BIM在上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)管理中心的應用

1、BIM在上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)管理中心的應用概況上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)管理中心位于上海國際旅游度假區(qū)的南大門?？傆玫孛娣e22590m2，建筑面積約45180m2（不含地下建筑面積）。作為園區(qū)的門戶，在設計上要有一定的可識別性。利用開放的綠化屋頂、平臺、地下廣場、地面廣場等，為城市提供一個立體開放的公共空間。功能上以管理辦公為主，同時兼具綜合辦公、展覽會議以及少量配套商業(yè)等綜合性功能，為周邊地區(qū)居民、商務人群、園區(qū)游客提供全方位服務。放眼未來，充分考慮建筑對環(huán)境的影響，力求打造國際先進水平的高品質建筑（圖1）。項目設計理念本項目設計理念由“山巒”、“溪谷”、“陽光寶盒”等構成。“山巒”是綠色

2、脈絡彰顯時代的生態(tài)精神；“溪谷”是奔流不息象征重視交流共享的空間語言；“陽光寶盒”是懸浮于綠丘之上、極簡抽象風格的空間語言（圖2）。基于上述理念，打造一座經(jīng)得起時間考驗，能夠抵御歲月洗禮，歷久而彌新的經(jīng)典公共建筑。項目BIM應用的背景隨著上海國際旅游度假區(qū)的開發(fā)建設，種類繁多、關聯(lián)度高、工藝復雜的工程項目大量投入建設。建設單位決定上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)管理中心項目全程推行BIM技術，以數(shù)字化、信息化、可視化的方式提升項目建設水平（圖3）。BIM在項目中的應用介紹BIM在建筑設計中的應用（ 1）復雜幕墻設計項目是以“陽光寶盒”為設計理念的立方體，通過Revit體量與幕墻系統(tǒng)，利用交點功能與參照

3、線自由地劃分幕墻豎挺（圖4），通過加載輪廓族的形式建立外圍的幕墻框架，最后按照設計師所提供的門窗大樣圖，建立對應的窗族替換幕墻嵌板，生成最終的立方體（圖5）。（ 2）異形屋頂?shù)目臻g定位項目中“異形綠坡”的設計是難點。在以往的二維CAD圖紙中無法直觀和可視化地判斷空間上的位置關系，而通過BIM技術的應用可以準確地定位出綠坡中三角面各個角點的空間位置（圖6），從而準確地建立每個綠坡及其相鄰的樓梯模型，最終優(yōu)化出整個上人屋面的空間關系（圖7）。（ 3）虛擬現(xiàn)實技術的應用采用虛擬現(xiàn)實軟件進行模擬演示，設計人員可在三維場景中對模型進行任意的漫游活動模擬，供業(yè)主查看。采用這種人機交互的形式，可以發(fā)現(xiàn)很多不

4、易察覺的設計缺陷，從而減小由于規(guī)劃不周全等原因造成的無可挽回的損失，大大提高項目的評估質量（圖8）（ 4）總結BIM技術在項目中的應用提供了便捷的可視化功能，將以往二維線條表現(xiàn)的構件轉化為三維模型來進行展示，通俗地講即是“所見即所得”。與效果圖不同的是，這些三維構件的信息庫是自動生成的，能夠清晰地反映出構件之間的互動性和關聯(lián)性。例如，幕墻的劃分、豎挺的形態(tài)、窗戶的類型等信息，都會在可視化的狀態(tài)下進行創(chuàng)建，設計師可以更便捷地推敲方案設計，更直接地表達自己的設計理念。虛擬現(xiàn)實技術與實時碰撞檢查的應用，使設計師在項目中可以持續(xù)對所發(fā)現(xiàn)的專業(yè)沖突進行跟蹤、整理和記錄BIM報告，使各專業(yè)配合的質量和效率

5、得到顯著的提高，解決了二維平面圖紙較難發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)碰撞的問題。BlM在結構設計中的應用（ 1）異形屋頂結構定位本項目中，為了契合“山巒”和“溪谷”的設計理念，建筑師利用山丘狀裙房屋頂，打造出通往三層標高的開放式屋頂綠化空間。主樓裙房亦采用綠化平臺，結合屋頂綠化，形成宛如公園的開放空間，從懸于空中的立方體辦公樓內可以眺望迪斯尼園區(qū)和遠方的城市天際線，給人以獨特的景觀及視覺體驗。由于采用立體化的建筑屋面形式，結構師結合造型建立起由多塊異形樓板組成的結構屋面，因而如何保證下部會議會展中心的凈高就成為要攻克的難題。以北側的種植屋面為例，預應力大梁的應用特性決定了其無法隨屋面樓板任意彎折，如何明確結構框

