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阿尔及利亚大清真寺项目BIM应用
1 工程概况
1.1 项目简介
中建阿尔及利亚大清真寺项目(Djamaâ El Djazaïr)位于北非阿尔及利亚首都阿尔及尔，属于阿尔及利亚科学、文化系列重大项目。项目由祈祷厅、宣礼塔和文化中心等12幢建筑组成，合同总额约合105亿人民币，建筑面积40万平方米。
项目2012年开工建设，2017年竣工。建成后的大清真寺将成为非洲第一高楼，世界第三大清真寺。大清真寺不仅是虔诚的穆斯林信徒们集会祈祷的场所，也是吸引研究人员、历史学家、艺术家、工艺家、学者以及旅游者的伊斯兰文化中心，是一个承载阿拉伯历史文化的标志性建筑。
图1 项目整体效果
图2 项目建筑群模型
1.2 工程特点和难点
本工程为国际EPC总承包项目，按照宗教标准及欧洲标准双重要求设计建造。由于深化设计要求极高，复杂施工方案多;当地资源匮乏，材料组织困难;项目进度款支付条件苛刻。所以常规项目管理手段难以满足本工程技术、进度、质量及合约等各个施工管理环节的优质履约需求。
2 BIM组织与应用环境
2.1 BIM应用目标
本工程BIM技术应用主要包括深化设计应用、方案管理应用、生产管理应用及合约管理应用四大领域。项目力争应用BIM技术，以先进的技术管理、高效的生产管理、精准的合约管理来提升整个工程的品质。
2.2 实施方案
项目在开工建设初期引进BIM应用技术、组建BIM应用团队。并对项目BIM技术应用进行详细的策划，建立基于BIM的总承包管理体系。由各专业BIM工程师根据设计院提供的第5阶段的设计文件开展建模、深化设计及复杂施工方案设计工作;成立综合协调小组做好交叉作业的提资及技术澄清工作及综合排布管理工作;成立计划小组进行4D、5D进度管理。
2.3 团队组织
项目建立以项目技术总工程师为总指挥的BIM技术应用团队。团队由信息数据组(建模)及实施应用组(技术、生产、商务应用)组成，包含土建、机电、钢构专业部门和计划、商务等职能部门。
对于BIM团队的每一个工程师都要求岗前软件培训，考核合格后上岗工作。并在各专业下设置BIM负责人，负责本专业及专业间的组织协调工作。保证整个BIM团队技术过硬、运转高效。
2.4 应用措施
为使BIM技术能在项目上更深层次的应用，保证三维模型注入的工程信息正确、有效、统一。首先BIM团队根据设计文件制定了项目BIM应用标准，统一指导各阶段建模深度、工作交付标准、命名规范、颜色标识等;其次BIM团队建立相应的过程实施规范，对工作界面的划分、协同作业流程、文件存储结构及管理权限做出相关规定。做到工作目标明确、模型数据安全可靠、流程流转畅通。
2.5 软硬件环境
项目主要应用软件包括Autodesk AutoCAD2016 、Autodesk Revit2016、Magicad2012.11、Navisworks2016、Hilti、Tekla16.1，所用软件如图3所示。
(a)土建、机电建模及深化设计
(b) 碰撞检查、施工模拟
(c) 钢结构建模及深化设计
(d)机电建模及深化设计
(e) 支架选型及抗震计算
(f) 无纸化办公
图3 应用软件
项目BIM协同工作站，主要硬件配置如下：
CPU：Intel Xeon E5-2637 v2;内存：48 GB 1866 MHz DDR3 ECC RDIMM：显卡：NVIDIA Quadro K4000;硬盘：1TB 3.5 inch SATA 7200 Rpm硬盘。
3 BIM应用
3.1 BIM建模
项目BIM模型基于Revit(土建、机电)、Magicad、Hilti(机电)、Tekla(钢构)平台分专业分系统创建中心文件及工作集，然后根据BIM模型开展各专业的深化设计工作，包括系统计算复核、设备选型及深化出图等。各专业模型在Navisworks中整合后进行可视化校验及汇总，通过碰撞检测及仿真模拟等手段，预判可能会产生的工序工艺、进度管理等方面的问题，对项目精细化实施提供帮助。
3.2 BIM应用情况
项目BIM应用由机电专业主导，协同建筑、结构及钢结构专业紧密配合，包括7项核心具体应用。
(1) 深化设计应用之计算复核。首先我们建立BIM应用库族模型，然后利用revit、magicad软件进行各专业系统建模及水力计算及风量平衡计算，应用Hilti软件进行支架选型及抗震计算。我们应用国际通用的BIM软件开展深化设计工作，克服了计算复核标准的障碍，提高了计算复核的公信力，确保了图纸审批通过率。复核计算如图4所示。
