首钢老工业区改造BIM设计介绍

应用产品：PRROJECCTWISSE、MicrroStaationn、OpennPlannt、GEOKKAP、PoweerCivvil、ABD、Pro--Struucturral、Staaad、BRCM、SubSStatiion、Poinnttoools、Desccartees1、概述首钢按照国家的的的产业发发展目目标和自自身的的发展需需要，实实施整体体搬迁迁，并于20010年12月全面停停止了石石景山山钢铁主主流程程的生产产。这这样在北北京西西部就形形成了了一个近近八平平方公里里的工工业遗址址待开开发区域域，这这个区域域被命命名为“首钢园”。首钢老工业区改改改造西十十冬奥奥广场项项目（以以下简称“西十冬奥奥广广场”）就位于“首钢园”的西北角角。西西十冬奥奥广场场项目的的总建建筑规模模约为为8530000平方米。西十冬奥广场的的的一期建建设投投资约3.66亿元，包包括括了西十十筒仓仓、料仓仓、皮皮带通廊廊等内内容，项项目一一期定位位于创创意广场场，是是工业设设施民民用化改改造的的示范性性工程程。随着着北京京2022冬奥奥委的入入驻，整整个项目目正式式定名为“首钢老工工业业区改造造西十十冬奥广广场”。本文所述的BIIIM技术涉涉及及项目一一期的的全部内内容，建建筑面积积约3309660平平m2，精装面面积约56220m2。西十冬冬奥广广场BIMM设计不不仅是整整个工工程的重重要组组成部分分，同同时也是是首钢钢总公司司《首首钢新园园区智智慧城市市顶层层设计》工工作作的重要要基础础性数据据源之之一，是是数字字化首钢钢重要要的数据据基础础测试项项目。2、项目背景首钢总公司为了了了适应企企业发发展和建建设需需要，于20014年初开开始全面面启动动首钢园园的开开发建设设。首首钢建设设投资资有限公公司（内内部称为为开发发部，以以下简简称为开开发部部）代表表总公公司负责责园区区的开发发建设设；首钢钢国际际作为首首钢总总公司园园区总总体规划划设计计单位，具具体体负责西西十冬冬奥广场场的一一期规划划设计计。作为总公司园区区区BIM、GIS业务体体系的组组成部部分之一一，首首钢国际际受首首钢建设设投资资有限公公司的的委托，具具体体负责西西十冬冬奥广场场一期期的BIM设计工工作。作为西十冬奥广广广场的核核心部部分，项项目一一期包含含了主主场地、西西十十筒仓一一期、料仓仓等等主体建建筑化化改造等等的全全部内容容。本次BIM设计计，即即是对从从基础测测绘、前前期数据据采集集处理、规规划划设计、采采购购、施工工以及及运维支支持等方面面面的全流流程BBIM技术探索。3、项目面临的的的主要挑战战西十冬奥广场一一一期是一一组有有着近百百年历历史的建建筑所所组成的的建筑筑群，不不仅具具有典型型的工工业建筑筑特点点；而且且因长长期使用用和历历史年代代久远远，在现现状勘勘察、历历史资资料查询询等方方面存在在着相相当的难难度，这这对于前前期的的设计资资料准准备是一一个不不小的挑挑战。另一方面，由于于于整个场场地条条件过于于狭窄窄，在规规划方方案的决决策和和设计方方面，项项目对基基于虚虚拟现实实技术术的规划划建设设方案提提出了了较高的的需求求。而作为一个典型型型的工业业改造造项目，我我们们还面临临着工工业、民民用标标准统一一和管管理，BIMM要同时考考虑虑民用和和工业业特点和和需求求，确保保软件件适用和和效率率最大化化的问问题。与上述工作相对对对应，我我们还还必须要要解决决好不同同的规规划方案案设计计单位和和部门门间采用用不同同软件体体系所所生成的的相关关技术方方案和和模型的的处理理工作作为首钢总公司司司主要BIMM数据生产产单单位之一一，首首钢国际际的另另一个目目标是是探索以以全流流程一体体化模模型解决决方案案为目标标，寻寻求同一一建筑筑在不同同发展展阶段使使用多多个模型型描述述所带来来的模模型重复复和数数据冗余余，以以及运维维支持持过程中中多模模型应用用技术术造成的的数据据信息的的分散散、交叉叉和重重复等问问题的的解决方方法。西十冬奥广场项项项目开工工前的的现场勘勘察照照片，它它真实实地反映映了现现场测绘绘困难难，生产产使用用和搁置置等对对设施的的影响响，以及及施工工场地空空间的的局促。