基于BIM技术的地下工程和智慧城市.pdf

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1、基于基于BIMBIM技术技术的的地下工程地下工程和智慧城市和智慧城市及世博应用及世博应用探索探索中国建设教育协会BIM专家委员会委员上海市科技委专家/上海市住建委专家张鹏飞 博士/教授级高级工程师2017.4.24BIM技术在业主方的应用与实践1.1 基于BIM技术基坑与地下工程监测云服务平台地下空间工程建设过程中，以工程安全管理为出发点，实现监测数据智能处理及预报警分析的服务平台。提供现场监测数据采集、远程自动化监测、智能化的数据处理与报表生成、预报警分析提醒、云端数据管理、监测成果发布、手持移动终端查询管理及多工程集群监控的一体化解决方案。第一部分基于BIM技术的地下空间智能化管理监测信息

2、发布浏览监测信息发布浏览技术人员实时监控技术人员实时监控专家人机干预专家人机干预远程数据分析远程数据分析实时数据采集实时数据采集监测现场监测现场建筑安全管理机构建筑安全管理机构监测元器件监测元器件基于BIM的上海中心大厦智慧化信息系统地下空间工程安全监测管控中心地下空间工程安全监测管控中心基于BIM的5D基坑安全监测监测监测+BIM+GIS+BIM+GIS基于BIM的5D基坑安全监测监测监测+BIM+BIM+地质水文地质水文1.2 基于BIM的地下勘察内外业信息一体化系统岩土工程勘察软件数字式原位测试仪静力触探测斜仪野外钻探实时记录仪固 结剪 切三 轴无侧线K0勘察工程项目管理系统工程地质GI

3、S信息管理系统土工试验自动化采集系统野外数据采集系统工程管理与数据分析软件三维地质信息系统工程版计算版土试版2.2基于BIM的地下勘察内外业信息一体化系统1.2 基于BIM的勘察内外业信息一体化系统数字式静力触探测斜仪是一款可以接收数字信号的新数字式静力触探测斜仪是一款可以接收数字信号的新型静力触探采集仪。静力触探传感器的型静力触探采集仪。静力触探传感器的A/DA/D转换过程全部转换过程全部在探头内部进行，采集仪直接接收数字信号，从而避免了在探头内部进行，采集仪直接接收数字信号，从而避免了由于电缆线路和外界环境对测量数据产生影响。由于电缆线路和外界环境对测量数据产生影响。仪器采用触摸屏操控方式

4、和图形化界面，人机交互直仪器采用触摸屏操控方式和图形化界面，人机交互直观，简便，可实时查看观，简便，可实时查看数据曲线、数据曲线、杆长、深度、偏移量、杆长、深度、偏移量、压力、倾角压力、倾角等参数等参数。仪器具有省电、存储容量大的特点，内置仪器具有省电、存储容量大的特点，内置GPSGPS芯片芯片和和无线发送功能无线发送功能，数据可通过无线网络直接发送到网络服务，数据可通过无线网络直接发送到网络服务器或电子邮箱，可器或电子邮箱，可有效防止数据造假有效防止数据造假。数字式静力触探测斜仪数字式静力触探测斜仪1.2 基于BIM的勘察内外业信息一体化系统岩土工程计算分析软件岩土工程计算分析软件土工试验自

5、动化采集系统土工试验自动化采集系统由钻孔自动生成三维地质模型由钻孔自动生成三维地质模型1.3地下工程BIM及GIS开发与咨询建筑信息模型建筑结构机电地基基础地下工程勘察物探设计监测.与全生命周期建筑信息模型实现信息共享勘察规划拆除结构运维设计施工BIM风险控制岩土工程信息模型BIM应用目标依托BIM设计软件平台，通过研究数据规则和模型标准、三维建模方法、属性信息集成和共享方法、协同设计、虚拟场景展示等一系列模型创建关键技术，建立标准化岩土工程专业信息模型，为工程建筑全生命周期的应用提供数据支撑。岩土工程信息模型1.3地下工程BIM及GIS应用开发与咨询结合场地工程勘察BIM模型基坑周边地下管线

6、BIM模型地铁隧道测量BIM模型基坑围护设计BIM模型主体结构BIM模型及协同管理勘察设计阶段建模应用施工阶段的建模应用岩土工程BIM协同应用集成建筑工程BIM的项目管理应用1.3地下工程BIM及GIS应用开发与咨询结合基于钻孔数据生成3D地质模型软件开发勘察软件+Revit数据无缝导入和建模应用(自主开发)难点空间插值算法有效性、特殊地质现象的解译 城勘软件 BIM软件 生成三维地质模型1.3地下工程BIM及GIS应用开发与咨询结合基坑快速三维建模CAD图纸通过编写插件，按类别将CAD设计文件中围护结构，导出到EXCEL标准格式；在Revit中通过Excel建模插件，读取Excel中基坑围护