(a)库族建模 (b) 水力计算 (c) 风量平衡计算
(d)支架选型 (e) 添加载荷 (f) 受力计算
图4 复核计算
(2) 深化设计应用之深化出图。机电专业深化出图近万张，出图深度要求近似机械制图。没有任何参考图集可用、图例就是真实产品零件的投影。管道的不同的连接形式都要在图纸上详细体现。项目设计团队应用Revit软件进行深化设计，利用三维模型自动生成各种平面、剖面、大样图，提高了深化设计效率。图纸与模型相关联，模型修改相关视图自动更新，降低图纸修改过程的出错几率。深化出图如图5所示。
(a)BIM三维模型
(b) 平面图 (c)剖面图 (d)大样图
图5 深化出图
(3) 深化设计应用之管线综合。K楼为项目运转的能源中心，大型设备多，管线密集。利用Navisworks对各专业进行管线综合排布，解决碰撞、净空等问题。综合排布后的管线布置整齐合理、观感效果好。管线综合如图6所示。
(a) 热电联产机房 (b) 热水循环泵房
图6 管线综合
(4) 方案管理应用之抗震支座安装方案。本工程祈祷大厅为穆斯林朝拜核心区域，抗震设计等级9级。设计师在建筑物基础与上层建筑之间设置隔震体系。地震发生时通过284个抗震支座和80个抗震阻尼器吸收地震能量，保障朝拜人员的生命安全。由于我司首次接触此类施工方案，没有相关施工经验，项目利用BIM技术对方案提前进行模拟验证，最终保证方案顺利实施。抗震方案模拟如图7所示。
(a)抗震原理模拟 (b) 支座安装方案模拟
图7 抗震方案模拟
(5) 方案管理应用之八角柱管道安装方案。原方案管道随八角柱预埋整体吊装，生产难度大、安装精度高，方案实施困难。项目BIM团队经过仿真分析，验证得出管段本身能够承受纵向载荷，支架只需控制管道水平方向的位移。经过优化方案，将原来的双向固定支架改为水平固定三角支架。方案实施便捷，节约成本近千万元。管道安装方案模拟如图8所示。
图8 八角柱管道安装方案模拟
(6) 生产管理应用之4D进度管理。本工程为国际EPC工程，边设计、边采购、边施工;材料80%欧采、三个月的到场周期。从深化设计到施工各个环节都紧密关联，任何一个环节出现纰漏就回导致项目停工。我们应用BIM技术对项目进度实现时间加空间的4D精细化管理，保证现场施工所需的图纸、材料、机械设备及劳动力等各种资源能够按时到场，确保项目依照工期节点按时完成。
(7) 合约管理应用之5D成本管控。本工程为总价包干合同，工程款支付方式按照进度款支付计划进行支付。必须事先计划好付款周期内的任务项，计划任务实际100%完成并验收合格，然后按照计划的资金分配额进行付款。所以付款计划编制的准确性、合理性直接影响项目的现金流。项目团队根据BIM模型输出精准的工程量来指导计划资金分配，计划产值与实际产值匹配。降低了已完工未结算率，确保了项目实施过程中的良好资金运转。项目分项工程付款计划如图9所示。
图9 D楼(文化中心)付款计划
4 应用效果
通过BIM技术在项目施工全过程的应用，辅助项目团队进行深化设计、方案管理、进度管理、合约管理，提高了整个项目管理的水平。无论是苛刻的欧洲设计院，还是精于求精业主团队都对我们中国建筑的BIM技术应用表示认可。并应业主要求对他们的技术人员进行BIM培训。培训活动如图10所示。
图10 对业主进行BIM培训
5 总 结
5.1 创新点
本工程设计院提供的5阶段设计图不能直接用于施工。需我总承包方深化之后将计算书、系统图、平面图、大样图一一报审设计院批复通过方能施工。在欧标体系下，应用国际通用的BIM软件进行深化设计，既客服了标准不同的障碍，又提高了深化出图的效率。可谓事半功倍。
5.2 经验教训
作为一个国际总承包项目BIM应用团队的一员，在应用BIM技术辅佐项目管理的过程中感到了BIM技术的博大精深，从技术、生产及合约管理方面都为我们提供了强大的技术支持。同时也感到了要自如的驾驭这项应用技术的许多不足。特别是深化设计这块，我们不仅要有过硬的专业设计本领和熟练的BIM软件应用水平，还要转换思维熟悉欧洲的标准规范。中国建筑走出国门如履薄冰，BIM技术在国际EPC工程的广泛深入应用更是任重道远。
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