6、架定位就成為了設計難點。在傳統(tǒng)二維設計中，結構師需反復計算并與建筑師反復校核才能給出較為準確的定位，同時如此異形的結構在計算軟件中的數(shù)據(jù)計算也非常復雜。而通過BIM技術的應用，設計師可以拋開二維圖紙直接在三維模型中定位結構框架，直觀清晰地表達構件的空間關系，最大程度地滿足設計需求（圖9）。（ 2）結構專業(yè)內部協(xié)調在傳統(tǒng)二維設計中，人防設計一般由專業(yè)的人防設計院單獨完成。但是，由于人防設計的特殊性，平時建筑、平時結構、戰(zhàn)時建筑、戰(zhàn)時結構四個專業(yè)的相互配合是非常困難的，設計師很難直接通過二維圖紙找出隱藏在各處的問題，這對后期的施工、管線安裝等帶來了不同程度的影響。而通過BIM三維可視化模型，可以使

7、平時結構與戰(zhàn)時結構之間的空間關系一目了然，兩者之間的沖突也更容易被察覺，設計師能夠最快地將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給相關專業(yè)的人員進行協(xié)調解決。以地下三層6軸交A軸處為例，此處平時結構布置了汽車坡道，而人防卻在此設計了人防口部并布置了相應的梁板結構，兩者之間的對接就出現(xiàn)了很大問題。利用BIM提前迅速發(fā)現(xiàn)問題，通過與設計的協(xié)調權衡，修改設計方案最終成功地解決了這個問題（圖10）。（ 3）信息傳遞的研究項目中，通過項目參數(shù)和共享參數(shù)的應用，全面錄入工程所需信息，為項目各方提供及時、準確的工程數(shù)據(jù)，以框架梁為例，除去基本的尺寸信息，更添加了耐火等級、材質等信息，為后期的工作提供了數(shù)據(jù)基礎。BIM依托構件作為信

8、息載體，因此需要大量時間完善族庫以打好參數(shù)化的基礎。相較于傳統(tǒng)的CAD標準圖塊，族的優(yōu)勢在于參數(shù)化可變族，這大大地節(jié)省了作圖時間，提高了設計效率。然而軟件自帶的族庫并不能滿足所有需求，這就要求對族庫進行擴建。族的本質是通過族參數(shù)的添加和變化來控制族的變化，制作復雜的族需要大量的時間和精力，因而通過不同的項目，不斷地建設族庫也是今后BIM設計的一大目標（圖11）。（ 4）總結項目中，利用BIM技術明確了異形屋頂結構框架的定位，解決了結構內部不同專業(yè)間本易忽視的碰撞問題，并為各結構構件添加了詳細參數(shù)，使信息能夠有效傳遞。雖然BlM團隊也借此項目的契機，投入精力完善擴充族庫，但現(xiàn)在的族庫儲備仍是遠遠

9、不夠的，為了未來更高效、高質量、高規(guī)格地完成項目和推進BlM應用，我們還須繼續(xù)實踐鉆研，加以統(tǒng)一的族庫管理，為BuildingInformationModeling（BlM）中的“I”打下堅實基礎（圖12）。BIM在機電設計中的應用（ 1）管線綜合及凈高分析利用BIM技術，管線綜合能夠匯總各專業(yè)成果，全方位展示建筑空間關系，清晰、準確地檢測管線間的碰撞。借助BIM技術，設計師能有序合理地排布避讓管線，使管線走向排布最優(yōu)化，在不影響最初設計的情況下，盡可能降低施工成本，同時能夠兼顧考慮檢修空間以及是否便于安裝等問題。精細的BIM三維管線綜合既是這個項目的難點、重點，也是后期設計與施工方便捷對接的

10、扎實基礎（圖13）。項目進行期間，也曾出現(xiàn)過標準層冷凝水系統(tǒng)過長，導致放坡影響凈高要求等問題，經(jīng)過與設計師的協(xié)商，最終確定以增加下水點為解決方案，將問題在施工前就解決。在傳統(tǒng)設計中，設計對凈高的制定通常只是一個局部估算值，無法全面考慮綜合布線及每個區(qū)域的局部細節(jié)，特別是在一些空間布局復雜、具有夾層或挑高、降板處，以及機械車位、作業(yè)區(qū)或樓梯休息平臺、結構加腋處等。在二維平面圖紙上，由于對這些區(qū)域難以進行全方位的空間布局觀察，更容易出現(xiàn)凈高考慮不足等問題。而此項目利用BIM技術實現(xiàn)全面零碰撞管線綜合，為業(yè)主提供了全套的凈高分析，使得整座建筑的凈高情況一目了然、準確無誤（圖14）。（ 2）BIM出圖

