—武汉大学大学生体育活动中心BIM技术应用
作者：周晓帆
来源：中建三局工程总承包公司
一、 EPC是什么？
EPC（Engineering Procurement Construction）是指公司受业主委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包。通常公司在总价合同条件下，对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。
Engineering：不仅包括具体的设计工作，而且可能包括整个建设工程内容的总体策划以及整个建设工程实施组织管理的策划和具体工作；
Procurement：指专业设备、材料的采购；
Construction：建设，包括施工、安装、试车、技术培训等。
EPC是设计采购施工总承包业务和责任的延伸，最终向业主提交一个满足使用功能、具备使用条件的工程项目。
那么，EPC+BIM能够碰撞出怎样的火花呢？接下来，我们将通过一个案例来为大家详细讲解。
二、 项目概况
(一) 项目基础背景
武汉大学大学生体育活动中心项目由中建三局承建，凭借“EPC模式下BIM实施的深度应用和实践”荣获第六届“龙图杯”次大赛综合组一等奖，也是本赛季一二等奖作品中唯一由施工企业作为EPC承包方主导的全过程BIM应用的作品。
▼ 第六届“龙图杯”全国BIM大赛综合组获奖名单
武汉大学大学生体育活动中心属于综合性公共建筑，建筑物由比赛馆、训练馆及其配套设施组成，总建筑面积为37200㎡，建筑总长度215m，总宽度117m，地下1层为地下车库与设备用房，地上3层(局部夹层4层)为场馆及看台、座位等，总高度（含钢结构顶）为29.14m。
项目对场馆结构及声光电等场馆功能要求和设计管理、采购管理、合约管理、生产协调管理等方面的管理水平要求高，施工中将BIM职能与EPC管理架构融合，同时引进VR、AR、CFD模拟、疏散模拟、3D打印、广联达BIM5D平台和协筑云平台等创新技术。其中，以设计为主导的“四个融合”效果最为显著。
(二) 为什么要实行EPC+BIM？
1. 场馆类项目的屋面钢结构施工为重难点施工部位，需应用BIM技术进行虚拟施工，提前进行施工方案预演；
2. 业主对场馆后期使用性能提出了较高要求，需应用BIM技术提前进行场馆性能模拟，更好地服务于业主；
3. 为公司本年度的BIM重点试点项目，需探索BIM应用模式、积累成功经验，便于公司日后以点带线，以线带面的方式推广BIM；
4. 作为EPC模式的项目，探索BIM技术与新管理模式的结合方式将为业内提供可借鉴经验；
5. EPC总承包很需要协同设计、协同施工能力，BIM作为建筑业的一场新革命，作用之一是提供协同管理工作平台，同时，BIM可视化、参数化、信息传递快捷等特点也会在EPC项目中得到体现，BIM在EPC项目中是大有可为的。
三、 项目中BIM+EPC是如何融合的？
(一) BIM职能与EPC管理架构深度结合
项目整体采用矩阵式管理架构。
1) 部门设置——简洁精干，减少部门间的工作界面，有利于总包内部管理协调和业主、监理、特别是分包和总包的对接。
2) 管理人员——一专多能、一人多职、一岗多能、学用相长。
将BIM职能平行加入管理架构中
1) 项目BIM工作组设置在设计总监管理职责下，履行总承包管理BIM应用实施职能；
2) 将BIM工作组成员按照专业分布到各专业管理组中，履行对各专业分包管理职能。
价值：
① 减少了部门与部门之间、部门与各分包之间不必要的沟通协调工作量，可灵活的应对其他部门及分包对BIM工作的各种需求，促进了项目管理人员对BIM工作的深度参与。
