一、工程概况
1、项目简介
空港综合保税区事务服务办理中心工程是西安咸阳机场空港保税区综合办公楼，地下一层，地上7层，共有建筑面积70203平方米，地下一层建筑面积为21235平方米，地上为48968平方米，总建筑高度为29米。外造型是由68条钢结构曲面肋梁和型钢混凝土环梁共同组成的不规则球面体。我们称之为“飞碟”造型。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
空港效果图
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
空港项目主体结构现场照片
地下室为纯型钢混凝土结构，竖向型钢柱共有261根，分为H型、十字型和箱型，截面大小不一，最大尺寸达1.6米×2.3米，顶板型钢梁共有直梁324根，曲梁126根，分为H型、箱型。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
地下室钢结构施工照片
地上结构体系为钢结构加型钢混凝土结构，外围68条曲面肋梁为纯钢结构，其余竖向框架柱及层间环梁及框架梁为型钢混凝土结构。
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地上钢结构施工照片
外立面由穿孔铝板做外装饰面层，沿层间环梁在曲面肋梁之间连成上下外装饰带，形成了独特的外立面效果。
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空港项目外立面效果图
2、采用BIM技术的原因
由于本项工程结构造型非常复杂，型钢梁、柱与钢筋的碰撞，开孔定位；机电安装与结构、建筑等专业的大量交叉碰撞，使我们意识到，使用常规的管理模式和技术手段来解决这些问题会变得极其困难。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
钢筋与型钢的交叉碰撞模拟
二、 空港项目BIM技术应用介绍
2.1 图纸问题提前发现。
我们施工单位在拿到图纸的时候都会进行图纸审核，召开图纸会审会议。这种方式对审图人员的经验水平有着很高的要求；在人工审图后，也不能完全发现图纸中不合理的地方。
应用鲁班建模软件建立BIM模型，在输入构件信息时能及时发现设计图纸问题，通过成型的三维立体模型，也能发现有些设计不合理的地方；当BIM模型建立完毕后，利用建模软件云模型检查功能，系统能够自动检查出构件数据是否合理，砼等级是否符合设计要求，及模型是否有遗漏项目等问题。
发现这些问题后，施工企业在第一时间反馈给设计院进行修改。一方面事前发现设计错误可以有效控制成本；发现漏项能防止利润流失；同时也避免了施工过程中图纸出现问题造成的工程返工，工期延误等问题。
应用流程图：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
我们空港保税区项目属于典型的三边工程，图纸在施工过程中逐步完善，留给技术人员审图的时间非常有限；同时空港项目的各项专业施工图纸数量庞大；各专业的设计工作是独立完成的，导致不同专业之间的图纸容易出现碰撞和矛盾。
时间紧张，图纸所含数据庞大，设计、施工单位建筑、结构、安装图纸会审工作量大，同时，该项目怒结构造型复杂，难免有未被发现的设计缺陷和遗漏。如果这些问题在施工过程中才显现，势必会对空港项目的进度产生不利影响。
在项目中，通过BIM模型的建立及云模型检查，发现了不少图纸的问题。土建发现了45处图纸疑问，钢筋发现了41处图纸疑问。这些问题的提前发现，避免了施工时碰到后，再讨论修改图纸，从而影响了施工质量和工期。
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建施图纸问题
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结施图纸问题
模型建立完毕后，运用云模型检查功能进一步检查模型是否存在错误：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
云模型检查功能正在对已完成的西咸空港模型进行检查
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模型检查完毕，建模人员对发现的错误进行进一步审核修改，确保模型质量完善。
西咸空港项目经过图纸问题的事前发现处理，即保证了我们在施工过程中不会因图纸的错误而发生工期延误，甚至返工的问题，又确保了工程量的准确，保证了企业利润不会流失。
2.2 工程量计算易出现的漏项，错项不在出现，让工程量更加准确。
由于西咸空港项目，造型结构复杂，异形构件种类多样，如果用人工计算工程量势必费时费力，并发生错误和遗漏。采用BIM技术，由专业的BIM建模人员在短时间内建立好项目模型，并对整个模型工程量进行计算，可以避免常见错误的发生及工程量计算漏相。
西咸空港项目模型共耗时11个工作日建立完善土建模型，10个工作日建立完善钢筋模型。并在一个月时间内产生了相关成果报告。
