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中国勘察设计协会主管主办

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​“创新杯”12载系列报道之十 | ​鄂州花湖机场数字化设计应用创新与实践

发布时间:2022/2/18 14:57:20 浏览次数: 作者: 付全波 范华冰 刘朋 邹先强 黄镇雄 来源: 《中国勘察设计》杂志

核心看点

鄂州花湖机场项目,是全国首个应用数字化技术实现正向设计、招标、建造、质量验评、计量计价、运维等全生命周期的试点项目。通过建立工程管理模板、制定BIM模型计量计价规则、优化各项工程建设方案、解决大量工程技术难题、培养信息化技术人才、积累数据库与行业知识等,实现了项目数字建造和全生命周期数字化管理,对促进行业的数字化转型有较大推动作用。本文对鄂州花湖机场数字化设计应用进行总结,以期为行业未来数字化建造提供借鉴和参考。


项目介绍


鄂州花湖机场项目占地面积106.9万m2。2030年近期规划总建筑面积90万m2,旅客吞吐量150万人次,货运吞吐量330万吨;2050年远期规划总建筑面积140万m2,旅客吞吐量2000万人次,货运吞吐量908万吨。建成后,将成为亚洲第一、全球第四大货运机场。机场定位为货运枢纽、客运支线、公共平台、航空基地,是我国首个自主设计的大型专业货运枢纽机场,也是亚洲第一个专业货运机场。


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鄂州花湖机场


作为国家民航局首批“四型机场”建设示范项目和住建部首个基于BIM技术的工程造价管理改革试点项目,鄂州花湖机场致力于于采用数字技术,对规划设计、施工建造、投资造价全过程进行精细化管控,旨在打造国内机场类工程第一个全过程BIM正向实施应用的成功案例,树立建筑工程和机场工程两个行业领域的BIM标杆,实现建造“数字孪生、数字运维”的“四型机场”总体目标。


按照“建设工程全生命周期管理”理念,工程开展以BIM实施的模型创建和应用管理。通过实施全参与、全过程、全专业的BIM技术应用,以及全流程数字化平台的项目管理模式,构建了以BIM模型构件大数据为基础的全要素、精细化的数字底盘,实现了全纪录、可追溯、动态追踪的数字化建造。


打造全要素精细化数字底盘


BIM整体规划:考虑到项目全生命周期BIM应用需求,规定了各阶段、各专业的BIM实施目标和规则,并在实施阶段得以严格执行。从建立标准体系到成果交付,从数字招标到计量支付,BIM应用技术路线有的放矢,确保项目顺利落地。


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BIM技术标准:结合国家标准和机场项目特点编写了36万字的项目级BIM标准,涉及3个行业29个专业,为鄂州花湖机场BIM技术应用提供统一模型语言;创造性地将BIM模型构件的信息拉通到一张表上,并研发构件信息的管理系统,实现构件数据的唯一性、标准性和准确性。


BIM正向设计:严格执行BIM技术标准,完成了横跨民航工程、市政工程、建筑工程3个行业,涵盖建筑、景观、装饰、市政、勘察、场道等29个专业的BIM正向设计,实现了跨行业、多专业的BIM设计协同和管理。


BIM底层数据:创建具有3700万+构件、10亿+属性信息的全专业高精度BIM模型,为数字建造、智慧运维等项目全生命周期数字化应用和管理,提供了坚实的数字底盘基础。


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实现全流程数字化管理


项目管理以管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单信息化为主导思想,贯彻高标准、强管控、广协同、严执行的原则,结合“线下审核+线上审批”手段,实现全生命周期的BIM项目管理。


平台管理:自主研发从模型搭建到成果审批、从数字化施工到质量验评的四大数字管理平台。所有建设参与方通过责任清晰的矩阵式组织架构,提高了信息反馈速度与工作效率;通过平台流程审批,实现了40家参建单位、29个专业工程、5个实施阶段的全数字化管理。


