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BIM正向设计在EPC项目设计管理中的应用研究

许永刚

中国黄金集团建设有限公司

摘要: 随着科学技术的快速发展,BIM技术快速在建筑施工应用。将BIM技术和信息化管理方式与EPC模式充分融合,打通“概念-体量-构件-施工图”模型的设计全过程,并导出施工图,实现“先建模后出图”的设计转变。另外通过场地规划、设计深化、方案论证、技术交底等具体BIM应用,为项目高质量高标准建设提供技术支持。证明EPC项目BIM正向设计应用可提高设计效率,缩短设计周期,BIM正向设计技术在房建类EPC项目核心设计阶段具有良好的综合效益。
关键词: BIM正向设计;EPC项目;应用研究
DOI:10.12721/ccn.2024.157009
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近年来我国在政策方面大力推进建筑信息化(BIM)和工程总承包模式(EPC),以此来推动行业的绿色成长、技术发展以及管理水准提升。设计在整个EPC项目体系中居于关键地位,设计管理也是项目最为重要的管理工作。“设计是龙头”,设计阶段决定了整个项目全生命周期内80%的成本和投资。在设计环节采用BIM技术,尤其是运用BIM正向设计开展工作,是激活整体BIM技术,在工程全寿命周期范围内运用极为关键的步骤。

1EPC定义

EPC(EngineeringProcurementConstruction)是指企业受施工业主委派,根据合作协议规定对建筑工程项目的设计、生产、建造、调试等实施整体过程或几个阶段的总承包。一般企业在价格协议要求下,对其所承接工程项目的品质、安全、费用、时间等进行统一管理。Engineering:不但涉及具体的建筑设计工作,还有可能涉及整体建设内容的总体规划和整体建设,进行组织管理方面的规划和具体管理工作。Procurement:指专业机械设备、建筑材料的采购。Construction:建造过程,包含建造、装配、试车、培训等。EPC工程作为企业设计采购施工总承包服务能力和责任范围的延伸,是向企业提供一种满足应用功能、符合应用要求的工程项目。

2 ECP工程总承包的优势

2.1 合作关系简单清晰,减少与发包方的协调工作量

传统发包方法中,项目的建筑设计、建造、监理工作通常由不同的建设参与者共同担当,发包人往往需要与每个项目建设参与者签订相互独立的合作协议,因此,契约协商、合约管理工作量都较大,同时,如此复杂的契约关系也使不同的工作界面在共同管理的情况下,也要求发包人耗费更大的精力来组织协调管理,如发包与工程设计、建筑设计与施工管理、建造与购买,还有各个承包人内部的工作界面等。相较而言,在EPC模式中,发包人仅与总承包单位签定了一项协议,合作关系大大简化,协作工作量也大大减少,发包人只按照协议和技术规范接受总承包人所进行建设的项目,而没有协作流程中的日常管理。另外,在承包人负有设计与施工全面负责的契约模式中,能够降低承包人提起索赔的概率。

2.2 有效控制项目投资

EPC的施工任务一般采用固定总价条款,使发包方可以在初期确定该工程项目的具体报价、交付日期和数额。在EPC总承包商管理模式下,由于产品设计合同总额是固定的,因此,总承包人往往需要通过优化产品设计过程,控制产品设计费用来获取最大收益。EPC总承包商管理模式驱动总承包人在合理范畴内优化工程设计,从根源上减少了工程造价,在项目建设过程中,严格的成本管理对工程项目开发成本在直接和间接方面均有了减少和管理上的良性改善。

2.3 减轻发包人在施工安全和工程质量方面的压力

按照EPC工程项目总承包合同要求,由于建设工程安全、质量责任主要由总承包人履行,而发包人一般只制定了项目工程的设计目标,在工程竣工验收时会严格把关,对施工流程中的具体实施细节内容并不过多参与,因此,发包人对工程质量、安全等问题的负责程度比较小。EPC工程项目总分包合同就等于为发包人建立了一个防火墙,总承包人同时担负着项目工程设计、生产、施工的所有责任,也称为单项负责,因此,总承包人为整个EPC工程总承包项目的第一负责人。