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西咸空港项目土建整体模型
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西线空港项目土建地下室模型
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西咸空港项目钢结构模型
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空港项目局部弧形砼墙配筋模型
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空港项目六边形承台钢筋配筋模型
模型绘制完成后，系统自动计算出具工程量分析表：
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西咸空港土建工程量表（部分）（数据已作处理）
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西咸空港钢筋工程量表（部分）（数据已作处理）
通过BIM模型出具的工程量与第三方工程量做对比，发现在混凝土工程量上，多统计出1600多立方，钢筋的一级，二级，三级，四级钢，合计多统计出246吨。合计估价160余万元。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
通过鲁班BE系统，项目管理人员能够随时随地，查找任意构件的详细信息
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
通过鲁班MC系统，项目管理人员能够随时随地，统计某个施工区域，某一层或某一种类构件的详细工程量。并可以自动形成工程变更前后的工程量对比表。
空港项目变更前后工程量对比表，能够清晰的找出因变更引起的工程量变化量。
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因取消外梁挂板节点，此部分工程量为零（数据已作处理）
因地下室电梯井尺寸扩大，部分柱截面扩大，引起的工程量变化（数据已作处理）
在工程项目管理中，工程量是项目所有资源计划的依据，是工程管理的基础。有了鲁班BIM提供的准确工程量信息，西咸空港工程项目精细化管理就有了数据支撑，精细化管理也就得以实现。
空港的安装工程各种管线及其支护系统纵横交错纷繁复杂，而给排水、强弱电、暖通、消防等专业的图纸通常都是分开进行设计，这就造成实际施工过程中常常出现管线布设不规范、相互碰撞、甚至无法安放的情况，直接导致质量返工、材料浪费、观感杂乱，严重的还可能延误工期。
所以我们项目应用了BIM技术中的碰撞检查功能，通过Luban BIM Works平台对设计院各专业图纸进行合并，完成项目建造阶段的各专业（钢构、机电、土建结构等）碰撞检查，发现冲突的地方，协调设计院对图纸中的重大碰撞部位进行设计修改。
应用流程图：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
利用已经建好的西咸空港土建模型和安装模型，导入到鲁班BIMworks软件中，系统自动查找出主要碰撞点446处，重大碰撞点46处。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
电缆桥架与给排水管道相互碰撞
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消防管网与给排水管道相互碰撞
系统自动生成并输出碰撞报告：
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西咸空港服务区机电安装碰撞报告
西咸空港项目任何一个碰撞点如果不解决的话，将会带来工期的延误与材料的浪费。按照一处碰撞即可发生的材料浪费，返工，等待设计院出具变更等问题，一个碰撞点的损失将比正常施工多花费一倍多的费用。
按照一个碰撞点平均损失400元计算，这份BIM生成的碰撞报告为我们空港项目挽回了30多万元的材料人工损失和工期。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
西咸空港服务区地下室预留洞报告
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
安装BIM模型准确有效直观地显示了预留洞口的空间位置，指导现场施工，保证准确性。
西咸空港项目通过BIM技术，智能判断预留洞的位置，最后出具的预留洞口报告中，发现地下室预留洞数量为36个。预留洞的提前检测和定位，方便了施工单位在建设工程中对预留洞模板的提前布设。避免了二次开洞的发生，即保证了施工质量，又节约了人工。
管线优化：
西咸空港项目在进行
管线综合优化的时候，通过对
三维模型调整，本着满足施工、净高、美观等方面的要求与原则，再次综合模型，解决碰撞报告中的主要碰撞点，并导出二维平面图、生成剖面图，指导现场施工。