7、数据，调用已经建立的基坑族，快速建模；缺点：CAD图层设置要严格的标准化BIM模型第二部分.基于BIM技术的数字沙盘奠定智慧城市智慧城市与BIM技术的结合BIM技术覆盖智慧城镇全生命周期规划设计施工运维BIM信息化系统的亮点视觉设计交互设计业务流程技术优化行为分析持续改善地块开发提供拆迁分析数据，为政府或土地开发商决策提供快速、准确服务。管线道路规划地块历史阶段时间轴平铺对比：规划征地供地道路拓宽分析，道路施工规划，快速高效辅助市政道路规划管理管线竖向综合绿建分析方案比选用管理技术(标准、流程、平台)建立BIM环境，实现“四化”管理的标准化、程序化、合同化、信息化。智慧建设设计设计施工施工监理

8、监理投资投资验收验收1）投资：节约5%2）进度：建设周期缩短5%3）质量：设计、施工错误造成浪费减少80%业主业主商业中心漫游租位展示辅助招商管理，提高商洽效率。招商管理设备管理能耗楼宇管理园区环境监测IT和网络设施数据存储数据分析 物联网RFID技术呼叫中心视频通信通信网云计算平台GIS BIM FM数据收集及分析园区、楼宇管理 智慧运维与OA系统集成，快速管理园区公共事务，降低管理成本，提高工作效率智慧办公BIM技术与FM管理的结合，提高FM管理效率与品质，充分发挥BIM模型价值！BIM模型建 筑 信 息 模 型（BuildingInformation Modeling）是以建筑工程项目的

9、各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。FMFM管理（设备设施管理）设施管理提供周边交通信息，如附近公交站点查询定位等，也可通过点查询实现对商铺或办公区的房间号、面积、高度、承租单位、租金、租约开始日期、结束日期、过往的出租历史等信息，提高物业管理于服务效率。BIM技术辅助物业管理，提高物业管理效率，减少人力成本物业管理第三部分 基于BIM的后世博大型建筑群体数字化协同管理关键技术科委科技攻关目 录一整体思路三总结展望二核心成果建设方面单体建筑多，地下空间全贯通地上有28幢建筑，由多家设计，难以保证世博园B片区整体设计风格一致，同时建筑单

10、体间及各建筑单体内专业间（市政、能源等）接口协调难以保证。施工不同步，协调难度大不是同时施工，在没有红线制约的有限施工场地，互相制约；共同沟穿越问题，两条道路、三条通道施工难点，建设时间紧迫。投资主体多，合理分摊难地下公共空间工程由世发集团统一建设，由多家业主投资和分摊。合理、科学、及时的投资控制和工程量计算及成本分摊难。较难实现“高品质和功能高度融合”的要求项目面临难点“投资主体多、设计单位多、施工不同步、共同地下空间建设”“统一规划、统一设计、统一施工、统一管理”任务工程需求新型建设模式的提出难点管理任务：统一协调，按时完成任务。建设任务：统一代建，完成公共区域建设。“1幢楼、2条路、3个

11、通道”工程应用，4个标准，6个平台BIM的引入后世博大型建筑群体数字化协同管理关键技术后世博大型建筑群体数字化协同管理关键技术研究研究项目项目工程特点工程特点1 1、定位高定位高：央企总部央企总部2 2、参建主体多元化参建主体多元化：1313+3 3家投资家投资 多个设计单位多个设计单位、施工单位施工单位3 3、建筑群特点明显建筑群特点明显：小街坊小街坊、高密度高密度、低高度低高度 、高贴线率高贴线率4 4、统一规划难度高统一规划难度高：高品质和功能高度融合高品质和功能高度融合 5 5、建设时间紧迫建设时间紧迫：20162016年建设完成年建设完成需求需求业主建设管理任务复杂业主建设管理任务复

