<中国建筑业>杂志2013年第9期

章华平

        开埠一百多年的上海,似乎进入了青春成长期。1997年才420.5米(金茂大厦),2007年长到492米(环球金融中心),现在己长到580米。申城最抢眼的新地标、城市的新名片-----上海中心大厦己鹤立鸡群,今年8月3日上午顺利实现主楼核心筒混凝土结构580米的封顶,上海又长高了88米。
        建一座摩天大楼,就是一次国家乃至世界级的建筑科技水平的大展示。作为上海浦东小陆家嘴地区超高层建筑群的“收官之作”，总建筑面积达57.6万平方米的上海中心大厦工程，从打桩到主楼核心筒结构封顶,承担工程总承包的上海建工集团,在五年多的工程建设中攻克了无数的施工难题,打造出一个个可以看得见的摩天建筑的高度和常人所看不见的施工难度的高度,创出了一项项令人叹为观止的“之最”记录。
        那么,创出这些高度和“之最”新记录的奥秘何在？在于上海建工集团在总承包上海中心大厦这座高级工程中,首次全面运用神奇的BIM技术，助上海建工集团攀越上海中心“云端”。上海建工人很有远见，5年前，他们就投入数百万元，开始研究BIM技术，从劳动密集型的传统施工企业，向“智力型”企业不断转型。如今，BIM技术、远程监控、虚拟施工、机器人等现代信息技术，已为上海建工集团构筑起全方位的创新体系。
         “iPad”里装着虚拟的上海中心
        施工电梯直直向上，十几分钟抵达上海中心主楼核心筒顶部的施工钢平台。上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部副总经理卞若宁拿着一个“iPad”跑上跑下，他的机子里装着一个虚拟的上海中心。这座上海中心浑身是密密麻麻的设计线条，是采集了建筑全方位数据信息后，用数字化技术建起的三维模型，叫做BIM（建筑信息模型）。
        BIM技术的核心是一个由计算机应用Autodesk Revit建立起的三维模型所形成的数据库,包含了贯穿于设计、施工和运营管理等整个项目全生命周期的各个阶段,并且各种信息始终建立在一个三维模型数据库中。上海中心大厦项目的建筑形态、高度和外幕墙结构变化相当复杂,初期共做了20多个方案，就旋转的外形而言,最终选定了矩柱与支外伸臂加上支核心筒的结构体系,“BIM”平台使结构选型变得非常简单明了。BIM的最大优点就是能够使建筑师、工程师和施工人员及业主在三维的环境里面清楚全面地了解项目,完成对项目的修改和深化设计,针对项目的设计、施工以及运营的全过程,有效地控制工程信息的采集、加工、存储和交流,从而帮助项目各方面的最高决策者对项目进行合理的协调、规划和控制。如建筑设计专业可以直接生存三维实体模型;结构专业则可取其中墙材料强度及墙上孔洞大小进行计算;设备专业可以据此进行建筑能量分析、声学分析、光学分析等;施工单位则可根据混凝土类型、配筋等信息进行水泥等材料的备料和下料;开发商则可取其中的造价、门窗类型、工程量等信息进行工程造价总预算、产品定货等。BIM技术在促进建筑专业人员整合、改善设计成效方面发挥的作用与日俱增,它将人员、系统和实践全部集成到一个流程中,使所有参与者能够充分发挥自已的智慧和才华,可在设计、制造和施工等所有阶段优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率。其意义在于完善了整个建筑行业从上游到下游的各个管理系统和工作流程间的纵、横项沟通和多维性交流,实现了项目全生命周期的信息化管理。
        BIM月报中显眼的红色“碰撞”
