實例解讀最新BIM技術在超高層應用

實例解讀最新BIM技術在超高層應用第一頁，共29頁。目錄一、項目概述二、BIM的實施過程

1、三維模型搭建、修改及可視化表達

2、三維協(xié)同工作3、三維碰撞檢測及管線綜合

4、三維出圖5、氣流組織(CFD)分析6、施工模擬第二頁，共29頁。一、項目概述擬建的中交南方集團總部項目位于廣州市海珠區(qū)；地上43層，地下3層；地上部分由一棟高層辦公樓和附樓組成。主樓為高層辦公樓，建筑面積約95385㎡，建筑物總高度198.9m，屬超B級高度高層，平面尺寸為47.5x47.5m，采用鋼筋混凝土框架-核心筒結構（框架柱采用鋼管混凝土疊合柱），核心筒平面尺寸為22.4×22.6m。該建筑的沿江透視圖如圖1所示。返回第三頁，共29頁。一、項目概述圖1建筑沿江透視圖返回第四頁，共29頁。二、BIM的實施過程團隊結合“中交集團南方總部項目”的施工圖設計，運用Bentley系列軟件，開展信息化建模及多專業(yè)三維協(xié)同，利用信息化模型在實際項目施工前期檢查、排除以往難以解決的各類問題，并在此模型平臺上嘗試進行施工圖生成、CFD模擬分析、施工模擬等工作。返回第五頁，共29頁。二、BIM的實施過程隨著城市建設的迅猛發(fā)展，以及日益豐富的建筑功能、造型等需求，出現(xiàn)了越來越多的新、奇、特、異建筑。這些建筑往往在造型、構件甚至建造工藝上突破常規(guī)，僅通過傳統(tǒng)的平面手段及二維圖紙通常難以表現(xiàn)。BIM模型所能提供的三維可視化特性，意義顯得越來越重大。三維可視化作為工程溝通的有效媒介，可使業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工等各參與方，都能在同一模型環(huán)境下，進行正確地理解、溝通、協(xié)調，可有效提高工作效率，避免不必要的返工與浪費。同時，三維模型可隨時虛擬現(xiàn)實空間，動態(tài)的觀察推敲空間結構，展示各商業(yè)業(yè)態(tài)的要求，滿足業(yè)主對施工圖高標準設計要求。1、三維模型搭建、修改及可視化表達返回第六頁，共29頁。二、BIM的實施過程設計團隊結合項目施工圖及后續(xù)修改方案，搭建并實時更新了中交南方總部大樓的三維模型，如圖2所示。1、三維模型搭建、修改及可視化表達圖2中交南方總部大樓三維總裝模型返回第七頁，共29頁。二、BIM的實施過程在設計階段，過去通過二維CAD電子圖紙采集信息來單向解決“信息孤島”，無法實現(xiàn)設計信息的雙向聯(lián)動；而BIM技術的應用真正意義上實現(xiàn)了這一點，它將各種分散的二維CAD圖紙和數(shù)據(jù)表格統(tǒng)一到信息化建筑模型中。為此，我們BIM團隊在工作初期便開始嘗試進行多專業(yè)的三維協(xié)同工作?；谕瑯觼碜杂贐entley公司的ProjectWise程序（以下簡稱PW），我們對項目標準空間配置進行了定制，建立了該項目在PW系統(tǒng)下的三維協(xié)同管理組織架構，如圖3所示。通過參數(shù)化的變更引擎自動維持各種信息模型、文檔之間的關聯(lián)，保證參與BIM工作的各專業(yè)人員使用實時統(tǒng)一的項目環(huán)境，參考實時更新的各專業(yè)三維模型，甚至各專業(yè)的切圖都是隨模型同步更新過的，減少了來回檢查、重復作業(yè)以及過程協(xié)調中的各種浪費，提高了設計過程的效率和設計質量。2、三維協(xié)同工作返回第八頁，共29頁。二、BIM的實施過程2、三維協(xié)同工作圖3ProjectWise平臺下的三維協(xié)同管理目錄返回第九頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合在大型復雜的建筑工程項目設計中，設備管線的布置由于系統(tǒng)繁多、布局復雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結構構件之間發(fā)生碰撞的情況，這不僅給施工帶來麻煩，更影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工或浪費，甚至存在安全隱患。為了避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)的設計流程中通過二維管線綜合設計來協(xié)調各專業(yè)的管線布置，但它只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進而確定各管線的原則性標高，再針對關鍵部位繪制局部的剖面圖。而對于大型復雜的工程項目，采用BIM技術進行三維管線綜合設計有著明顯的優(yōu)勢及意義。BIM模型是對整個建筑設計的一次“預演”，建模的過程同時也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設計中的問題，這些問題往往不涉及規(guī)范，但跟專業(yè)配合緊密相關，或者屬于空間高度上的沖突，在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中很難被發(fā)現(xiàn)。返回第十頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合表1

二維與三維管線綜合的比較返回第十一頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合作為BIM應用初步階段的主要成果，三維管線綜合為該項目的設計及后期施工、安裝提供了重要幫助。通過Bentley軟件各模塊的自檢功能及Navigator的碰撞檢測工具，發(fā)現(xiàn)并檢測出各專業(yè)間的設計沖突，并及時反饋給各專業(yè)設計人員進行調整、修改模型，然后重新復核檢測后將新的問題再次反饋給設計人員。如此往復幾次，最終逐層完成各層的碰撞檢測及管線綜合工作。