12、杂，难度大难度大总目标总目标1 1）投资投资：节约节约5 5%2 2）进度进度：建设周建设周期缩短期缩短5 5%3 3）质量质量：设计设计、施工错误造成浪费施工错误造成浪费减少减少8080%主要成果主要成果施工应用施工应用监理应用监理应用投资应用投资应用协同设计平台协同设计平台1 1项项协同施工平台协同施工平台1 1项项协同监理平台协同监理平台1 1项项大型建筑群体数字化协同管理总平台大型建筑群体数字化协同管理总平台1 1项项考核指标考核指标1 1、标准标准2 2、专利专利3 3、论文论文4 4、平台平台5 5、示范工程示范工程设计应用设计应用任务分解任务分解管理应用管理应用示范工程示范工程3

13、+1平台标准指南保障工程应用落地来源于工程需求，服务于工程建设目 录一整体思路三总结展望二核心成果遥感卫星影像数据研究内容：1.基于地理信息系统GIS和BIM的动态总体规划2.超大项目群性能模拟仿真设计技术3.超大项目群工程量与造价数据共享应用4.BIM工程协同平台（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台基于地理信息系统GIS和BIM的动态总体规划（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台GIS与BIM数据整合：建立统一的城市规划空间定位基准 遵循统一的城市测量与工程测量规范 建立统一的数据标准 建立相对健全并合理的数据动态更新机制GIS图像与BIM模

14、型的可视化展示超大项目群性能模拟仿真设计技术研究（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台 单体分析局限大 二维技术 群体单体群体分析 三维可视化 提升项目群的体性能整参数超大项目群工程量与造价数据共享研究（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台BIM工程协同平台（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台整体构架协同管理平台与设计协同平台对接 作为工程行业通用平台，可进行面向各种行业的定制化 作为基础数据平台，可以针对具体项目进行定制 支撑异地工作 提升协同效率（一）后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台BIM工程

15、协同平台（二）后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台研究内容：1.虚拟施工BIM技术应用2.工程造价管理BIM技术应用3.施工进度管理BIM技术应用4.基于BIM的协同施工管理平台（二）后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台虚拟施工BIM技术应用BIM模型管理流程世博大厦（世博集团）位置图碰撞点2800余个BIM技术应用重点：管线综合碰撞检测 提早发现和解决冲突 减少不必要的浪费 降低建造成本（二）后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台工程造价管理BIM技术应用工作效率低计算误差大计算精度不高造价数据滞后造价数据共享困难提高准确性和高效性控

16、制设计变更模型数据积累和共享工程：后世博建筑群规划道路工程量统计规划道路模型基于BIM模型的实物量统计与现场实物量相差不大，基本上可以控制在2%-4%以内。（二）后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台施工进度管理BIM技术应用许多不同的参建单位要在有限的施工场地上开展大量不同的工作各个参建单位的工作冲突，例如人员进场顺序、机械设备、周转材料的存放等问题工程项目计划管理中引用BIM技术，可以加强管理者的进度控制能力、减少工程延误的风险，并能够节约施工时间。3D4D项目工程：世博大厦进度情况分析资源情况分析费用情况分析（二）后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台

17、基于BIM的协同施工管理平台三维可视，信息交互，资料集成（包括二维图纸、三维模型，office、pdf调阅）克服传统施工的不足（信息传递慢、范围局限、效率低下，多层传递导致的信息错误）直观了解现场即时施工情况及突发事件处理情况，解决了传统工程汇报中文字表述无法形象地体现工程质量、安全、进度等问题。上海建工三维可视化信息交互平台协同管理平台架构（三）（三）后世博大型建筑群体数字化后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制协同监督和控制关键技关键技术及术及BIMBIM监理平台监理平台研究内容：基于三维扫描的现状建模方法 BIM工程监理协同平台精准建模，通常用的是三维点云扫描技术。其包含的关键技术有：基

18、站定位技术；三维扫描点云数控制技术；点云数据的去噪技术；点云的大数据的压缩处理技术；协助变更方案评估，为快速决策提供有力依据，实现多子项、多专业的协同基于三维扫描的现状建模方法（三）、（三）、后世博大型建筑群体数字化后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制协同监督和控制关键关键技术及技术及BIMBIM监理平台监理平台工程：世博大厦建设应用：通过动态施工模拟发现，汽车吊在伸臂动作中会伸入高压电危险圈，吊车司机有被触电的危险，从而使危险源的识别更精确真实，降低对操作人员经验的依赖，实现施工安全动态协同。汽车吊所在厂区空间初始位置汽车吊伸臂伸入高压电危险圈（三）后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制关