        打开最新的上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部BIM月报，一幅幅彩色三维图，准确透视出摩天大楼各部位的“骨骼”，图中有一些显眼的“红色”，技术人员说这是提示设计发生了“碰撞”：风管“撞”了钢梁，擦窗机“碰”到外幕墙支撑，钢结构“触”及内幕墙……这在以往的二维图纸上很难辨别，在三维模型里却一目了然，可以马上调整、优化。选择BIM技术，是建造这座高楼最明智的决定。上海建工集团副总裁、上海中心工程总承包项目经理部总经理房庆强说，一开始就意识到了上海中心大厦工程的复杂性，632米超高、近85万吨重量、旋转的外形，众多复杂的学科、庞大的信息量、多路的参与方、较长的建设周期，高峰时整座大厦有3500多名工人同时施工等,这些都是高难度的挑战。到目前，工程已创造了多项“之最”纪录。BIM的应用，保障了施工顺利推进，堪称上海中心的施工技术“云端”。
        据介绍,当年建金茂大厦时，为了一张显示各类管线走向的三维图纸，上海建工集团的设计师要画上几十张施工图，才模拟出实景。如今有了BIM，“想像力”变得不那么重要，建造上海中心大厦涉及各个专业：钢结构、内幕墙、外幕墙、机电管线甚至擦窗机……“上海中心”顶部有4台塔吊，每台自重450吨，每四至五层便向上爬升一次。工程技术人员在电脑里，先让这4个“庞然大物”模拟爬升，模拟成功后才正式付诸实施。在BIM的三维世界里，都直观可见，空间再复杂，也能准确定位，而且还能通过计算机把它们叠合起来，看看有没有错漏，彼此间是否“碰撞”、“打架”，然后通过纠偏，使设计更加完美。
        BIM技术中的“管理”精髓
        走进上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部的BIM工作室，上海建工机施集团的俞晓萌正在电脑前忙着输入各种数据。工作室有4位成员，来自不同单位，每天要处理的“大数据”，不仅有描述几何形状的参数，还有材料性能、造价等各种信息，这样，能确保上海中心的BIM模型每两周更新一次，进而对施工实现动态管理。眼下,随着上海中心主体结构的封顶，一份《上海中心BIM实施标准》也己形成初稿，内容涉及BIM的软件、模型、流程等各方面，将用于进一步规范上海中心BIM工作。《标准》中仅“工作流程”一项就有多个分类，包括会议执行、报告提交、“碰撞”分析、施工模拟、文件发布等具体流程。虽然这份《标准》不像电脑里的BIM模型看得实在，但作为上海乃至全国的标志性建筑，建立BIM这一先进技术的标准和规范，对于整个行业的科技创新和长远发展，将具有示范意义和推动作用。
        BIM中的M，原先是Model（模型）的缩写，不过，在上海中心的建设者眼里，M更应理解为Manage（管理）。因为这里的BIM技术，已覆盖上海中心的“全生命周期”，从深化设计、施工组织，到进度管理、成本控制、质量监控等，改变着传统的工作方式。比如，双层幕墙结构的上海中心大厦，2万多块幕墙构件无一相同。按传统施工法，很难高精度安装，现在用BIM在电脑中精确计算、三维演示，每块构件到了施工现场，能按先后顺序精准地一步到位,安装至今没有发生过一次返工现象；比如,施工进度管理，用BIM技术将各个专业的施工计划输入电脑，先模拟一遍，考察是否合理；再比如，在绿色施工和低碳方面,针对超高层建筑体量大、系统设施复杂、运营能耗大、室内环境质量要求高、集中排放负荷大、可再生能源的利用受安全性约束大等问题,围绕节地、节能、节水、节材、室内环境质量把控和运营管理等方面,项目因地制宜地利用“BIM”,合理采用绿色建筑技术,通过本地化材料、高强材料和可循环材料的使用,优化结构设计、可视化室内自然采光模拟、营造室内舒适热环境等, 实现超高层建筑的绿色接力和可持续发展,为今后超高层建筑的环保节能提供范例;还比如上海中心的生命周期预计在100年左右，未来的运营、使用与维修等，也都可通过BIM进行充分的论证。
        这一“管理”精髓，为向“总承包商、总集成商”转型的上海建工集团，增加了市场竞争的砝码。因为有了超高层BIM“一招鲜”，慕名而来者不断。目前,上海建工集团正在埠外22座城市承建48座30层以上的超高层建筑。