣工模型，滿足PAS1192-2，BS1192：2007，CObie等國際BIM標準。系統(tǒng)設計和設備選型需要進行性能化分析以滿足LEED認證需求； 而且根據合同要求，需要按照BOQ清單精準設計和施工。因此該項目需要對國際標準非常熟悉，參與人員需要具有很高的BIM設計和分析能力。

1.2.2 BIM數據管理難度大

項目要求全生命周期信息傳遞，最終形成資產信息模型。模型專業(yè)多，精度高； 各專業(yè)之間模型數據交換和數據管理難度大； 過程中需要提取BIM數據進行分析，指導模型更正。

1.2.3 項目EPC管理難度大

該項目設計、采購、施工都基于BIM，但是模型數據如何應用于招標、采購、倉儲存在諸多難題。另外模型應用于施工存在協調和技術方面的細節(jié)問題。

1.2.4 施工和協調困難

該項目全球分包參與，分包單位眾多，設計和施工協調難度大。需要建立良好的協調機制提高工作效率。

針對以上重難點，駐場BIM團隊和國內支持團隊配合，在正向設計體系、協同工作機制、BIM技術在采購和施工中的應用、以及BIM技術創(chuàng)新應用方面開展技術攻關。下面分別進行各階段BIM應用體系和技術創(chuàng)新點的介紹。

圖2 制定BIM執(zhí)行計劃

2 設計階段BIM應用

2.1 BIM執(zhí)行計劃

首先BIM工作開展前，依據項目要求，對國際BIM標準、項目合同和項目技術條款進行分析總結，制定了全過程BIM執(zhí)行計劃(BIM Execution Plan)， 詳細規(guī)定了各階段的BIM實施方面的細節(jié)、流程、方法等內容，如圖2所示，例如信息傳遞計劃、模型清單、模型創(chuàng)建標準、協同機制、碰撞檢測流程、BIM能力評測、正向出圖、BIM交付等內容。

2.2 正向設計體系

本項目的正向設計體系包括數據準備、屬性信息表、族庫、模型創(chuàng)建環(huán)境、正向出圖等環(huán)節(jié)。

(1)數據準備：建模開始前，BIM團隊跟機場運營準備與交付(ORAT)經理溝通運維階段需要的BIM參數，例如構件名稱、保質期、電氣參數、生產日期、供應商名稱、產品維保手冊等等。并依此創(chuàng)建Revit和IFC格式信息傳遞計劃，詳細規(guī)定了設計、施工、竣工各階段需要在模型中錄入的參數內容。同時，在各個族中設置與信息傳遞對應的模型參數，包含共享參數和非共享參數。并完成主要參數和Omniclass構件編碼的錄入，形成標準族，如圖3所示。

由此，標準族包含了項目全周期的參數，以及構件編碼，為接下來的正向設計、模型數據管理和項目管理奠定了基礎。

圖3 數據準備工作流程

圖4 族庫&屬性信息表

(2)屬性信息表&族庫：由標準族形成族庫，分發(fā)給設計人員使用； 為了滿足電子表格化的BIM信息管理，根據信息傳遞計劃創(chuàng)建了屬性信息表，其中包含了構件編碼、采購相關編碼、位置參數等關鍵參數用于模型數據管理。項目BIM管理過程中，族庫、模型、屬性信息表三者參數始終需要保持一致，如圖4所示。

(3)模型創(chuàng)建環(huán)境：為了便于各專業(yè)內、專業(yè)間的工作協同，創(chuàng)建了責任清單、模型范圍框、基點-測量點模型、共享場地、標準圖紙模型，同時制定了模型、族、工作集等命名和編碼方式，如圖5所示。

(4)建模及出圖：項目應用多種軟件進行參數化建模，例如運用Magicad設計機電系統(tǒng)和支吊架復核； 使用Tekla參數化建立鋼網架模型； Rhino建立曲面屋頂裝飾片模型。航站樓主要建筑、結構、機電模型都是用Revit建立，施工模型精度達到LOD400，由此完全可以達到正向出圖的要求。