19、键技术及BIM监理平台现状建模的BIM技术应用应用 传统监理：指令传达主要以口头和书面为主，易产生信息沟通不畅及错误理解等问题。引入BIM模型:信息流转更加通畅，管理流程更加流畅，动态监管。项目模型可视化。BIMBIM工程监理协同平台工程监理协同平台五大模块监理管理模块验收管理模块模型管理模块监理文档管理模块项目信息及权限管理模块（三）、（三）、后世博大型建筑群体数字化后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制协同监督和控制关键关键技术及技术及BIMBIM监理平台监理平台超大项目群多主体施工监理管理平台（四）、（四）、后世博大型建筑群体数字化后世博大型建筑群体数字化协同管理协同管理关键技术及平台关

20、键技术及平台平台体系三个层面应用、二个保障体系（四）、（四）、后世博大型建筑群体数字化后世博大型建筑群体数字化协同管理协同管理关键技术及平台关键技术及平台 设计协同平台 施工协同平台 监理协同平台以业主总平台为核心，实现数据共享、工作协同1 后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台2 后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台3 后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制关键技术及BIM监理平台4 后世博大型建筑群体数字化协同管理关键技术及平台5 后世博大型建筑群体数字化管理标准规范6“一楼两路三通道”示范工程六个核心成果背景：参建单位对于BIM使用缺少积极性 立项期

21、间，整个行业缺乏相应的标准规范 应用方法、体量大小、工作流程和方法，各个单位不同（五）、（五）、后世博大型建筑群体数字化管理后世博大型建筑群体数字化管理标准规范标准规范主要工作 将BIM写入招投标加分，并明确补贴标准（实施指南项目招标、合同签订部分）制定了面向项目的系列标准指南序号序号标准规范名称标准规范名称1 1后世博央企总部基地BIM应用实施指南2 2上海世博园区B02、B03地块央企总部基地数字园区建设管理应用导则3 3上海世博会B片区央企总部基地地下空间BIM建模标准4 4世博发展集团大厦BIM实施标准5 5后世博大型建筑群体施工阶段BIM技术应用标准6 6基于BIM技术的超大项目群建

22、设优化工作程序和方法规范了模型或属性的建立、修改、引用、交互、传递等行为规范了模型在建设和运营全寿命期的应用，实现了BIM应用的统一示范工程 世博大厦：设计、施工、投资，运营 规划一路和规划二路地下管线：设计、投资 穿越博成路三条通道及地下空间：设计、施工、投资（六）、“一楼两路三通道及地下空间”示范工程BIM应用情况1.设计中BIM应用：设计过程中总计发生相关大小碰撞约205处。2、造价BIM应用：三层一个楼面节省的造价8.39%3.施工深化设计：管线碰撞测试所造成的错、漏、碰缺、返工等造成的浪费减少80.9%成果示范应用一：世博大厦（六）、“一楼两路三通道及地下空间”示范工程BIM应用情况

23、1.设计BIM应用：结合BIM发展状况，提出了在不同阶段“工作共享”和“模型链接”模式的应用2.造价BIM应用：为基坑围护工程的项目投资分摊提供支撑数据成果示范应用二：规划一路、规划二路道路及公共绿地地下空间工程（六）、“一楼两路三通道及地下空间”示范工程地下公共区工程部分建模基坑围护结构建模成果示范应用三：穿越博成路三条通道及地下空间BIM应用 BIM运用M技术对三条地下连通道进行了施工模拟，进行施工进度分析、方案优化，节约工期约40天（原工期120天）。造价方面：顶管法施工地下通道造价4800万，明挖法施工地下通达（管线不搬迁）3700万。节约了1100万。工程需求：1、亚信峰会召开时间要

24、求，施工工期急2、共同沟的断面大、管线综合度高3、共同沟沉降控制要求高，共同沟结构复杂4、施工现场作业面小2#通道Delmia施工模拟视频截图2#通道Synchro施工模拟视频截图（六）、“一楼两路三通道及地下空间”示范工程目 录一整体思路三总结展望二核心成果总结：1、通过课题研究和工程中应用，形成了六项重要技术成果成果1：后世博大型建筑群体数字化协同设计关键技术及BIM设计平台成果2：后世博大型建筑群体数字化协同施工关键技术及BIM施工平台成果3：后世博大型建筑群体数字化协同监督和控制关键技术及BIM监理平台成果4：后世博大型建筑群体数字化协同管理关键技术及平台成果5：后世博大型建筑群体数字化管理标准规范成果6：“一楼两路三通道及地下空间”示范工程2、通过查新，具有新颖性，成果达到了国内领先/国际先进水平。展望：对行业、地方标准中的推广运营管理的应用BIM技术应用专项投标评分办法相关鼓励政策三、总结展望BIM共赢，不是浮云！联系电话：18421033370