4、BIM设计计的的前提与基基基本思想想就工程项目而言言言，我们们认为为BIM的作用用在于一一方面面有效地地辅助助工程项项目的的开展；；另一一方面是是利用用BIM技术，帮助助工工程项目目更好好地实现现标准准化和信信息化化。而就BIM本身身而而言，BIIM也具有自自身的专专业特特点和组组织管管理模式式，甚甚至可以以说BBIM本身也也是工程程的一一种。基于上述考虑，我我们在项目规规划之初，一一方面着力于于从工程项目目的需求角度度出发，来满满足工程项目目实施过程中中提出的包括括测绘数据采采集管理和应应用，多厂商商和业务协同同等工程项目目的现实问题题；另一方面面，也非常关关注BIM技术本本身的各类需需求，如多数数据源的整合合，GIS、BIM融合技技术，不同专专业数据的传传递和使用，全全生命周期一一体化解决方方案的实现等等问题。为此，我们初步步步确定了了如下下的组织织思想想和实现现方法法：4.1以工程程程项目需需求为为出发点点，组组织相关关软件件的应用用配合合针对于现场数据据据采集困困难，需需要用到到激光光扫描技技术等等实际情情况，我我们选择择可以以支持对对点云云数据进进行处处理和分分析支支持的相相关工工具，解解决对对应的现现场分分析以及及施工工设备调调度分分析问题题；利利用相关关软件件的功能能，在在点云、蓝蓝图图模型间间进行行差异分分析，帮帮助设计计人员员准确地地了解解长年使使用对对相关设设施所所造成的的影响响。利用用多数数据支持持环境境，方便便不同同单位和和部门门的数据据提交交和处理理，使使设计人人员可可以不用用过多多考虑软软件因因素，而而放心心大胆地地以自自己熟悉悉的方方式和方方法进进行规划划设计计。4.2以颗粒化化化模型和和数据据为基础础的文文件和模模型分分类技术术众所周知，模型型型和数据据的深深度是决决定BBIM质量和和使用价价值的的核心之之一。LOD对于模型型在深度方方面有着详详细的目标标要求，而而实现这一一目标的重重要方法，目目前无外乎乎是DLOD（DisccreteeLODD）和HLOD（HierrarchhicallLODD）两种。我们认为从全生生生命周期期应用用管理的的角度度上来看看，HHLOD技术术显然比DLLOD更贴进进这个项项目的的最终运运维阶阶段用户户的需需求。西西十冬冬奥广场场项目目一期，从从组组织、技技术、施施工运维维等方方面全部部在首首钢总公公司集集团内部部实施施；而首首钢国国际作为为首钢钢总公司司的控控股企业业，在在总公司司、开开发部、首首建建、管理理部、服服务公司司等的的配合与与支持持下，具具备在在这个项项目中中实施以以细节节和层次次组织织方法（HLLOD方法）进进行BIM设计的的条件。这这也也是我们们敢于于进行项项目尝尝试和最最终成成功实施施的重重要组织织保障障。我们希望通过采采采用以构构件以以及比构构件分分类更细细的颗颗粒化模模型和和文件组组织方方法，使使整个个模型和和数据据可以像“积木”一样，形形成成按不同同的需需求，用用同一一个积木木组建建起不同同层次次和细节节的的的模型，来来满满足不同同行业业和专业业的需需求。4.3以链接接接和协同同管理理技术为为核心心的模型型与数数据关系系组织织要想达到4.111中所提出出的的模型建建设思思想，我我们还还必须能能够利利用已经经完成成的颗粒粒化模模型（最最小积积木单元元）来来形成不不同需需求维度度的的的对应模模型。而而链接、超超模模型和协协同管管理技术术为我我们提供供了一一个可供供选择择的手段段。因因此，我我们设设想以链链接、超超模型和和协同同管理技技术来来对颗粒粒化模模型和数数据进进行空间间和不不同使用用维度度的组织织，使使我们的的成果果可以更更容易易地被各各方所所使用，并并且且不需经经过太太多的模模型重重建和数数据条条件管理理等重重复工作作，从从而形成成我们们所说的的模型型的“一源多维”（一个数数据据源，多多个使使用维度度）。4.4以业务务务数据发发展进进程为手手段的的模型生生产和和调整方方法我们前面谈到了了了首钢总总公司司的组织织机构构形式，让让我我们具备备实现现颗粒化化模型型和“一源多维”的基本前前提提条件。但但工工程项目目的开开展本身身就是是一个渐渐进的的过程，试试图图从设计计开始始就得到到后在在采购和和施工工的详细细信息息，其实实是不不现实的的。