紹興體育中心體育場的BIM應(yīng)用分析.

1、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司（BIAD）業(yè)務(wù)范圍包括：城市規(guī)劃、投資策劃、大型公共建筑設(shè)計(jì)、民用建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)、園林景觀設(shè)計(jì)、建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、工程概預(yù)算編制、工程監(jiān)理、工程總承包等領(lǐng)域。自1949年成立以來，累計(jì)完成建筑設(shè)計(jì)面積已超過1.5億平方米，從1977年至今，設(shè)計(jì)作品獲得各類獎(jiǎng)項(xiàng)總計(jì)1166項(xiàng)，曾被北京市政府授予“首都建筑設(shè)計(jì)突出貢獻(xiàn)設(shè)計(jì)研究單位”榮譽(yù)稱號(hào)。在全國各地設(shè)有12個(gè)分支機(jī)構(gòu)，建筑設(shè)計(jì)作品遍及全國31個(gè)省市自治區(qū)。案例：紹興體育中心體育場相關(guān)軟件及解決方案：Autodesk Revit ArchitectureAutodesk Revit StructureA

2、utodesk Revit MEPAutodesk NavisworksAutoCAD客戶證言： HYPERLINK / t _blank BIM技術(shù)是一種新的設(shè)計(jì)革命，它代表著今后世界建筑設(shè)計(jì)的潮流。作為二十一世紀(jì)的中國建筑公司必須學(xué)習(xí)它、掌握它、利用它，為人類造福。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司總經(jīng)理 徐全勝歐特克 HYPERLINK / t _blank BIM軟件是由可視化模型、信息技術(shù)和參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)成的，我們將努力在今后的工作中把這三方面結(jié)合的更好。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院副總工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師 甘明每一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師都需要與時(shí)俱進(jìn)，二十一世紀(jì)的中國結(jié)構(gòu)工程師必須在做好手頭設(shè)計(jì)工作的同

3、時(shí)，掌握 HYPERLINK / t _blank BIM技術(shù)，才能不落后于時(shí)代。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院副總工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師 甘明案例正文：紹興體育中心體育場的BIM應(yīng)用項(xiàng)目概況紹興體育會(huì)展中心體育場位于紹興市西北的柯北新城，總建筑面積77500平方米，觀眾座位40000席。屋蓋采用活動(dòng)開啟式，開啟面積12350平方米，是國內(nèi)目前可開啟面積最大的開閉式體育場。屋面的投影為橢圓形，長軸260米，短軸200米，整個(gè)屋面由固定和活動(dòng)兩部分組成?；顒?dòng)屋面采用平面桁架體系，固定屋面為空間桁架體系，由“井”字型分布的4條主桁架、次桁架和環(huán)桁架組成。下部混凝土結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架+鋼筋混凝土筒，混

4、凝土結(jié)構(gòu)由主入口處結(jié)構(gòu)縫分為四個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。圖1 紹興體育場鳥瞰圖項(xiàng)目挑戰(zhàn)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期短，從初設(shè)到施工圖完成共3個(gè)月，體育場可開啟屋蓋面積大，共12350；甲方經(jīng)濟(jì)型要求，體育場鋼屋蓋不超過300Kg/，目前各軟件間通常無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫連接，導(dǎo)致大量不必要的重復(fù)工作。解決方案屋蓋體系的參數(shù)化設(shè)計(jì)參數(shù)化是 HYPERLINK / t _blank BIM技術(shù)的基礎(chǔ)之一，參數(shù)化技術(shù)的引入使得模型不再僅僅是有固定形狀和屬性的對(duì)象，而是被定義了參數(shù)和規(guī)則的幾何形狀以及其他非幾何特性的對(duì)象。這些參數(shù)和規(guī)則可以在與其它對(duì)象關(guān)聯(lián)時(shí)進(jìn)行表達(dá)，從而可以根據(jù)用戶的控制或變化的環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)象的自動(dòng)更新。紹興體

5、育場建筑外皮通過Rhino/Grasshopper參數(shù)化建模完成，在外皮基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成了屋蓋鋼結(jié)構(gòu)幾何體系的參數(shù)化建立，為鋼結(jié)構(gòu)體系的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。屋蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用參數(shù)化模型，大大便捷了方案的修改。第一輪屋蓋結(jié)構(gòu)用鋼量23000噸；第二輪抬高主桁架拱高，用鋼量優(yōu)化至12000噸，建筑師認(rèn)為拱高過高；第三輪將拱高改回第一輪方案，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，用鋼量13000噸，建筑師認(rèn)為拱高適合，但固定屋蓋位移偏大，對(duì)活動(dòng)屋蓋的行走不利；第四輪則增加主要構(gòu)件截面，適當(dāng)提高拱的高度，使用鋼量控制在13000噸，且固定屋蓋位移滿足要求。數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)工程是一個(gè)建筑信息數(shù)據(jù)流動(dòng)、交換的過程，