3BIM正向设计的设计管理

3.1利用BIM模型的设计优化论证

3.1.1论证装配式建筑可行性

立项初期,根据相关政策文件指标要求,项目采用装配式建筑。但在构件化建模过程中,EPC联合体发现科研楼中存在大悬挑、转换结构区域,不宜采用预制柱;通过模型导出的构件清单统计,本项目所需预制构件规格种类繁多,仅预制叠合板。综合考虑项目投资限额、构件采购及场地、运输条件后,EPC联合体向业主及住房和城乡建设部门提议,取消该项目科研楼部分的装配式评分,规避了严重的工期、超概风险。

3.1.2基于模型的中庭楼梯优化原方案设计

在6层圆形中庭处设置了一部5~6层的钢楼梯,跨度16.7m,宽度2.0m,楼梯下方没有楼板,净高约20m,如图14所示。为保证行走安全性,楼梯扶手及梯边梁需要加高加固,导致楼梯的美观性不能达到预想效果,且影响中庭竖直方向的视觉通透性。EPC联合体通过建模过程,结合实际施工条件,对中庭楼梯进行了系统性分析,并向业主呈报分析结果。最终,项目各参建方综合楼梯的功能性、美观性、安全性和经济性,一致决定取消此楼梯。

3.1.3露台装修方案论证

科研楼5楼的露台位置,原方案不设置吊顶,在装饰建模过程中发现此处直接将钢梁暴露的原方案过于粗犷,影响美观。因此,联合体以模型为参考依据向业主汇报论证,在此处补充吊顶。

3.1.4机电管线综合排布与楼层净高优化

在机电设计过程中,EPC联合体对管线的排布进行了多轮优化,在机电建模的过程中,设计师对管线排布进行了初步优化;随后施工方介入管线排布设计,将弱电线槽移至高位,喷淋管道移至弱电线槽下方,进一步节省了层高,同时方便安装及运维检修。最终此区域层高为3.4m,较设计师优化的排布方案提高了0.3m,较初设排布方案提高了0.5m。

3.2图纸问题共享文档设计与施工

利用共享文档,在工作群中共享问题纪要及回复意见、修改记录,实现信息的实时高效互通;同时针对已发现的设计问题,总包与设计可以相互校对、互相提醒;在线文档实现了信息的多人共享,协调不依赖于个人作为沟通节点;施工方参与设计过程;文档记录项目设计修改的过程。

3.3模型服务业主决策

由于项目业主不是建筑专业人员,利用平面图纸的审图往往由业主委托给第三方机构,业主需求也只能局限在设计提供的需方案选型的部位,而无法直接参与项目整体的设计审核及意见反馈。利用BIM模型相较图纸具有更直观的优势,向业主全面展示设计内容,收集业主意见。地下室坡道入口处,业主在浏览模型时提出坡道挡墙设计不合理,设计直接修改优化挡墙形式。

3.3基于BIM的施工交底设计管理

人员通过模型对施工员、专业分包单位进行全专业设计交底,传达设计意图,明确细部复杂区域的施工注意事项,包括施工范围、工程量、工作量、建筑全专业设计情况、施工方案措施、质量保证措施、安全文明施工注意事项、检查验收要求等。

3.4模实一致

复核将Revit模型导出为Navisworks软件对应的nwc文件,在Navisworks里打开nwc文件,并保存为nwd文件,作为可用平板浏览的轻量化模型,在iPad上安装BIM360Glue,打开模型并携带至现场对细部的施工重难点构造进行模型-现场对比复核,及时发现施工过程中可能的误差,为模实一致增加保障。

结束语

本文基于某实际EPC项目的设计过程,对EPC模式下的BIM正向设计技术实施进行探讨。⑴设计前期便引入BIM正向设计,通过“辅助模型的建立”、“体量模型的分析”等应用,施工图设计阶段真正实现BIM正向设计模式下的“3D➝2D设计大转变”。⑵由于EPC工程总承包项目管理优势尤其是设计主导的统筹优势,建立基于BIM正向设计之下的EPC项目设计管理体系。BIM正向设计在设计-招采-施工全阶段为项目建设提供支持,取得了良好的综合效益,证实了BIM正向设计技术在房建类EPC项目核心设阶段的可行性。⑶EPC工程总承包项目设计阶段可充分发挥BIM正向设计的特点,通过各阶段设计分析、三维可视化设计、数据信息调取、多专业协同与碰撞检查等BIM应用,提高图纸设计的合理性与科学性。施工阶段利用“模实一致”,模型与现场紧密结合,保证了工程高质量高标准建设完成,为“中国建造”贡献力量。

参考文献

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