而而阶段化化数据据成果又又往往往需要在在相应应的技术术阶段段（如设设计阶阶段、采采购阶阶段、施施工阶阶段等）完完成成提交，这这也也是大多多数项项目无法法按照照HLOD方法法组织的的重要要原因之之一。我们这个项目区区区别于其其它项项目的另另一点点也正在在于此此，我们们的模模型和成成果并并不是在在设计计完成时时提供供，而是是按照照BIM本身的的业务需需要和和业主的的要求求，直到到竣工工验收才才完成成；作为为业主主方，开开发部部为我们们提供供了包括括施工工过程、施施工工变更，采采购购等不同同内容容和深度度的更更为完整整的数数据资料料。我我们认为为，这这两因素素的叠加加，是我我们能能够按照HLLOD方法进进行项目目实施施的关键键所在在。5、BIM软件件架架构体系按照上述BIMMM设计思想想，考考虑到项项目特特有的工工业、民民用以及及偏重重开发和和基础础设施建建设的的特点，我我们们对整个个业务务流程和和应用用进行了了详细细的梳理理，并并初步选选定主主体采用Beentlleyy相关软件件，并并辅助以以其它它软件共共同实实现工程程建设设和BIM目标的的软件架架构方方案。下下图55-1是我们们对业务务进行行梳理的的结果果，图5-22是我们典典型型专业涉涉及的的软件体体系结结构。

图5-2软件件体体系架构图图图从这张图上我们们们可以看看到，我我们采用用了这这样的组组织体体系：以PROJECCCTWISSEE为协同业业务务平台，解解决决单位和和专业业间的协协同问问题和“一源多维”的人员、界界界面和维维度管管理，同同时也也实现对对过程程的管理理和控控制。以MicroSSStatiioon为基础图图形平台台，解解决多业业务和和部门的的数据据交互问问题以工作空间、标标标准、项项目等等Benttlley所特有项项目组织织管理思思想，处处理我们们面临临的工业业、民民用标准准化、模模型和数数据一一致性问问题以Pointtttoolss和和Desccaartees解解决点云云应用用和点云云模型型化方面面的问问题利用GEOKAAPP和PoweerrCivvill解决总图图场场地和道道路布布置问题题以ABD、PrrroStrruuctuuraal、Staaadd以及其它它工工具软件件解决决建筑结结构的的模型、信信息息、分析析等建建筑结构构以及及BIM生产问问题。以OpenPlllant来解解决项目目的风风、水、气气等等介质供供应和和管线综综合问问题以ABD、BRRRCM和SubSSttatiionn来解决电电气气布线、电电气气设备设设施布布置方面面的问问题。同时平台也为其其其它第三三方软软件提供供了条条件，来来支持持包括规规划方方案、绿绿建分分析等相相关应应用的实实现。6、BIM实施施6.1利用软软软件手段段辅助助工程项项目相相关需求求的实实现激光扫描是解决决决现场数数据测测绘的重重要手手段之一一，通通过激光光扫描描技术的的应用用，我们们不仅仅可以节节省大大量的人人工测测绘成本本，而而且在某某些特特定的危危险环环境和场场所，激激光扫描描技术术还可以以代替替传统的的人工工作业，减减少少安全风风险；；同时采采用激激光扫描描还可可以比较较全面面和真实实地反反映全局局和各各相关细细节，这这是传统统人工工作业无无法比比拟的。首钢国际在激光光光扫描技技术应应用方面面积累累了大量量的技技术经验验，在在西十冬冬奥广广场项目目以及及首钢园园的开开发中大大量应应用激光光扫描描技术，进进行行现场测测绘、数数字复原原以及及历史存存档等等方面的的工作作，并形形成了了容量庞庞大的的相关点点云数数据。本本工程程项目中中的以以激光扫扫描技技术为核核心的的西十冬冬奥广广场测绘绘技术术及其应应用，就就取得了20016年北京京市科技技进步步奖。结合测绘和设计计计专业的的需求求，合理理利用用点云数数据，完完成相关关工程程支持，是是我我们BIM项目实实施的一一个重重要议题题。与一般的BIMMM设计不同同，我我们专门门针对对历史图图纸（蓝蓝图）进进行了了BIM翻模（以以下简称称为蓝蓝图模型型）。