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原BIM综合模型
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综合优化后的BIM模型
通过上图可以看到，项目
管线综合优化后，修正了部分管线，避开了原有的碰撞点，使安装整体布局更合理，更美观。
如下图：
在空港项目图纸L轴至N轴交12轴至13轴处桥架以及供回水管与排烟和回风管相撞。
调整前：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
调整后 ：
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剖面详解图：
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（1-1剖面）
通过系统生成的该部位节点剖面图，更直观的展现了管线综合优化后的排布方式，方便了施工现场指导。
我们空港项目很好的运用了BIM技术具有的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点，有效保证管线达到一次成优，精确把控，在满足装修的前提下，做到经济实用，整体观感良好的效果。在保证质量的前提下，对材料控制、提高生产效率、节约成本和缩短工期发挥了重要作。
西咸空港综合保税区事务服务办理中心工程大部分梁柱为型钢混凝土组合结构，型钢梁柱节点部位多；由于梁、柱型钢截面尺寸多样，且钢筋直径大、数量多，所以梁柱节点情况非常复杂。
这就需要利用钢结构BIM模型与钢筋BIM模型的整合，通过BIMWorks系统自动预判碰撞位置，对每个型钢混凝土梁柱节点进行
三维模型展示。直观的展现出节点部位型钢与钢筋的构造形式，对梁柱节点部位施工难点及潜在问题进行预测，包括施工方法试验、施工过程模拟及施工方案的优化。达到先试后建、消除设计错误、排除施工过程中的冲突及风险、对比分析不同施工方案的可行性、实现虚拟环境下的施工周期确定等目的。通过BIM技术结合施工方案、
施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量、安全问题，减少返工和整改。
实施过程：
第一阶段，在钢结构设计图纸的指导下，创建梁柱BIM模型,同时辅助完成节点深化设计。通过标准的IFC数据输出格式，输出相应的模型。通过鲁班土建软件的接口，导入至鲁班土建软件中，完成钢柱、钢梁工程量的计算以及三维模型的建立。如图：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
第二阶段，通过对空港项目钢结构进行二次深化设计，完成地上部分整套三维模型的dwg格式图纸。鲁班技术将二次深化设计好的钢结构图纸，通过数据接口导入鲁班土建中。形成完整的钢柱、梁、肋、节点等模型，为后续的碰撞检查、预留洞口定位奠定了坚实的基础。如图：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
碰撞检查：
三维模型相较于二维图纸最大的特点是在立体空间中展示设计方案，体现二维图纸中看不到的碰撞。钢筋与型钢碰撞检查，是指在电脑中提前预警工程中钢筋的排布与型钢在空间上的碰撞冲突。Luban BIM Works充分发挥BIM技术和云技术两者相结合的优势，利用已完成的钢结构模型以及钢筋模型，通过Luban BIM Works云计算功能自动查找工程中的碰撞点。
钢筋连接方案模拟：
梁主筋与型钢钢筋连接器连接
型钢梁柱节点，梁端部采用钢筋连接器将钢筋与型钢柱翼缘板和腹板连接。使不能通长通过的紧临角部钢筋的内侧第一根钢筋和中部钢筋焊接在连接器上。运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示，根据碰撞检查：钢筋连接器的焊接部位直接影响到梁整体钢筋的绑扎和定位，对连接器的焊接位置定位要求高;节点部位钢筋连接器应该在型钢柱翼缘板和腹板上同时焊接，操作比较复杂、施工空间小，焊接质量难以保证。故本方案不可取。
方案如下图：
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
梁主筋穿过型钢柱腹板
型钢梁柱节点，紧临角部钢筋的内侧第一根钢筋采取在型钢柱腹板上预留过筋孔的方法使其贯通。型钢柱腹板不是主要受力构件，但对于保持型钢柱的整体刚度和稳定性起着重要作用。在型钢柱腹板上开孔时,截面的缺损率不应超过腹板面积的25%,如开孔率过大时,应考虑适当的补强措施。且腹板开孔不能采用现场火焰开孔，必须在构件加工厂采用机械式开孔，因此预留孔的定位要求十分精确。运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示，根据碰撞检查：型钢柱在两个方向的翼缘板之间有80~100mm的空隙，梁主筋直径为25~28mm。因此在型钢梁腹板四角各预留一个直径为33~36mm孔，即可满足紧临梁角部钢筋的内侧第一根钢筋通过，且能保证同一截面的开孔率不大于25%。
