一、項目簡介

1項目概況
杭州南站位于杭州市蕭山區(qū)，是杭州鐵路樞紐的南端，和杭州站、杭州東站 共同構(gòu)成三位一體模式的杭州鐵路樞紐，同時它也是聯(lián)結(jié)“甬臺溫”和“廣沙”鐵路的重要節(jié)點。杭州南站建筑總規(guī)模78923㎡，其中站房面積46973㎡，站臺雨棚31950㎡。建成后站房設(shè)計高峰平均每小時客流量為3564人，最高聚集人數(shù)2000人。建筑-10.5m為地下出站通廊，-5m為設(shè)備夾層，-2.65m為軌道層、0m為站臺層、4.0m為設(shè)備夾層、9m為高架候車層、15m為高架商業(yè)夾層；主體結(jié)構(gòu)由站房鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)工程、灰空間幕墻工程、站房金屬屋面工程及站臺雨棚工程等組成。站場規(guī)模為7臺21線，四個車場。
2采用BIM的原因

高要求：建筑造型新穎，構(gòu)件加工、安裝、裝飾裝修要求高。站房設(shè)計采用工業(yè)風(fēng)、結(jié)構(gòu)通透的建筑手法，追求結(jié)構(gòu)及建筑的寫實風(fēng)格，構(gòu)思獨特。特別是鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，突出體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)美學(xué)與建筑美學(xué)相結(jié)合的和諧、美觀的獨特的創(chuàng)意設(shè)計思想。但是，這種設(shè)計方案的實施，從鋼結(jié)構(gòu)加工、拼裝、滑移到后期裝飾裝修對裸露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)整體的表面整修，除要求實施過程中的精益求精、專注細(xì)節(jié)外，更需要有全過程的高精度施作保障。采用BIM技術(shù)，可以有效達到指導(dǎo)和事先管控的目的，從而實現(xiàn)建造精品工程的目標(biāo)。
難度大：站房整個工程中鋼結(jié)構(gòu)的工程量大，也最為復(fù)雜。整體屋蓋施工時杭甬高鐵、杭長高鐵和滬昆等正線運營，施工難度大、安全要求高。進站灰空間是杭州南站設(shè)計的亮點，也是重要的風(fēng)險把控點，此部位施工時下面正線均已開通，施工難度大、技術(shù)復(fù)雜。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位施工風(fēng)險實現(xiàn)可視化預(yù)想，確保施作中質(zhì)量安全得到有效把控。

高水平管理：站房建設(shè)涉及專業(yè)眾多。由于杭州南站站房設(shè)計方案的特點，管線綜合與結(jié)構(gòu)的關(guān)系、建筑美觀與精細(xì)化施作的關(guān)系，均可通過BIM技術(shù)的深度應(yīng)用，實現(xiàn)各相關(guān)方之間的信息溝通及協(xié)同設(shè)計，提升施工圖和深化設(shè)計質(zhì)量，解決復(fù)雜結(jié)點構(gòu)造加工和安裝難題，提高裝修施工精度，減少后期施工變更帶來的浪費和工期的延誤。從而達到全面提高成品質(zhì)量，提高施工效率，節(jié)約建設(shè)成本，提升建設(shè)質(zhì)量的目的，實現(xiàn)精品化的初衷。

二、BIM應(yīng)用具體內(nèi)容

1建模階段

杭州南站BIM模型，包括建筑模型和結(jié)構(gòu)模型兩部分，建筑模型主要包含項目主要站房及站臺雨棚兩部分的建筑安裝做法等，結(jié)構(gòu)模型包含站房主體和站臺雨棚的基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)。

土建結(jié)構(gòu)BIM模型：包含站房范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)梁、板、柱、結(jié)構(gòu)樓梯、地下結(jié)構(gòu)和站臺雨棚、樁基、承臺等。

站房機電BIM模型：包含站房范圍內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、水炮系統(tǒng)、強電系統(tǒng)、弱電智能化系統(tǒng)。

鋼結(jié)構(gòu)模型：包含屋蓋支撐鋼立柱、鋼結(jié)構(gòu)桁架屋蓋、灰空間幕墻鋼結(jié)構(gòu)龍骨。

沙盤：采用BIM軟件建立整體模型，通過3D打印技術(shù)，按照1：180的比例，制作杭州南站工程整體沙盤模型，立體展示杭州南站各個功能區(qū)塊，便于項目管理者合理組織施工安排，也便于外部人員更直觀了解杭州南站的工程建設(shè)。