6、其中涉及到了各種不同的設(shè)計(jì)軟件。然而目前多種軟件間數(shù)據(jù)信息往往不能實(shí)現(xiàn)流程的交換，造成了反復(fù)的“二次建?！钡某霈F(xiàn)。本工程引入了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以數(shù)據(jù)庫為媒介實(shí)現(xiàn)了多個(gè)軟件間數(shù)據(jù)信息的自由交換。在紹興體育中心體育場項(xiàng)目中，利用數(shù)據(jù)庫及編制的各軟件接口創(chuàng)建了多個(gè)軟件的BIM模型，如圖28所示。圖2 Revit結(jié)構(gòu)模型圖3 下部結(jié)構(gòu)及Revit MEP系統(tǒng)模型圖4 Revit模型平面圖圖5 Revit模型立面圖圖6 Revit模型剖面圖圖7 Revit建筑模型圖8 Revit MEP模型復(fù)雜節(jié)點(diǎn)有限元分析及整體模型動(dòng)力彈塑性分析CATIA的節(jié)點(diǎn)模型可以直接導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行有限元分析，并給出了典型節(jié)點(diǎn)

7、的有限元分析應(yīng)力結(jié)果，通過數(shù)據(jù)接口還可以讀取數(shù)據(jù)庫信息并生成ABAQUS進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析的input文件。Fluent數(shù)值風(fēng)洞模擬，讀取結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的節(jié)點(diǎn)和面單元導(dǎo)入Gambit后，稍作處理即可完成Fluent的前處理模型的建立，共計(jì)算了活動(dòng)屋蓋的七個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)分析8個(gè)風(fēng)向角，活動(dòng)屋蓋半開敞45度風(fēng)向角。節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化建模利用軟件開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)建模系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)模型的自動(dòng)化批量創(chuàng)建，利用數(shù)據(jù)庫及自編程序自動(dòng)創(chuàng)建各節(jié)點(diǎn)模型，并通過將生成的節(jié)點(diǎn)模型與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行了裝配，搭建完成了細(xì)節(jié)化的鋼結(jié)構(gòu)BIM模型。施工圖繪制目前設(shè)計(jì)成果的最終提交方式仍然是以二維圖紙為基礎(chǔ)的，所以仍然需要將已創(chuàng)建的

8、三維模型轉(zhuǎn)變成二維信息?，F(xiàn)代的建筑常常會(huì)有非常復(fù)雜的造型，這些建筑的立面圖、剖視圖、平面圖通過傳統(tǒng)的繪圖方式是無法直接繪制完成的，而由于已經(jīng)建立了三維模型，再利用軟件自動(dòng)生成二維信息，然后按照制圖要求稍作處理即可完成各種工程圖的繪制。其中除注釋內(nèi)容需要設(shè)計(jì)人員在二維圖紙中手工添加外，圖形及尺寸標(biāo)注均可由系統(tǒng)自動(dòng)生成，并且所出的圖紙保證了更高的精確性和一致性，因而可以顯著提高設(shè)計(jì)人員的工作質(zhì)量和效率。材料算量傳統(tǒng)方法的鋼結(jié)構(gòu)重量計(jì)算通常是在結(jié)構(gòu)分析軟件所得的用鋼量的基礎(chǔ)上，節(jié)點(diǎn)重量按總用鋼量的5%15%，評(píng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算。由于紹興體育場在建立了包括所有鋼節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的BIM結(jié)構(gòu)模型，可以容易地得到精確

9、的用鋼量統(tǒng)計(jì)。Autodesk Navisworks碰撞檢測與漫游碰撞檢測和漫游采用Autodesk Navisworks軟件。Autodesk Navisworks可集成不同格式的設(shè)計(jì)文檔，且生成模型文件占用空間小，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目多專業(yè)的綜合分析。1）碰撞檢測通過整合多專業(yè)的模型進(jìn)行碰撞檢測，避免重大失誤，紹興體育場最初的設(shè)計(jì)方案中，主桁架下弦拉桿采用單根直徑500mm的鋼棒。建筑師在查看三維模型后，提出意見認(rèn)為截面較大。經(jīng)協(xié)商后，方案改為兩排共8根細(xì)鋼棒。將模型導(dǎo)入Autodesk Navisworks中經(jīng)碰撞檢測后發(fā)現(xiàn)，上部一排細(xì)鋼棒與其它桿件發(fā)生碰撞，再次協(xié)商后，將方案最終定為4根直徑3

10、10mm的鋼棒。圖9 下弦采用單根較粗鋼棒 圖10 下弦采用8根較細(xì)鋼棒圖11 碰撞檢測 圖12 下弦采用4根鋼棒2）漫游漫游是將“虛擬技術(shù)”應(yīng)用在城市規(guī)范、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，使設(shè)計(jì)人員能夠在一個(gè)虛擬的三維環(huán)境中，用動(dòng)態(tài)交互的方式對(duì)未來的建筑進(jìn)行身臨其境的全方位的審視。工程項(xiàng)目中常常會(huì)出現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)行到了中后期才發(fā)現(xiàn)早已存在的問題，此時(shí)再進(jìn)行變更往往為時(shí)已晚。Autodesk Navisworks的三維模型漫游功能的實(shí)現(xiàn)可以及早對(duì)建筑模型進(jìn)行審查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。結(jié)束語BIM技術(shù)實(shí)施的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)信息在各軟件間的無縫連接。本項(xiàng)目提出了BIM數(shù)據(jù)庫輔助以自編各軟件數(shù)據(jù)接口的解決方案，成功實(shí)現(xiàn)了各軟件間的信息交互，避免了大量重復(fù)性工作，顯著提高了工程質(zhì)量和效率。歐特克公司提供的產(chǎn)品為進(jìn)行建筑綠色分析、BIM模型的搭建及指導(dǎo)施工圖等工作提供了