② 保证了BIM工作更好地与项目管理相结合，有助于实现精细设计、精益建造、探索创新三个BIM工作目标。
(二) 建设过程中BIM设计与EPC管理的“四个融合”
在EPC管理模式下，设计管理处于龙头地位。设计管理与采购、建造、成本等方面的融合是关键。
项目采用BIM技术，通过全专业BIM模型的创建，对设计进行功能、系统等各方面的优化和精细化管理；利用BIM5D作为管理平台，对总平面、进度计划、物资以及质量安全等应用进行全面协同管理；通过协筑云平台对项目设计、施工、运维等各阶段、各参与方的海量BIM及图档信息进行统一集中管理。有效提高了项目的沟通效率和管理水平，促进了以设计为主导的“四个融合”。
1. BIM助力设计与功能融合
在设计过程中，建筑物形式、功能越来越复杂，更加注重建筑物的内涵及功能。在设计过程中大量采用新技术、新材料等手段来实现设计美感及功能需求，充分考虑材料、设备的细节参数对整体设计功能可能存在影响。利用BIM技术对建筑物进行设计及多方面条件模拟，可以：
1) 通过结果数据进行设计方案调整，确保满足建筑功能要求
2) 对交付标准提出适当优化，对缺失但必要的功能进行补充和完善。
例1：
CFD模拟——使用CFD软件对比赛场馆进行气流组织模拟，分析不同工况下空调送风效果及其对比赛场地的影响，从而选择最优方案，优化送风口布置和风速温度设置。通过分析模拟，通过以上模拟分析，工况2要优于工况1，但是工况2仍有部分缺点需要从设计上来解决：1）回风口处风速偏大，可以考虑加大回风口的尺寸。2）看台最上层四个角处风速偏大，可以考虑将此处的风口朝斜上方出风。3）对设备的选型也进行了验证，并对业主提出了优化建议。下一步将风速对羽毛球赛事等对气流参数要求高的工况进行更深入的模拟分析。
例2：
• 消防疏散模拟——本工程通过消防设计分析，对原设计的防火分隔措施以及防排烟系统进行了优化；
• 建立比赛大厅的FDS模型，对火灾发展过程及烟气控制过程进行数值模拟计算，验证其烟气控制系统是否能够达到相应的性能化设计目标；
• 如图所示，经过模拟出现火源点A和火源点B，建立Pathfinder模型进行疏散模拟分析。
• 利用FDS软件模拟计算建筑内发生火灾后，烟气运动、蔓延和沉降情况，考察能见度、温度和CO浓度等有关参数，计算并分析确定各火灾场景的烟气危险来临时间。
• 根据出具的分析报告结果显示，优化后的消防设计能够满足人员的安全疏散，防火分隔措施及防排烟系统能够对火灾蔓延进行有效控制，满足建筑整体消防安全的要求。
2. BIM助力设计与商务融合
在设计阶段，通过BIM技术进行不同方案的比选，将成本信息录入BIM模型中。遵循价值工程原则，在满足功能的前提下对不同的施工方案进行成本预算，最终选择“功能/成本”最优的方案。
1) 初步设计阶段，从系统角度，对结构、机电进行优化。
2) 施工图设计阶段，从成本考虑，采用成熟、价优、效率高的细部做法。
例：
钢结构屋面业主提出的要求是结构外露、保证观感，通过BIM模拟、对比分析，最后选定了自重较轻，用钢量较少的张弦桁架结构作为本项目比赛馆钢结构屋顶的结构形式。
3. BIM助力设计与采购融合
方法要点：
1) 将材料、设备各项参数反馈到图纸及BIM模型中；
2) 将采购纳入设计程序，设计负责评审报价技术评审，保证设备符合设计要求；
3) 大型设备主要参数由设计院提出，招采确定后，将实际参数反馈到图纸及BIM模型中；
4) 通过BIM模型提量辅助材料设备报审，建立相应的衔接程序和作业文件，进行材料控制，为工程总承包项目创造客观的效益；
5) 通过4D模拟设备、材料进度控制计划，对材料设备的进度进行全过程跟踪，对关键设备单台进行重点跟踪。
例1：