返回第十二頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖在設計過程中，由于二維圖形能反應的空間信息比較有限，設計人員的空間信息只能通過大腦模糊的形成。三維模型在這一點上的優(yōu)勢不言而喻。然而，目前行業(yè)內(nèi)最慣常的設計圖紙仍是以二維形式呈現(xiàn)，所有的制圖標準及出圖規(guī)則也均是針對二維圖紙。因而在現(xiàn)階段，采用BIM進行三維設計的成果，仍需要轉化為二維圖紙。返回第十三頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖4暖通風管總裝圖返回第十四頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖5電纜橋架總裝圖返回第十五頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖6給排水專業(yè)總裝圖返回第十六頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖7綜合管線碰撞檢查結果返回第十七頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖8碰撞點三維瀏覽返回第十八頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖9設計校審文件返回第十九頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖然而，在完成設計后重新繪制二維施工圖不僅費時費力，也是對已有三維模型的浪費。因此，最簡便、最有效的方法無疑是直接由三維模型抽取二維圖紙。通過一系列的前期定制，并采用Bentley軟件最新的DynamicView功能，我們成功從已有的三維模型中抽取了二維管線綜合剖面圖，如圖10所示。同時，在第一次標注時，通過關聯(lián)設置將所做的標注與三維模型設定關聯(lián)。這樣一來，當我們的三維模型發(fā)生變化時，二維圖紙將自動與三維模型同步，使設計人員能從繁瑣的繪圖操作中解脫出來，把精力關注于設計。返回第二十頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖10由三維模型切圖生成的二維管線綜合剖面圖返回第二十一頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析隨著能源的日益緊張和人類活動對自然界的負面影響，如溫室氣體排放、環(huán)境污染等，嚴峻的現(xiàn)實促使人們對人與自然間的關系進行一次次的反思。其中，綠色建筑的設計正是其在建筑行業(yè)中的體現(xiàn)。綠色建筑強調建筑在全生命周期對于自然界的影響，包括節(jié)水、節(jié)電、降低建材消耗和碳足跡等，歸納來說即是盡可能減少建筑營造及運營過程中對自然界造成的負面影響。通常對綠色建筑的檢測、評估需要借助專業(yè)儀器以及縮尺甚至足尺模型，往往耗費大量的人力、物力，費時費材。而BIM技術的引入為綠色建筑設計提供了新的可能。通過包含真實尺寸、材料、空間及設備風口等信息的BIM模型，結合相應的專業(yè)軟件進行模擬，可以以很小的代價實時的分析、評估各項指標，并便于設計師作出判斷和調整。返回第二十二頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析基于已建立的BIM模型，我們將中交主樓門廳及風口位置導入專業(yè)網(wǎng)格劃分工具進行網(wǎng)格劃分，再導入CFD分析軟件AnsysFluent，如圖11、12所示。再對暖通設備的噴口、回風口以及門廳幕墻、內(nèi)墻設定相應的邊界條件，對主樓門廳進行了氣流組織分析（橫向、豎向溫度分布，人體高度溫度、速度切面等），其中橫向溫度分布如圖13所示。采用類似的方法，還可以利用BIM模型進行室內(nèi)熱舒適環(huán)境評估（溫濕度、風速等）、污染物擴散和換氣效率、高大空間及分層空調環(huán)境預測、建筑物外風場模擬（包括區(qū)域風場模擬和計算風工程）、火災場景氣流模擬等分析。返回第二十三頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖11門廳BIM模型返回第二十四頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖12AnsysFluent模型返回第二十五頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖13橫向溫度分布結果返回第二十六頁，共29頁。二、BIM的實施過程6、施工模擬建筑施工過程是一項十分復雜的活動，尤其是近年來各類異型的現(xiàn)代建筑應運而生，在增加視覺美感的同時，也給項目施工帶來了新的挑戰(zhàn)?？梢哉f，傳統(tǒng)的建筑施工技術已越來越無法滿足當代建筑的施工需求。作為BIM的一項重要應用，虛擬施工（VirtualConstruction，簡稱VC）技術可謂生逢其時。簡而言之，虛擬施工是實際施工過程在計算機上的虛擬實現(xiàn)。它采用參數(shù)化設計、虛擬現(xiàn)實、結構仿真以及計算機輔助設計等技術，在三維仿真軟件及高性能計算機等設備的支持下協(xié)同工作，對施工活動中的人、財、物、信息流動過程進行全真環(huán)境的三維模擬，為施工的各個參與方提供一種易控制、無破壞、低耗費、無風險且能反復多次的實踐方法，能有效提高施工水平，消除施工隱患，防止施工事故，減少施工成本及工期，增強施工過程中的決策、優(yōu)化與控制能力，從而增強項目總承包及施工企業(yè)的核心競爭力。返回第二十七頁，共29頁。二、BIM的實施過程6、施工模擬同時，施工方通過建立BIM模型，可使現(xiàn)場技術人員全面熟悉圖紙，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的施工問題，有針對性選擇和優(yōu)化施工方案；并且準確可靠的BIM模型數(shù)據(jù)，可為施工生產(chǎn)、準備提供可靠數(shù)據(jù)支撐；同時，憑借激光掃描、GPS、移動通訊、RFID和互聯(lián)網(wǎng)等技術，還可實現(xiàn)對