2深化設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋桁架深化設(shè)計：由于鋼桁架屋蓋桿件繁多，支座節(jié)點復(fù)雜，工廠加工和現(xiàn)場安裝精度要求高，設(shè)計院給的藍圖 無法滿足構(gòu)件加工和現(xiàn)場安裝尺寸與精度要求，所以通過Catia參數(shù)化精確建模，針對現(xiàn)場實際情況設(shè)計規(guī)范要求，對構(gòu)件加工斷開位置和現(xiàn)場安裝對接位置標(biāo)定明確，深化導(dǎo)出二維圖紙，從而滿足工廠精確加工和現(xiàn)場構(gòu)件精確安裝。

CATIA軟件有著強大的深化設(shè)計功能和靈活操作性，結(jié)合使用參數(shù)化和自由形狀建模工具集，為復(fù)雜節(jié)點直接建模助力現(xiàn)場施工提供了可靠依據(jù)。

鋼結(jié)構(gòu)十字柱深化設(shè)計：“十字”型屋架支撐鋼柱共有32根，均為箱型截面小柱，組合成“十字”截面大柱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且鋼柱為外露結(jié)構(gòu)，外觀質(zhì)量要求高，加工及安裝難度大。

“十字”型屋架支撐鋼柱共有32根，均為箱型截面小柱組合成“十字”截面大柱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且鋼柱為外露結(jié)構(gòu)，外觀質(zhì)量要求高，加工及安裝難度大。

灰空間幕墻及站房屋面深化設(shè)計：杭州南站灰空間垂直幕墻包括 外立面鋁板、內(nèi)立面鋁圓管和鋁板間聚碳酸酯板三部分內(nèi)容。通過深化設(shè)計，在模型中很直觀的表達 幕墻元件的尺寸和安裝位置，指導(dǎo)幕墻元件精確加工和現(xiàn)場安裝。

碰撞檢查是指在施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)安裝工程中不同部分、不同專業(yè)之間的沖突和干擾。利用Navisworks軟件對各個專業(yè)管線進行碰撞檢測，根據(jù)碰撞檢測情況，不斷調(diào)整管線空間布局，以達到最合理的綜合排布效果。

我們可以通過導(dǎo)出的碰撞報告得出碰撞點的ID，便于在Revit快速找到對應(yīng)點，并進行修改方案的定制，方便與設(shè)計單位溝通。

如果按圖施工，必然導(dǎo)致一系列施工變更，而利用三維可視化修改不必要出現(xiàn)的碰撞點，可以減少返工，加快施工進度，保證施工質(zhì)量。

優(yōu)化排布后的綜合管線模型，解決了因管線沖突引起的設(shè)計變更和材料浪費，可以三維環(huán)境下觀察管線之間的排布關(guān)系，并可以任意生成所需要位置的坡切圖，通過量測，獲得管線準(zhǔn)確的安裝位置，生成的BIM深化施工圖，可成為施工單位現(xiàn)場安裝的有效參考依據(jù)。此外，依據(jù)管線模型規(guī)劃各區(qū)域各系統(tǒng)管線的安裝時間和順序，使各施工部門有序組織，按計劃實施，保障工期，提升整個機電系統(tǒng)的安裝質(zhì)量。

吊支架深化設(shè)計：按照支吊架設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)場實際條件合理放置吊支架。

吊支架放置時有時候只考慮到了一路管線，利用三維可視化，避開其他管線。

通過控制支架參數(shù)可以調(diào)整支架。

往下翻會降低凈高，風(fēng)管上方還有空間，建議上翻。

地下通廊裝修設(shè)計：材料種類眾多，且裝修要求高，墻、頂、地三者結(jié)合，從二維圖紙很難立體的聯(lián)想起三者的相互關(guān)系，通過BIM技術(shù)，建立三維模型，把墻、頂、地三者有效結(jié)合，直觀有效的展示，精確指導(dǎo)施工。

三、施工管理應(yīng)用

1工藝模擬

杭州南站站房屋蓋滑移施工，涉及八條鐵路營業(yè)線，施工安全風(fēng)險高，為有效組織施工，降低既有線施工安全風(fēng)險，根據(jù)需求制作高仿真、高清晰滑移施工工藝模擬，為屋蓋施工把脈，也作為各方了解本項目屋蓋滑移施工的一個窗口。