此方案，可满足紧临梁角部钢筋的内侧第一根钢筋通过，梁中间2~4根钢筋通过在型钢梁翼缘板焊接连接板方案的实施。方案如图：
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梁主筋与型钢焊横向接板连接
型钢梁柱节点，梁上下排中间2~4根钢筋采取在型钢柱翼缘板上焊接横向连接板连接的方式。型钢柱上附加横向连接板采用30mm厚同材质的钢板，宽度与柱型钢翼缘板相同，为保证横向连接板与柱型钢翼缘板的连接质量，横向连接板均在构件加工厂与柱型钢翼缘板焊接。运运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示，根据碰撞检查：型钢柱翼缘板上横向连接板的长度取值考虑两方面因素：一是满足梁钢筋在横向连接板上的焊接长度，钢筋与横向连接板采用双面焊形式，焊接长度不小于5d（d为钢筋直径）；二是满足梁钢筋端部与型钢柱翼缘板之间的间距，能够让另一方向绕型钢柱的梁钢筋通过。型钢混凝土梁高度为1000mm，其内包裹的型钢骨架高度为700mm。翼缘板和横向连接板间预留40mm间距，使其垂直方向绕型钢柱梁钢筋通过。横向连接板厚度为30mm，上下横向连接板距上下梁边各有80mm用于处理梁上下排钢筋与型钢柱翼缘板的连接及箍筋绑扎，故横向连接板的位置型距型钢梁钢骨架上下各40mm。
运用BIM平台，对型钢构件孔洞预留及横向连接板焊接提供准确的定位，并指导钢筋下料。在满足规范要求的同时，解决了梁主筋无法穿过型钢构件贯通的问题。
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柱主筋与型钢焊接竖向板连接
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
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型钢梁柱节点，无法通过梁翼缘板的柱主筋亦采取在型钢梁翼缘板上焊接竖向连接板连接的方式。运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示，根据碰撞检查：竖向连接板的长度满足柱钢筋在连接板上的焊接长度，钢筋与竖向连接板采用双面焊形式，焊接长度不小于5d（d为钢筋直径）。型钢混凝土柱截面尺寸为950×950mm，其内包裹的型钢骨架截面尺寸为524×524mm，竖向连接板与型钢柱翼缘板留有40mm的间距以保证其垂直方向绕型钢梁柱钢筋通过，连接板厚度为30mm，剩余143mm距离处理柱主筋与竖向连接板焊接及箍筋的连接。故竖向连接板的位置应为距离型钢柱翼缘板40mm。
柱箍筋碰撞检查
型钢混凝土梁柱节点部位型钢梁有十字型梁和箱型钢梁两种形式，箍筋的尺寸由型钢柱主筋位置和型钢柱翼缘板外侧的栓钉决定，对柱箍筋在节点部位的下料和施工要求高。运用BIM平台对此节点部位进行三维虚拟模型展示得出以下结论：型钢柱在同一截面上使用四种不同形式的箍筋，其中内部两个矩形箍筋紧贴柱型钢翼缘板外侧，而型钢柱翼缘板外侧满布栓钉。矩形箍筋如果按照设计图进行加工则无法安装，因此应调整矩形箍筋的肢距，使箍筋能够顺利安装。梁箍筋形式与柱箍筋形式基本相似，施工时采取相同做法。型钢混凝土柱的箍筋在原设计图中为封闭箍筋，但在梁柱节点部位，柱箍筋要穿过型钢梁腹板，封闭箍筋无法安装。因此为满足柱箍筋的安装要求，需在型钢梁的腹板上开过筋孔使柱箍筋穿过，且在穿型钢梁时要将封闭箍筋改U形箍筋。柱箍筋安装后在搭接位置焊接10d（d＝箍筋直径）以满足搭接要求。
指导现场施工
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
基于BIM技术的三维模型, 所有的构件都是参数化的, 从而构成了完整的三维模型。在梁柱施工之前用虚拟模型将每个梁柱节点部位完整的展示出来。对梁柱节点部位施工难点及潜在问题进行预测，包括施工方法试验、施工过程模拟及施工方案的优化。达到先试后建、消除设计错误、排除施工过程中的冲突及风险、对比分析不同施工方案的可行性、实现虚拟环境下的施工周期确定等目的。通过BIM技术结合施工方案、
施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量、安全问题，减少返工和整改。通过BIM 为我们提供的三维模型，可通过材料赋值、设置灯光和场景得到十分逼真的渲染效果图，通过剖切形体自动获得剖视、断面图，从任意方向和角度观察物体的各个局部。展示了2D图纸所不能给予的视觉效果和认知角度为有效控制施工安排，提供了有利支持。
2.5 Iban的应用，有效的控制了施工质量与安全问题。
每一个工程项目施工现场，都会面临大小不一的质量安全问题，对这些问题的及时反馈，记录，跟踪处理是保证施工质量安全的最好方法。