而而之所以以这么么做，其其最主主要的原原因，是是因为这这个改改造项目目对现现状具有有很高高的真实实性和和依赖性性要求求（内部部楼层层的结构构设计计要求与与现状状的环状状筒体体具有高高度的的楔合性性），我我们需要要了解解真实现现状与与历史蓝蓝图间间的差别别。为此项目团队多多多次与Benntleey北北京办公公室的的相关技技术人人员讨论论，并并协调了Beentlleyy美国总部部的的相关技技术支支持力量量，不不仅成功功地完完成了点点云数数据与蓝蓝图模模型间的的差异异化分析析，也也实现了了对相相关进出出场的的施工设设备的的动态碰碰撞检检查验证证，从从而为工工程项项目的开开展提提供子大大量的一手手手数据和和分析析资料。点点云云技术应应用见见图6-1..s图6-1点云云云技术应用用为了解决概念设设设计过程程中的的场地数数字化化模型和和第三三方概念念设计软软件的数数据交交互问题题，我我们还组组织了了基于GEOOPAK和PoweerrCivvill的数字化化场场地模型型和道道路模型型，并并将相关关的概概念设计计方案案处理成成我们们可用的的数据据结果进进行分分析检查查。相相关的概概念设设计和场场地应应用见图6--2图6-2场地地地应用、规规划划方案的的数据据数据交交互按照整体建筑规规规划要求求，我我们要在在六个个筒状结结构中中建立一一系列列不同标标高、功功能和使使用特特点的楼楼层结结构，这这对我我们的结结构设设计提出出很高高的要求求。不不同于一一般的的民用建建筑，我我们的项项目中中大量采采用了了钢结构构环梁梁，开孔孔、网网格等方方面的的技术，这这些些技术的的应用用，不仅仅对我我们前面面提到到的现状状数据据准确性性提出出了很高高的要要求，也也对相相关设计计和实实施提出出很高高的要求求，我我们采用用以AABD为基础础的建筑筑结构构设计，辅辅以以Pro--SStruuctturaal详详图技术术，基基本解决决了钢钢结构模模型和和算量等等方面面的问题题，相相关结构构设计计见附图6--3图6-3结构构构模型与碰碰撞撞检查管线综合是本项项项工程的的另一一个重点点，我我们的管管线综综合不仅仅包括括建筑内内部的的，也包包括建建筑外部部的。而而且涉及及现有有管线和和新增增管线两两部分分。OpennPlaantt的IL线驱动的的管线布布置技技术，可可以方方便地帮帮助我我们实现现管线线的快速速布置置与调整整，而而且相关关模型型和属性性分类类技术也也更符符合运维维管理理的需求求，因因此本项项工程程中我们们采用用了以OpeenPllannt为主，ABDDHVVACC为辅助的的管管线综合合应用用，来满满足项项目提出出的环环状布管管，管管线位置置快速速调整以以及相相关专业业布置置等方面面的要要求。管管线布布置应用用见图图6-4图6-4管线线线综合应用用6.2模型和和和数据的的构件件化和颗颗粒化化BIM技术发展展展到今天天，在在很大程程度上上已经摆摆脱了了传统意意义的的模型重重现，更更多地向向着专专业和体体系化化应用方方向发发展，而而这其其中模型型能否否被最终终用户户接受和和应用用，则是BIIM价值的真真正体系系。这这一方面面取决决于用户户的接接受程度度，同同时也取取决于于BIM的成果果水平。而而体体现这一一成果果水平的的方法法，除了了运维维阶段的的支持持工具和和平台台外，最最核心的还还是是与运维维阶段段需求和和相关关业务平平台相相对应的BIIM的文件、模模模型和数数据的的组织方方式。对于西十冬奥广广广场一期期而言言，我们们采用用了以构构件化化和颗粒粒化模模型和数数据为为核心的的文件件和模型型生产产组织，就就是是想从源源头上上实现我我们的的一源多多维应应用技术术。在首钢总公司和和和开发部部的支支持下，我我们们协调和和整合合了规划划、设设计、采采购、施施工以及及运维维需求等等方面面的信息息和数数据，采采用了了以专业业为基基础，以以维修修、备件件、零零件、构构件、部部件为主主要目目标的模模型单单元化技技术，辅辅以系统统、区区域、建建筑、楼楼层、标标高等等文件划划分体体系，初初步实实现了模模型和和数据的的最小小化目标标，该该项目的的最小小数据单单元甚甚至达到到了某某个传感感器上上的继电电器这这样的精精度。需要说明的是，我我们这里所说说最小数据单单元，并不完完全对应最小小模型单元，而而是结合了维维修管理等方方面的特点所所划分的最小小信息和属性性单元以及模模型单元的组组合。