【Case Study】Application of BIM on Shanghai National Exhibition Center, Project “Four-Leaf Clover”

世界最大展館工程 – 上海國家會展中心「四葉草」，工程應用 BIM 等創新技術，解決施工矛盾，消除隱患，避免了重工、修整。
中國博覽會會展綜合體位於上海虹橋商務區核心區西部，與虹橋交通樞紐的直線距離僅 1.5 公里，通過地鐵與虹橋高鐵站、虹橋機場緊密相連。周邊高速公路網路四通八達，兩小時內可到達長三角各重要城市，交通十分便利。
上海國家會展中心室內展覽面積 40 萬平方米，室外展覽面積 10 萬平方米。整個綜合體的建築面積達到 147 萬平方米，是世界最大綜合體，首次實現大面積展廳「無柱化」辦展效果。在 4 個展館中共佈置了 13 個大展廳 2.88 萬平方米和 3 個小展廳，大展廳面積相同，均為 2.88 萬平方米，小展廳面積近 1 萬平方米。13 個展廳的總面積相當於 52 個足球場。從空中俯瞰上海國家會展中心，其建築整體呈四葉草造型，非常優雅。中建安裝相關負責人介紹，整個會展中心有 A、B、C、D 四大部分，四葉草的每個「葉片」下都有一個展館。
專案總包工程分為兩個標段，上海建工承建的一標段總承包工程，建築面積約為 87 萬平方米，由 A、B、D 三個展館和 AO、BO 辦公樓，E1、E2 配套商業中心及 F1、F3 小展廳等組成。通俗的說上海建工承建「四葉草」三片葉子和一個「花芯」。大抵為工程總量的四分之三。總承包管理的內容有兩部分；一部分是自行施工部分，土建、鋼結構加工吊裝、空調通風、動力、給排水、天然氣系統，另一部分是有業主和總包發包的帷幕牆、屋面、電梯、消防、室外總體、精裝修等。

圖片來源 | 上海市商務委員會網站

建設施工單位
國家會展中心專案由商務部和上海市政府聯合共建，由中建安裝工程有限公司與上海建工施工。
施工進度
2013 年 2 月 28 日進場，2013 年 3 月 15 日拿到圖紙，實際施工時間僅 15 個月 2014 年 12 月底，國家會展中心（上海）主入口完成，24 片由鋼結構、玻璃鋁板製成的超大雨篷，形似「四葉草」，熠熠生輝，現已經全部竣工。這座地處大虹橋區域的巨無霸會展中心，室內展覽總面積達 40 萬平方米，分 A、B、C、D 館。通過會展大道，從 C 館到達對面的 A 館，只需 10 分鐘。另設專用的貨車通道，內部交通因而更加便捷。
上海國家會展中心建成後，其規模堪稱世界第一展館，將躋身國際上最具競爭力的會展綜合體的前行；更因為，上海建工集團上萬建設者，潑墨揮毫，克服了施工工期奇緊、氣候反常、周邊環境複雜等造成的種種困難，以「極限速度」完成了幾乎不可能完成的施工任務，在「四葉草」上鐫刻下了一段段華彩樂章。

揭秘國家會展中心施工神話
施工量體大
集團共承建 13 個展覽館，單個展廳占地面積就相當於 4 個標準足球場。鋼結構屋面施工達到 26 萬平方米、帷幕牆 17 萬平方米、1 萬伏特變電所 47 個、強弱電機房 407 個、空調機房 295 間、電梯 268 部。基坑土方：約 93 萬立方；混凝土 50 多萬立方；鋼筋 14 萬噸。鋼構件近 9 萬噸；帷幕牆 32.7 萬平方米；金屬屋面 34 萬平方米。可謂工程浩大。
工期極度緊迫
雖說整個工期為 655 個日曆天，但是 2014 年 6 月 30 日 A、B 館要投入使用，從 2013 年 2 月 28 日進場，2013 年 3 月 15 日拿到圖紙，實際施工時間僅 15 個月。只有常規工期的 40% 的時間。
施工組織難度大
「四葉草」位於上海青浦徐涇、虹橋交通樞紐西側、上海青浦徐涇，周邊環境複雜：地鐵 2 號線東西向貫穿整個施工區域，小展廳 F3、商業中心 E1、E2 均位於地鐵上方，施工期間需確保地鐵 2 號線的正常運營和車流、人流通暢。鋼結構、帷幕牆、屋面、機電安裝、內裝飾等介面相互關係複雜，總協調頗具難度。
施工要求高
本工程的品質總體目標為確保獲上海市「白玉蘭獎」，力爭獲「魯班獎」、「中國三星級綠色建築設計標識證書」、「中國三星級綠色建築評價標識證書」。同時力爭無重大設備和人身傷亡責任事故，創市級安全示範工地，創市級文明工地。
施工大突破
完成 93 萬方的土方開挖，50 多萬方混凝土澆搗，9 萬噸鋼結構製作吊裝，6 萬噸鋼管的高支模排架的搭設，全面完成土建結構工程，全面完成鋼結構工程，完成 80% 機電設備安裝。