11、的應用項目中，BIM做到了模型直接出圖并雙向反提資：對于施工方關心的管線排布緊張區(qū)域，利用BIM可直接導出管綜剖面圖給到施工單位，從而確認進一步的深化方案（圖15）；對于管綜后管線布置與設計平面圖不一致的情況，BIM直接導出各專業(yè)平面圖并標注管綜后的管線標高，反提給設計師重新計算核準后，使設計出圖與BIM模型保持一致（圖16）。運用BIM技術三維出圖的優(yōu)勢在于模型修改完全同步，一處修改，所有涉及到此處修改的圖紙也同步修改。相比于傳統(tǒng)二維出圖，節(jié)省了大量出圖時間，同時也極大降低了遺漏差錯，防止各專業(yè)間套圖過期，平面圖與系統(tǒng)圖、詳圖不統(tǒng)一等疏漏的發(fā)生。此外，可以在任何需要出剖面的位置瞬間導出精準完

12、整的剖面圖，這也是傳統(tǒng)出圖方式所無法做到的。利用BIM技術直接將完成管綜的模型導出各專業(yè)平面圖，與施工方完美對接，化繁為簡，減少項目流程，提高工作效率與準確性。（ 3）BIM模式下設計與施工協(xié)作探討時下設計單位的BIM成果通常是交付業(yè)主，與施工方反而沒有一個良好的對接，而施工單位會再根據(jù)施工圖自己建一遍模型進行深化設計，這樣的重復勞動不僅浪費了人力、物力，更是違反了BIM的初衷。這種現(xiàn)象在本項目中得到了改善，此次同濟院與施工方密切合作，分層交接模型，施工方同步校改模型，以確保深化程度能夠符合施工要求，提出深化意見后（圖17），BIM團隊再根據(jù)意見及時修改模型，從而使最終模型不斷接近實際施工，且

13、能被施工單位直接用于深化出圖與施工管理（圖18）。由于在設計后期，施工同時進行，所以要求自下而上分層交付模型，這無疑也增加了工作量，所有管線需要按層斷開。起初以建筑完成面為界拆分上下層，后期發(fā)現(xiàn)接近屋頂處出現(xiàn)不規(guī)則結構樓板，最后決定改變拆分界限，以結構樓板為界進行拆分。值得注意的是，當拆分當層模型時，要包含上一層的重力管線及集水井，因為這兩者的圖紙信息常常在上一層，所以拆分時要注意不要造成遺漏。經(jīng)過此次項目，同濟院獲得了寶貴的施工配合經(jīng)驗，也使設計BIM與施工正式接軌，邁出了重要的一步。（4）總結由于機電管線及設備錯綜復雜，建筑與結構專業(yè)配合較難。相較于傳統(tǒng)的二維制圖模式，BIM技術在機電設計

14、的應用可以化繁為簡、梳理有序，使一些建筑結構復雜處、難以從二維圖紙上明確空間關系處的設計疏忽，以及結構預留問題提前被發(fā)現(xiàn)。通過BIM三維管線綜合，在設計階段就發(fā)現(xiàn)并解決以往在施工階段才暴露而且難以解決的問題，以達到降低項目成本、精簡項目流程、減少工程反復的目標，并且通過最合理的管線排布獲得最佳的凈高空間，將施工對接做到最優(yōu)。然而現(xiàn)階段仍處于探索實踐的階段，在與施工的對接過程中，難免會出現(xiàn)深度把控不準、責任分配不清等情況。畢竟設計和施工有別，設計方再密切合作也無法做到全面考慮實際施工遇到的全部問題，而對于大量支管管道末端而言，在實際施工中本來是輕而易舉就能解決的問題，但在BIM模型中反而會造成大量而又意義不大的工作。所以針對此現(xiàn)象急需出臺BIM行業(yè)標準來規(guī)范各領域間的責任深度、成果質量以及BIM傳遞交接形式等。結語上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)管理中心項目運用BIM技術，依托于BIM的3D精細化平臺，以數(shù)字化、信息化和可視化的方式提升建筑設計水平。同時施工階段繼承設計階段BIM的成果與信息，使成果應用于后續(xù)的施工與安裝，提升了運維質量和水平，提高了效率。經(jīng)過此次與施工單位的配合，同濟院深刻意識到不同階段的模型，會存在很大差異。BIM技術的核心是信息的可持