例如对对于一个传感感控制器而言言，我们真正正维修的时候候一般是整体体更换的，那那么我们的最最小模型单元元就按传感控控制器进行划划分；但其中中会涉及到与与电气和自动动化相关联的的继电器数据据指标，这个个指标在未来来的运维管理理中会作为一一个额定和控制指指标体现出来来，那么我们们的信息和属属性部分就将将这部分数据据补充进去，这这样的结果，我我们就把它称称作最小数据据单元。另外，在西十冬冬冬奥广场场项目目中，我我们也也和其它它单位位一样面面临着着于不同同业务务阶段模模型精精度发展展的渐渐进过程程，但但由于西西十冬冬奥广场BIIM并不是单单纯的设设计阶阶段提供供的BBIM成果，因因此，我我们可可以在整整个项项目的实实施过过程中不不断地地细化和和完善善相关模模型和和数据，这这是是我们这这个项项目区别别于其其它项目目的独独有管理理优势势；同时时，也也是我们们能够够从项目目开始始就采用用颗粒粒化数据据模型型的重要要保证证。6.3一源多多多维的实实现构件和颗粒化模模模型技术术为我我们提供供了“积木”所需的最最小小单体，如如何何把这些“积木”个体组织织成满满足不同同业务务需求的的对应应模型，则则是是实现我我们一一源多维维的另另一个重重点。ProjectttWisse技技术除了了为我我们提供供多用用户管理理外，还还为我们们提供供了文件件间的的关系组组织和和管理。而而参参考文件件、超超模型则则让我我们可以以从文文件内部部形成成对不同同文件件的组织织和管管理，这这不仅仅包括传传统意意义上的的空间间定位，也也包包括跨数数据格格式的文文件拓拓展和关关联。通通过这些些技术术的合理理应用用，我们们初步步实现了了一源源多维中中的多多维度模模型和和数据的的组织织。对于不同模型、数数据以及文件件间的相互关关联性，如故故障点分析中中常用的溯源源技术，上下下游关联以及及影响范围分分析等方面的的应用，目前前正在进一步步的探索和二二次开发中。6.4多格式式式数据处处理由于规划模型采采采用第三三方数数据格式式，分分析、绿绿建、精精装修、景景观观等对口口专业业和业务务单位位采用的的也不不是我们们统一一的平台台，在在数据方方面对对我们的的项目目提出了了更高高的通用用性要要求。为为此我我们一方方面依依靠软件件本身身所能提提供的的方式进进行数数据转换换，同同时也与与第三三方合作作，采采用了包包括对对文件内内部相相关内容容、要要素和数数据进进行分类类提取取等不同同技术术手段对对数据据进行格格式化化处理。为了使相关处理理理工作可可以更更为方便便，我我们在模模型生生产和数数据组组织过程程中注注意使用用图层层、颜色色、线线型等图图元自自身所具具有的的不同属属性特特征进行行了预预划分工工作，特特别是采采用了了以系统统为核核心的基基于LLOD技术所所形成的的要素素分类进进行了了相关模模型生生产过程程中的的图层、颜颜色色方面的的控制制，从实实际使使用情况况来看看，确实实起到到了事半半功倍倍的良好好效果果。6.5GISSS、BIM一体化化探索前面我们谈到了了了以图层层、颜颜色、线线型为为基础的的要素素内部分分类，这这个分类类过程程，我们们也大大量参考考了GGIS业务中中常用的的模型型和数据据划分分的一些些知识识和方法法。特特别是在在管线线技术方方面，通通过其它它项目目的验证证，我我们所采采用的的的划分分方法，对对对于三维GIIS、BIM数据交互互和管线驱驱驱动具有有相当当的实用用价值值。不仅如此，我们们们后期正正在组织织和实施施的BBIM与GIS的融合合，也是是基于于上述分分类方方法进行行的。我我们认为为提前前选择符符合GGIS业务特特点，并并与BBIM技术相相适应的的管理理和控制制方法法，是保保证BBIM、GIS融合实实现和合合理控控制二次次开发发成本，减减少少开发不不确定定性风险险的重重要保证证。7、主要成果西十冬奥广场一一一期BIM技术，是是首钢国国际探探索全流流程BIM支持与与数据生生产的的重要支支撑项项目之一一。首首钢国际际通过过这个项项目的的实施，探探索索了基于BIIM技术的测测绘、规规划、设设计、采采购支支持、施施工支支持、运运维支支持等方方面的的工作。得益于首钢总公公公司相关关业务务组织流流程和