圖片來源 | 中國國際服裝服飾博覽會網站

四葉草華麗綻放背後的汗水，施工技術上的創新之舉
BIM 團隊精細建模，工程整體施工巧奪天工國展中心工程是綜合體工程，建築結構複雜。有土建結構工程、鋼結構工程、帷幕牆工程、屋面工程、機電設備安裝工程、裝潢裝飾工程等。為了加強整個施工的精細化管理，總承包專案部引入 BIM 技術。總包專案部成立 BIM 工作室，為工程主體結構進行建模，再把各專業建好的模型與總包建好的主體結構模型進行合模。通過合模發現模型之間的硬碰撞和軟碰撞，所謂硬碰撞就是模型與模型之間有衝突，不能通過，造成無法施工。軟碰撞就是模型與模型沒有硬碰撞，但是模型與模型之間位置小或者不設當，無操作空間，影響正常施工。對這兩種碰撞進行即時，有效地修正模型，解決施工矛盾，消除隱患，避免了重工、修整。

地鐵頂上造高樓，恰如「瓷器店裡捉老鼠」
國展中心工程以四葉草為設計造型，其中處「花芯」位置的基坑為 E1 區商業中心圓樓，建築面積 11 萬平方米，地下一層混凝土框架結構，地上七層鋼框架結構由二建集團擔任主承包。該基坑總面積約 2 萬平方米，開挖深度約 8 米，局部承台及落深坑開挖深度達到約 11 米。基坑圍繞使用中的地鐵 2 號線徐涇東站呈圓形，被地鐵車站及區間分隔為南、北兩個獨立基坑。國展中心工程建設指揮部明確指令：基坑施工必須如期推進，地鐵 2 號線運行必須萬無一失。二建集團為此做足了功課。為保護地鐵 2 號線區間結構，專案部在慎密研究基礎上，地鐵隧道側畔南、北坑施工採用施工對周邊基土影響最為微弱的鑽孔灌注樁技術，再將基坑再分割為大、小兩個獨立基坑。為了防止基坑開挖造成局域基土出現沉降、位移，二建集團確定了戰略戰術：每次實施開挖量要小，完成局域澆搗要快；從基坑開挖到完成大底板，大坑控制在 20 天內，小坑控制在 15 天內；先南後北、先大後小、先裡後外。
專案部在挖土前做足了技術、施工部署等準備工作。召開各相關部門技術交底會。從施工技術、施工協調、施工安全、文明施工等方面進行交底和協調，明確各方職責；對挖土單位主要要求放坡坡度的控制、開挖的深度、方向流程的控制、挖土方法等密切做好與支撐、混凝土墊層、鋼筋鋪設及澆築混凝土流程的配合工作。確保在施工過程中各工種流水搭接，基坑開始及施工過程中始終處於有序的流水作業，並在施工前期針對施工技術及設計圖紙有詳細的研究及分析，使施工中無停頓。

圖片來源 | Textile Network

空中飛船大顯神通
上海國展中心機電安裝工程由上海建工安裝集團主承包。該專案機電安裝工程具有時間緊、標準高、功能複雜等特點，工程涉及到鋼結構、機電、精裝修、帷幕牆、弱電、展廳專用設備等眾多方面。針對這些問題，上海建工安裝集團專案部採取樣板施工，從施工介面實際劃分、施工的先後順序入手，重點利用 BIM 技術進行桁架內、主要機房等區域機電管線的深化設計和綜合佈置，並通過機電管線工廠化預製加快機電系統施工、驗收及投入使用的流程。同時，專案部以 BIM 模型為基礎實現施工的全面預製化。經 BIM 軟體對機電工程的各專業管線位置綜合佈置後，將各系統管道的佈置位置、走向、型號、規格、長度、特殊附件尺寸等，以深化設計加工詳圖的形式送至製造廠進行加工、編號，再運送到施工現場組裝。
採用上海浦東機場建設中首創的「飛船」施工技術，所謂「飛船」，其實就是通過拉索控制，懸掛在空中，施工中根據作業需要作水準、垂直移動的 6 米寬、108 米長的鋼桁架作業平臺。108 米長的船體是有 10 個 6×10 米的鋼桁架平臺相接而成。為提高風管安裝效率，專案部結合吊裝機具及操作平臺的使用特性，選用單軌手推式行車配合電動葫蘆及吊籃進行風管吊裝。考慮到在實際操作時，電動葫蘆及吊籃如何移動到相應的風管安裝位置，及安裝完成後如何進行拆除的問題。技術人員根據展廳檁條是 H 型鋼的特點，以檁條為軌道，應用單軌手推式行車固定電動葫蘆及吊籃的方式，成功解決了這一難題。會展大道是國家會展中心的獨特設計，通過位於 8 米標高的會展大道聯成一體，各類人群可便捷地穿越展覽、商業、辦公樓、酒店等場所。記者現場體驗了一下，從四葉草形展館的 C 館穿過中部商業中心，到達對面的 A 館，約需 10 分鐘。此外，展館設有專門的貨車通道，車輛從館外匝道通向上層展館，佈展車輛可以直接開進去，直達展廳。國家會展中心還採用多項最新技術，包括高大場館送風技術、展廳高大空間機電安裝的升降式高空作業平臺技術，以及防火隔離帶技術等。