在我们空港项目上，管理人员运用了鲁班Iban系统来及时发布上传质量安全信息。Iban是一款便于交流，易于操控，实现“高效率、低成本”的安全质量管理系统，是云端与移动设备相结合的管理模式，现场工程师拍摄的任何缺陷和检查及涉及到安全质量的照片，通过移动设备传输，精确定位到BIM模型的相关位置，实现快速有效的缺陷处理和质量检查及安全风险预防功能，达到提高工程质量和成本效益的目的。空港项目中由于施工难度大，使用传统的安全质量管理工作非常繁琐，利用BIM技术中的手机移动客户端iBan将现场存在的质量缺陷和安全风险进行拍照后，与BIM模型关联，项目管理小组通过与模型对比，对存在的安全质量隐患一目了然。
这样一来项目管理人员就能随时掌握现场影响质量安全的风险因素，及时做出处理。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
Iban手机登陆界面
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
照片上传的同时，也能给管理人员发送信息，管理人员立即知晓有现场情况反馈。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
Iban 上传照片后，在BE浏览器中的模型相对应位置，显示照片标签。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
照片分类显示，便于查找管理。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
通过点选标签，即可浏览该处的现场图片。做到情况的及时了解，问题的及时处理。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
现场管理人员上传记录同一个部位，问题处理前后的对比照片。只要上传有安全质量问题的照片，就需要上传问题处理后的照片，有效的保证了每一个质量问题都能得到及时处理，避免被遗漏。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
iBan还为现场施工技术人员提供电子图纸，即方便了现场照片的定位，也避免了现场纸质图纸不方便大量携带的问题；携带手机即可携带整套图纸。
2.6 工程资料的科学系统化管理
工程资料的分类、归档是资料员重要的日常工作，作为纸质资料，在遇到项目资料检查验收时，查阅资料较为不便，还可能存在重要资料归类错误以及遗失、人员离职带来的工作交接等问题。
空港项目在引进BIM技术后，对所有的工程质量验收资料进行扫描，以pdf或者Word格式上传至BIM模型中，精确关联相关构件，大大提升了协同效率，且云服务器信息存储量更大、可保存更多的工程档案，并支持Word文档、EXCEL表格、照片、图片、CAD电子图纸等格式，省时省力，提高了工作协同性。
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
BE中的工程资料列表
一个飞碟造型建筑使用BIM技术解决施工难、交叉碰撞问题的实例
点选资料，查看详细内容。
空港项目电子化的工程资料管理，对查阅和保存资料起到了更好的效果，同时避免了因资料管理人员更换，引起的资料管理混乱问题。
2.7 材料计划的管控
在整个工程项目成本中，材料费是构成工程成本的主要项目之一，在工程成本中占有很大比例，可见要降低工程成本，提升企业利润，就必须提高材料管理水平，做到在施工过程中对材料质量和数量的有效管控。
在空港项目的钢筋采购计划中，由鲁班BIM模型提供所需区域内的钢筋材料用量详细列表，为材料计划编制提供基础数据依据。避免了材料数量不足造成的工期拖延；或是材料数量过多，造成的无处堆放，资金占用问题，以及材料堆放造成的损耗浪费等现象的出现。
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应用BIM后的材料采购流程
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通过MC系统提取的地下室一层1#施工区墙，柱，梁，板的钢筋用量。
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自动生成地下室一层1#区域的钢筋用量表。为钢筋的采购数量提供准确的数据支持。
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地下室一层1#区域土建材料用量表。（数据已作处理）
通过BIM技术对材料用量的快速统计，使得项目上的材料用量能够依据工程部位所需用量进行准确采购，避免了现场缺少材料延误工期的事情发生，也保证了资金不会被多余材料所占用。
三、BIM技术效益分析
西咸空港BIM效益量化分析
1) 钢结构安装阶段，BIM技术模拟确定钢结构与钢筋的搭接形式，钢筋空洞定位等难题。
2) 图纸问题发现，共86处，节约工期约10天。
3) 安装与主体碰撞，共发现碰撞446处，预留空洞36处，节约材料约元，人工工日节约110工日，工期节约29天。
工程量计算，共补遗漏工程量约1600立方米混凝土，246吨钢筋。合计价值约160万元。
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