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协同设计:在多标段、多子项、多专业间实施协同设计,通过BIM标准化,对设计深度与维度的数据进行管理,建立提资与合模的协同、协调机制,解决了机场建设工程体量大、工艺全、碰撞多、周期长的工程痛点。


模型审查:依据工艺流程复杂、相关方众多的项目特点,采用“外部+内部”双管控的管理形式,“线下+线上”的成果审查机制,自主研发BIM模型校审工具,累计形成各阶段、全专业BIM模型,内外审查9000多份报告,实现了BIM模型的精细化管理,对项目的质量、进度、成本进行全方位把控。


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综合会审:建立多方会审制度,在标段边界、专业边界的交叉,通过全场设计多标段、多专业、多轮次的综合会审,并执行关联方边界确认的制度。通过对BIM模型精细化管理、全流程数字化平台管理,将技术问题前置,提质增效,避免了工程中的拆改与返工。


全流程数字化平台管理的创新,解决了传统项目管理中存在的数据可见性低、碎片化、非结构化、缺少几何图像数据、管理过程不清晰、责任不明确、流程不顺畅等问题。


BIM技术应用创新


BIM计量计价规则:研发基于BIM的计量计价规则,实现全过程造价管理和BIM模型计量支付。推行“控制量、放开价、企业自主报价,最终由市场形成价格”的新模式,与国际惯例有效接轨,使得鄂州花湖机场成为全国首个采用BIM模型进行计量计价的工程项目。


构建信息总表和管理系统:集合了BIM模型规则、构件编码规则和计量计价规则等,形成了鄂州花湖机场数字模型构件库。


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BIM模型仿真模拟:以三星级绿色建筑为目标,采用CFD技术,从自然通风进风量、气流轨迹以及工业吊扇性能等角度,分析、优化通风方案。通过BIM模型进行热岛分析、消防疏散模拟、自然采光分析、室内通风分析、空间净高分析、绿建分析等性能分析,验证、优化设计成果。


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BIM模型校审工具:自主研发基于Revit的BIM项目标准校审管理软件,对模型构件的建模规则、命名、属性等进行自动审核,实现模型校审自动定位、问题销项验证等功能,避免人工审核的繁琐及易漏、易错等问题发生,极大提升了模型校审标识和修改的效率。


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自动桩长建模工具:自主研发自动桩长插件,基于地质模型自动计算并调整桩基长度,生成准确桩长的桩基BIM模型,实现精准算量,满足了BIM模型计量支付的要求。同时,依据模型指导施工,实现了材料和工程质量的精细化管控。


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内装自动生成建模工具:自主研发内装插件,可自动识别不同高度楼板,建立顶棚、墙面、地面装饰模型,极大提升了粗装修建模效率。此外,可依据模型提取准确工程量,满足了计量计价的需要。


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模型一键扣减工具:自主研发一键扣减软件进行自动节点连接、扣减,通过逻辑运算,极大提升了设计模型的质量。


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跨平台协同设计:采用OPEN BIM通用格式IFC,进行全场坐标核对、模型整合与接口侦错工作,保证各行业模型在Revit和Bentley软件平台无缝衔接。


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结语


本文重点阐述了鄂州花湖机场数字化设计的应用创新与实践过程。项目已完成正向设计、招标、建造、质量验评、计量计价等阶段的数字化技术应用。通过打造全要素精细化的数字底盘与数字化平台管理,已实现节约工期200余天,节约工程造价3亿余元。


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航站楼工程数字孪生对比


从设计的“图模一致”到建造的“物模一致”,从“实体建设”到“数字孪生”,从“应用技术创新”到“项目管理创新”,鄂州花湖机场通过建立工程管理模板,制定BIM模型计量计价规则、优化各项工程建设方案、解决大量工程技术难题、培养信息化技术人才、积累数据库与行业知识等,实现了项目数字建造和全生命周期数字化管理,对促进行业数字化转型有较大推动作用。(本文作者为中南建筑设计院股份有限公司付全波、范华冰、刘朋;湖北国际物流机场有限公司邹先强、黄镇雄