上海建工四建集团打造国内首个实现全生命周期BIM应用的大型综合图书馆
在“打造世界一流图书馆、引领行业发展”的目标指引下，上海建工旗下四建集团承建上海文化设施建设重大项目——上海图书馆东馆，并于2022年9月28日正式开放。作为中国国内单体建筑面积最大的图书馆，其总建筑面积11.5万平方米，馆内空间包括地上7层、地下2层，读者年接待量可达400万人次。工程的建设受到行业及社会各界的广泛关注，若能创新实现这座“大阅读时代的智慧复合型图书馆”的全方位智慧建造，将有力引领数字化技术在业内的进一步推广及应用。同时为解决工程倒梯状异形结构、大跨度悬挑钢结构、大体量清水混凝土等诸多工艺难点，充分发挥数字化技术推动、特别是解决传统BIM模式下模型与现场脱离、建造与运维割裂、BIM与建筑智能化系统难以集成等关键课题显得尤为重要。上海建工四建集团以自主研发的智慧平台为基础，向着全生命周期BIM应用的实现不断探索。
深度融合BIM技术
完成施工深化设计与复杂结构监测
项目对传统的基于图纸的深化设计进行革新，在二结构、机电、钢结构、幕墙都深度应用BIM进行深化。如二结构施工中使用Hibim插件进行构造柱全量的自动排布和导墙设置，保证整砖最多、灰缝对中；通过BIM三维管综，帮助机电工程师解决管线复杂处的机电管道和桥架排布问题等。而在悬挑钢结构施工中，由于对较大悬挑构件于施工中荷载变化的情况下是否存在非线性变形，至今没有较好的探测手段，项目采用三维激光扫描技术进行外业扫描、点云配准、坐标系转换、标靶识别，最终将处理完成的点云模型与BIM模型对比，进行结构形变分析以及色谱分析判定施工中的非线性变形情况，有效弥补了悬挑结构施工安全运行的不确定性。
打造项目二维码身份牌
完成多专业协调建造
为进一步提高施工效率，项目在智慧建造平台中对幕墙、钢结构等部品化构件进行统一编码，并生成构件二维码身份牌，根据加工、出厂、运输、进场、安装等环节分别设置对应状态，实现现场与预制工厂协同化进度管理。图书馆包含阅览区、藏书区、电子阅览室、借还书区、展览区以及复杂的变配电机房和热交换机房等，这些房间施工需要由土建、二结构、机电安装、装饰、展呈等多个专业协同施工，传统管理方法存在界面划分不清晰、质量把控困难等问题。智慧建造平台不仅提供了多专业协调建造功能，支持在平台中查看各房间的三维布局、房间名称、墙顶地材料和做法、施工工序和质量要求等信息，还通过全景球模型帮助施工人员快速熟悉，本道工序完成后，录入照片和信息，由下一工序验收后继续推进施工，以此实现多专业协调建造管理。
基于智慧平台模型
高效完成图书馆接管验收
竣工交付阶段，项目应用智慧建造平台，在现场直观对照BIM模型和建筑实体进行三维可视化验收，完成了基于BIM的验收接管。过程中，如果发现建筑实体与模型存在差异，可标记问题方便后续BIM模型修改，也可在平台中补充房间、设备、管道、末端等元素的使用需求、维护要求和实际参数等。如果采用传统手段，接管验收上图东馆如此体量的公共建筑，最快也需要两个月的时间，但上海建工四建集团最终在一个月内就完成了11.5万平方米的接管验收，同时集成楼宇自控系统、能源监测系统、视频安防系统、图书分拣系统、报修服务系统等智能化系统数据，形成了图书馆东馆的数字孪生模型，也同步实现了竣工模型向运维模型的快速转化，为后续智慧运维奠定基础。
依托大数据和人工智能技术
实现五大系统智慧运维
上海建工四建集团以数字孪生模型为基础，智慧运维涉及碳排放管理、建筑空间资产管理、机电设备运维管理、图书分拣系统运行管理和安防管理等五大系统，以大数据和人工智能技术为手段，实现低碳安全高效运维。在机电设备运维管理中，融合楼宇自控系统实时监测数据，在模型中直观展示各个系统的运行状态。当设备发生故障时，自动定位到故障设备，并打开附近摄像头，辅助管理人员进行决策；图书分拣系统运行管理可实现书本运输状态监测、自动流水线自动分拣、书篓满载自动通知管理员、实时监测小车报警情况等，将图书分拣系统设备静态和动态信息有机融合，极大提高管理效率；智能安防管理中对接图书馆车辆管理、客流统计等，支持在模型中查看1500个视频监控点位实时画面，支持实时监测各出入口客流和车流数据及变化趋势，为安全有序的图书馆管理提供可靠的数据支持。
上海建工四建集团高品质建设完成上图东馆，不仅获得了2022-2023年度国家“鲁班奖”殊荣，更实现了全生命周期数字化运用的多项创新——以BIM为主线贯穿从设计到施工再到运维，于业内少见地真正做到一模到底；基于BIM与三维扫描、边缘计算、双目视觉、图像识别、物联网技术、VR、MR的深度融合，极大提高项目检测效率和精度，减少人工重复作业，为同类型工程提供了经验借鉴；构建的建筑全生命期大数据，形成数字孪生建筑，描述建筑运行机理和动态状态，更为智慧运维、改造升级等提供宝贵数据，也为智慧城市建设提供了大数据基础。