2可視化交底

灰空間垂直幕墻施工難度大、安裝精度要求高，構(gòu)建灰空間幕墻及吊頂?shù)木?xì)模型，并制定安裝方案，統(tǒng)籌安排龍骨、鋁板、鋁圓管、等各工種的施工工序，合理組織工種之間的有效銜接。利用模型對作業(yè)人員進行施工組織和施工工藝三維交底。做到施工有準(zhǔn)備，質(zhì)量有保證，安全有保障。

十字鋼立柱構(gòu)造設(shè)計復(fù)雜，而且均為結(jié)構(gòu)外露，不作裝修隱蔽，這對施工質(zhì)量控制提出了高標(biāo)準(zhǔn)、高要求。十字柱從工廠加工到現(xiàn)場安裝焊接，均是施工難點，通過BIM建模，生成構(gòu)件加工工藝流程模擬，和現(xiàn)場安裝焊接控制工藝模擬，進行三維可視化交底，可減少工廠加工和現(xiàn)場安裝返工量，保證工程質(zhì)量和美觀效果。

十字柱與鋼筋混凝土連接節(jié)點設(shè)計復(fù)雜，鋼筋布設(shè)數(shù)量大，工序繁多，容易發(fā)生鋼筋連接錯誤、連接不到位等施工缺陷。采用BIM技術(shù)組構(gòu)建節(jié)點模型，并生成節(jié)點施工工藝流程模擬，進行三維可視化施工交底，能更好的指導(dǎo)現(xiàn)場人員正確施工，減少反復(fù)工作量，保證工程質(zhì)量，達到設(shè)計要求。

3施工進度模擬

機電工程施工模擬，預(yù)先展現(xiàn)施工過程，防范風(fēng)險，提高可預(yù)見性。

4質(zhì)量管理

鋼結(jié)構(gòu)焊縫信息虛擬盒管理：建立現(xiàn)場焊接的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊縫信息虛擬盒，虛擬盒包含焊接日期、操作人員、檢查日期、檢查人員、檢查結(jié)果、檢測日期、檢測結(jié)果、檢測單位等信息，根據(jù)施工進度，實時錄入相關(guān)信息，施工單位和業(yè)主可在施工期間、運營階段隨時調(diào)取查詢相關(guān)信息，做到追溯有據(jù)可查，責(zé)任到人。

二維碼半成品構(gòu)件信息化管理：用BIM系統(tǒng)平臺，在BIM模型中對對應(yīng)管線生成二維碼，利用打印機打印出二維碼標(biāo)簽，貼于現(xiàn)場相應(yīng)構(gòu)件上，利用移動設(shè)備掃描，即可身在現(xiàn)場實時查詢構(gòu)件排布信息、材質(zhì)信息等。

5安全管理

高空墜物對防護棚沖擊的影響模擬分析：站房屋面和灰空間施工時都會對既有線路造成安全風(fēng)險，鋼結(jié)構(gòu)臨時防護棚只是個臨時結(jié)構(gòu)，設(shè)計時的沖擊荷載是80KN/m2，然而施工過程中影響因素很多，控制的難度也很大，對防護棚的沖擊荷載進行模擬分析能更好的了解防護棚的性能，以便制定安全措施進行安全防護。通過模擬分析，可知在防護棚上方20m位置80kg的物體自由落體，可對防護棚壓型鋼板造成破壞，影響既有線運營安全。這對防護棚上方高空作業(yè)，采取有針對性的安全防護提供了可靠依據(jù)。

站房鋼屋蓋桁架滑移施工方案風(fēng)險分析：杭州南站站房屋蓋施工，因場地條件限制，根據(jù)現(xiàn)場情況，最理想的施工方法為滑移施工，即屋蓋單元通過特定的軌道，借助頂推設(shè)備，從拼裝位置滑移至安裝位置。根據(jù)現(xiàn)場滑移條件，可采用累積滑移和分段滑移兩種滑移方式。

累積滑移優(yōu)點：

• 可減少既有線上空焊接、拼裝工作量；
• 屋蓋桁架的焊接在拼裝平臺上完成可以有效控制屋蓋桁架構(gòu)件的拼裝焊接質(zhì)量；
• 屋蓋單元合攏焊接工作量少，利于屋蓋整體質(zhì)量控制。