項目正向出圖均采用專門的出圖模型(Sheet Model)，圖紙內容均通過鏈接關聯其他專業(yè)的設計模型，便于設計審查和修改，如圖6所示。

圖5 族庫&屬性信息表

圖6 正向出圖

2.3 BIM協同工作機制

(1)CDE共同數據環(huán)境：BIM數據在項目管理云盤中進行協同。按照LOD劃分為多個文件夾，制定模型階段。其中又分為工作中-共享-發(fā)布-交付四個階段，現場約定每周四所有分包負責更新自身責任范圍內的模型。模型協調和送審通過之后，由項目管理軟件Aconex正式提交給業(yè)主，如圖7所示。

(2)碰撞報告與質量報告：每周從共同數據環(huán)境中提取最新的模型創(chuàng)建碰撞報告，每月創(chuàng)建QAQC質量報告，對模型內容、參數等進行分析，指導模型修正。

(3)模型協調及送審出圖：出圖流程包括專業(yè)內、專業(yè)間碰撞檢查、零碰撞模型送審、導出圖紙并送審、圖紙上需要注明其對應零碰撞模型的地址和送審通過日期，從而保證完全正向出圖，如圖7所示。

圖7 BIM協同工作機制

3 采購和施工階段BIM應用

本項目EPC合同為固定總價，合同中規(guī)定了詳細的BOQ清單的量，清單編碼采用的是Omnicalss體系。因此設計、采購、施工都需要嚴格依據合同清單進行控制。

為此，在采購階段，BIM應用于模型QTO(工料概算)提取，工料概算來自于模型導出的設備、材料清單，由于模型構件同樣采用BOQ清單中的編碼，因此提取的工料概算實際可用。結合施工預算價格，得出采購預算價； 材料相關的存儲費、運輸費、保險費等等可通過基于模型提取的清單，給予一定比例，進行人工計算。除此之外，人工費、材料費、措施費、管理費、稅等費用非模型相關，需要經營部門單獨核算。三者累加，最終得到項目總預算，由于模型在設計階段已經就BOQ清單方面與合同進行過對比和調整，因此采購、施工所用材料量能夠較為精確，從而最大程度降低合同履約風險。

模型QTO清單可以用于采購計劃和倉儲管理，從而降低倉儲成本，提高材料周轉。同時，施工預算可以作為項目經營的重要基礎，提前安排資金計劃，調整資金投入的“香蕉圖”曲線。

因此，項目的采購、財務、倉儲管理都基于模型，若模型在設計階段能夠包含充分的的參數信息，同時完成基于合同清單的調整，就能夠較好的應用于采購階段，為采購階段提供精確的信息。

在施工中，根據項目要求結合P6進度計劃和Navisworks模型進行進度模擬，在可視化的效果下進行進度調整和進度管理。

為了能夠更好的讓模型輔助施工，我們在施工模型中添加施工輔助參數，例如：點擊任一弱電模型橋架，通過cable_tray_from參數就可以知道橋架來自于哪個設備間，從cable_tray_to參數就可知道其終點設備間，從而便于材料調度和現場查看模型輔助安裝。

對于LOD500模型，我們依據實際施工內容、過程變更等修改模型，使模型與實際施工內容完全一致，為完成竣工圖奠定基礎。

4 BIM技術創(chuàng)新應用

針對本項目的重難點，項目團隊綜合運用了CFD分析、BIM數據分析、二次開發(fā)等技術，產生了多項創(chuàng)新點。

4.1 BIM模型鏈接編碼的設置

圖8 模型鏈接編碼的設置

圖9 性能化分析

該項目技術條款、BOQ清單都使用了Omnicalss編碼，但是如何將編碼應用于模型和BIM數據管理是個難題，因此我們創(chuàng)建了Typekey鏈接編碼，它包含三部分，分別是Omniclass編碼、專業(yè)代碼和流水號，使每一個模型構件都有一個唯一的鏈接編碼。使得模型、族庫和屬性信息表的一一對應，從而實現了編碼一體化管理，為BIM數據分析和管理打下基礎，如圖8所示。