根据设备尺寸，调整管线排布，确定设备房的面积，并将设备尺寸反馈到图纸和BIM模型中。
例2：
通过BIM5D平台关联模型与进度计划，可以生成任意时间段的材料需用量，从而实现精确把控材料的采购用量。
4. BIM助力设计与施工融合
方法要点：
1) 将施工经验融入BIM设计中，将临时措施融入结构设计，避免现场返工；
2) 通过BIM模型创建进行施工模拟，在不影响建筑效果的情况下，对建筑设计方案进行修改优化，减少或者消除施工难度大、施工技术要求高的节点。
3) 充分考虑各专业施工的便捷性，降低运作成本；
4) 落实图纸和设备交付进度，避免窝工；
5) 充分考虑施工部署及总体安排；
例：
在结构施工时，提前考虑幕墙施工，幕墙下放添加受力构件，减低幕墙安装难度，节约工期，整体降低成本。
(三) BIM促进EPC项目管理能力提升
1. 进度管理
项目将进度与BIM模型结合，利用BIM5D平台对计划安排进行诊断，首先根据流水分区图进行流水段划分将构件区域化处理，然后将构件和进度计划进行关联，形成施工模拟，检查进度计划安排的合理性以及是否有缺项漏项。
▼流水分区图
在施工过程时，项目管理人员实时采集实际进度情况，并通过移动端录入BIM5D平台中，通过多视口模拟的功能，输出实际进度与计划进度的对比，对滞后的部位进行标红预警处理，并对后续工作的进度情况进行预测，项目管理人员通过平台输出的信息，实时掌控进度偏差，发现异常及时采取纠偏措施。
▼输出实际进度与计划进度的对比
2. 质量安全管理
基于BIM的质量安全管理，重点在于信息的管理，通过信息流转的增强，提升质量安全管理的效率和全面性。利用BIM5D平台的“三端协同”工作模式（PC端、移动端、网页端），将总包项目部管理人员、分包以及劳务负责人纳入质量安全管理体系，现场人员发现问题，在第一时间通过移动端“BIM5D现场”APP将将问题传送给所有相关的人员，针对每一项问题责任到人，整改完成后责任人通过移动端将整改情况反馈给问题的发起人，待经验收合格后，问题方可关闭。
BIM5D平台的应用强化了对质量安全信息的统计分析。平台会自动汇总现场通过移动端发现的问题，并将问题以图钉标记的方式定位在模型上，同时在网页端进行多维度的汇总分析，在项目质量安全例会上，我们能够清楚的看出哪个队伍的质量或安全问题比较多，整改的情况如何，各类问题发生的频率如何，从而分析出主要原因并制定有针对性的整改措施。
3. 信息协同管理
项目采用广联达协筑云平台作为BIM与图档信息协同云平台。将平台作为项目BIM团队数据管理、任务发布和信息共享的平台，同时也作为项目图档信息管理的平台。实时收集项目运行中产生的数据，实现数据云端存储、文件在线浏览、三维模型浏览、文档管理、团队协同工作等功能，提高信息资源管理能力、办公效率和协同工作能力。
▼ 文档共享
▼ 模型共享
▼组织结构划分
利用协同平台和工作流程设置以及模型的挂接，提升了总包管理人员的任务管理能力，所有任务利用协同平台通过流程指派，能够进行清晰的任务追踪，更好的落实任务完成情况。
▼ 流程管理、质量安全任务跟踪、流程指派
四、 应用总结
现阶段，BIM推行难、应用落地难是阻碍BIM技术发展的主要矛盾，很多企业知道BIM好，但还没有看到BIM所带来的真正价值，只是为用BIM而用BIM。而浪潮下诞生的BIM+EPC是探索之举，BIM+EPC能够给传统EPC管理模式带来多大的改变和应用价值？经过中建三局的此次应用实践，汇总出了以下可见成效，请看下图：
本项目通过对BIM+EPC模式的深度探索与实践，将BIM技术应用在项目管理中，在降本增效、节约工期等方面取得了显著成果，提升了项目的管理水平，创造了巨大的后续价值。为企业EPC项目的实施提供了宝贵的经验。