分段滑移的優(yōu)點：

• 屋蓋滑移同步性高切可控；
• 屋蓋滑移過程中發(fā)生側(cè)向受力時，可有效調(diào)控；
• 施工安全性更高，尤其在既有線上方可避免類似滑移軌道側(cè)彎等不可逆轉(zhuǎn)的安全風(fēng)險。

通過BIM三維模型及虛擬施工，最后綜合評定，為避免累積滑移施工，可能發(fā)生的滑移不同步和因累積滑移荷載較大，對滑移軌道及支撐立柱產(chǎn)生不利影響和后果，杭州南站站房鋼屋蓋桁架采用分段分單元滑移施工，把滑移施工對既有線的安全風(fēng)險控制在可接受范圍，且通過采取相應(yīng)的質(zhì)量、安全措施，保證施工質(zhì)量合規(guī)和保障既有線施工安全有效。

站房灰空間幕墻安裝施工方案風(fēng)險分析：站房灰空間垂直幕墻施工，因部分作業(yè)在鐵路既有線正上方進行，既有線上方涉及施工內(nèi)容包括，幕墻外立面鋁板及附屬配套構(gòu)件、內(nèi)立面鋁圓管及附屬配套構(gòu)件，且各涉及施工面積均為920㎡。如果該部分內(nèi)容都在鐵路天窗（即晚間鐵路運營線封鎖停電）內(nèi)進行，則僅幕墻施工就需42個天窗，其中普速場天窗28個（每個天窗2h，實際施工時間1.5h），高速場天窗14個（每個天窗4h，實際施工時間3.5h）。這樣的施工方式既無工效保障，也無質(zhì)量保證，極大的影響施工的正常開展。

基于此種不利情況，我單位在上海鐵路局方案評審時，利用三維BIM模型，把相關(guān)厲害關(guān)系通過模型展示，獲得路局業(yè)主方高度認(rèn)可，最終把在天窗內(nèi)施工的內(nèi)容控制在12個天窗內(nèi)完成（普速場8個，高速場4個），在確保既有線施工安全的前提下，為保證工期和施工質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。

6商務(wù)應(yīng)用

精確算量：利用BIM建?？商峁╉椖坑媱澒こ填A(yù)算數(shù)據(jù)，同時可以利用BIM模型快速提供支撐項目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息。由于本項目BIM模型包含工程數(shù)據(jù)，所以項目部出現(xiàn)兩份數(shù)據(jù)，如不做到精確核對，那么將在接下來的施工過程中及后期工作帶來阻礙，所以，必須利用BIM模型當(dāng)中的數(shù)據(jù)，對內(nèi)部成本進行核對與控制，通過這樣的模式，可以大大降低預(yù)算部門錯算、漏算等問題，同時也為BIM模型數(shù)據(jù)接下來的實施提供保障，使其雙方的問題都能通過提前核對得到保障，并能夠相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一施工過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

物資需求：通過以上工作，項目前期將得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，為項目各條線施工人員提供強大數(shù)據(jù)支撐，同時項目各崗位人員可以根據(jù)自身需要，利用BIM系統(tǒng)靈活調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)用于編制項目材料采購計劃。BIM系統(tǒng)中集成了精確并且及時更新的工程量數(shù)據(jù)，結(jié)合項目的施工進度安排，在每次施工前利用系統(tǒng)提取每個施工過程所需要的精確的材料計劃，并且施工完成之后把實際用量和圖紙標(biāo)準(zhǔn)用量進行對比，確定材料的使用損耗率，并且找出問題根源所在，避免類似問題繼續(xù)發(fā)生。

7運維管理

BIM綜合管理平臺：在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上進行使用功能二次開發(fā)的功能集成平臺。利用“杭州南站BIM綜合管理平臺”對設(shè)計深化、工期管理、現(xiàn)場質(zhì)量管理、構(gòu)件制造、工法創(chuàng)新、數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計與校核進行了深入的應(yīng)用實踐，實現(xiàn)了工期可控、質(zhì)量精品、成本效益達標(biāo)的建設(shè)目標(biāo)。