4.2 IFC數據交換

為了打通Reivt及其他建模軟件的數據交換， 單獨設置了MVD IFC 2×3格式的IFC的文件和屬性信息表，且與Revit模型使用相同的鏈接編碼，由此打通了Revit和IFC模型數據對接，也便于模型數據的統(tǒng)一管理。

4.3 性能化分析

為了滿足項目LEED綠色認證的需求，我們將模型導入Carrier HAP進行通風空調性能分析，發(fā)現航站樓內水平溫度相對恒定，垂直溫度變化較大，為此針對性的進行了系統(tǒng)優(yōu)化，為設備選型和節(jié)能優(yōu)化提供數據支撐，如圖9所示。

4.4 點云掃描

我們對已施工內容進行點云掃描，使用Quick Surface進行逆向建模，并與施工模型對比，驗算實際施工內容是否與施工模型一致，如圖10所示。通過分析我們發(fā)現板厚在某些區(qū)域存在一定程度偏差，為此我們針對性的調整了機電管線，為機電施工做好準備。

圖10 點云掃描

圖11 光伏面板設計

4.5 光伏面板設計

本項目航站樓屋面為異形曲面模型，有兩種光伏面板布置方案，方案一為光伏面板隨曲面布置，方案二為光伏面板與屋面平行。傳統(tǒng)方法難以對比兩種方案哪個放電量大，為此我們將兩種屋面光伏面板布置模型導入PVsyst進行發(fā)電量精確分析，發(fā)現方案一發(fā)電量更大，如圖11所示。

圖12 BIM數據分析

4.5 BIM數據分析

為了分析數據傳遞的準確性，并輔助QAQC模型質量檢查，我們對BIM數據進行收集、編輯、分析，并導出分析成果。分析過程為：首先將模型導出為ODBC數據文件，再導出為可編輯的ACCESS數據文件，從中篩選出需要分析的數據，之后使用POWER BI數據分析軟件，設置分析條件，例如錯誤嚴重程度、錯誤類型、參數類型等，完成分析后將成果輸出為POWER BI數據庫文件，各分包單位可在此文件中搜索查閱自身負責進行更正和修改的錯誤信息，如圖12所示，從其中的Revit ID可定位到模型中的構件，從而精確指導數據更正。

我們每月創(chuàng)建基于BIM數據分析的模型質量報告，共發(fā)現錯誤數據約15萬條，各分包單位平均得分79.5分。我們針對性的提出了模型質量提高策略，以滿足模型階段性的交付要求。

4.6 跨平臺協同軟件

該項目使用了Rhino、Tekla、Revit等多種BIM軟件。為此，我們使用BCF跨平臺協同軟件進行各BIM軟件之間的工作銜接，進行碰撞和技術問題的協同處理。并使用BIMCollab云端協同平臺進行碰撞和技術問題的責任制定、在線追蹤和處理，打破了地理和時間的限制，國內團隊可以參與進來。

5 總結

科威特國際機場作為“一帶一路”重點項目，由于EPC全過程都基于BIM，形成了完善的EPC管理模式。因此在設計、施工、采購方面是一個具有典型示范意義的項目。

針對項目要求，項目BIM團隊進行研究分析，創(chuàng)建了全過程BIM執(zhí)行計劃，搭建了正向設計體系和協同工作機制，并將模型應用招標采購階段，采用了多項BIM技術創(chuàng)新，使得項目的數字化管理水平顯著提高，并在成本、工期、信息傳遞等方面實現了經濟價值和社會價值。由此中國企業(yè)在本項目中實現了良好履約。本項目對于國內外BIM標準、BIM管理融合以及中國企業(yè)“走出去”都具有良好的借鑒價值。