四、BIM技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新實踐

1工期四維管理

工期四維(x、y、z、t）管理功能，主要用于對工程進度管理的決策。在工程建設(shè)期間，召開例會時，堅持應(yīng)用工期四維管理功能討論各類問題，通過直觀的BIM數(shù)據(jù)構(gòu)建的四維工程形象，有效地提高了各方對工期進度、工序的安排、結(jié)構(gòu)施工形象的預(yù)想與實際情況比對的溝通效率和準(zhǔn)確性，并有針對性地分析解決現(xiàn)場存在問題，確?，F(xiàn)場施工有序推進。

此功能依據(jù)指導(dǎo)性施組，既可連續(xù)查詢也可獨立查詢某段時間或單個時間點預(yù)想的工程四維形象進度，也可通過現(xiàn)場定時攝錄的視頻或照片與預(yù)想的定時形象進度進行比對，確認(rèn)現(xiàn)場的工程實際進度與指導(dǎo)性施組的吻合情況，進而提出相關(guān)的決策意見。

2模型輕量化

輕量化模型，主要用于對工程實施過程中的現(xiàn)場實時管控。建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計管理人員采用平板（如ipad）和BIM的輕量化模型，可在施工現(xiàn)場進行實時查詢、復(fù)核施工精度和裝飾裝修效果，保障施工結(jié)果與設(shè)計相吻合，達到現(xiàn)場實時、清晰、直觀、全面掌握工程質(zhì)量的要求，實現(xiàn)現(xiàn)場實時把握質(zhì)量控制要點，提高設(shè)計的實現(xiàn)度，降低質(zhì)量管理隱患概率，從而有效規(guī)避質(zhì)量管理風(fēng)險。

3管線綜合設(shè)計應(yīng)用

綜合管線設(shè)計應(yīng)用BIM技術(shù)，可以三維環(huán)境下觀察管線之間的排布關(guān)系，并可以任意生成所需要位置的剖切圖，通過量測獲得管線準(zhǔn)確的安裝位置。在杭州南站項目中，專業(yè)工程師利用BIM技術(shù)對綜合管線實行虛擬碰撞檢測4次。從檢測結(jié)果可以看出，從最初的5299條碰撞問題減少到最后的2條，充分體現(xiàn)了BIM技術(shù)在綜合管線布置中的應(yīng)用優(yōu)勢。優(yōu)化排布后的綜合管線模型，解決了因管線沖突引起的設(shè)計變更和材料浪費，預(yù)留了管線維修空間，同時更加有效地避免了在施工時出現(xiàn)碰撞再采取滯后措施的現(xiàn)象。

五、BIM應(yīng)用成果

1、提高組織決策效率

通過構(gòu)建BIM模型，利用模型三維可視化的特點，為不同層級、不同管理人員提供直觀的工程管理工具，提高項目各方對設(shè)計意圖的理解，工程難易程度的認(rèn)知，施工方案的交流和審核，促進項目各方共識的順利達成。

2、提高深化設(shè)計效率

通過BIM技術(shù)，利用CATIA軟件進行屋蓋鋼結(jié)構(gòu)三維建模深化，提高了項目施工方與設(shè)計方溝通和意見反饋效率，達到準(zhǔn)確建模，精確指導(dǎo)構(gòu)件加工和安裝施工。

3、提高工程管理可控性

通過BIM模型5D應(yīng)用，提高項目決策人員對工程項目的質(zhì)量、進度管理可控認(rèn)知，科學(xué)合理有效進行施工組織管理。

4、提高施工安全管理效率

通過BIM模型三維可視化應(yīng)用和BIM仿真模擬應(yīng)用，更直觀的認(rèn)知施工安全風(fēng)險源和風(fēng)險高低程度，加強了項目管理人員對施工風(fēng)險的判識能力，提高了項目管理人員對現(xiàn)場作業(yè)人員安全交底的效率和準(zhǔn)確性。

5、提高項目施工技術(shù)管理能力

項目管理人員通過BIM模型三維可視化技術(shù)交底和“二維碼”掃描技術(shù)應(yīng)用，提高了項目技術(shù)人員與作業(yè)人員之間的溝通效率和現(xiàn)場技術(shù)管理。

6、提高項目成本控制管控能力

通過BIM技術(shù)精細(xì)建模，準(zhǔn)確提量，為項目在材料方面直接帶來的效益比傳統(tǒng)方式節(jié)約2%左右，另外通過工藝模擬交底，減少返工率，確保施工順利，質(zhì)量有保證。