切準(zhǔn)BIM平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，造就世博建筑典范

◎ 現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

世博文化中心

在2010年上海世博會(huì)的建筑盛宴中，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院”）奉獻(xiàn)出了兩座典范建筑：一是世博文化中心，面積126000平方米，是世博核心區(qū)一軸四館的永久性建筑之一。它的外形宛如飛碟、又似貝殼，其穿梭騰飛的姿態(tài)和極具未來(lái)感的獨(dú)特外形，傳遞出了對(duì)城市未來(lái)的美好憧憬。二是世博上海案例館，它用15萬(wàn)塊上海舊城改造時(shí)拆除的舊石庫(kù)門磚頭砌成，集生態(tài)智能技術(shù)于一身，通過(guò)“風(fēng)、光、影、綠、廢”五種主要“生態(tài)”元素的構(gòu)造與技術(shù)設(shè)施的一體化設(shè)計(jì)，展示了未來(lái)“上海的房子”。

“現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院的定位是做市場(chǎng)的高端、前端，因此做的多是地標(biāo)性建筑。我們希望在技術(shù)上能保持在中國(guó)乃至全球的領(lǐng)先位置。我們及早的預(yù)見到BIM將是未來(lái)技術(shù)變革的方向，并積極的推進(jìn)BIM。” 現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院技術(shù)中心主任助理徐浩表示，就目前情況看，BIM技術(shù)的使用在項(xiàng)目品質(zhì)的提升、效率的提高，以及和業(yè)主的溝通等一系列方面都帶來(lái)了很大的好處，推廣BIM的意義非常重大，而歐特克公司的Revit、Navisworks、Ecotect等一系列軟件在BIM的應(yīng)用上發(fā)揮了極其重要的作用。

應(yīng)用的“平臺(tái)化”模式

世博文化中心是一個(gè)自由造型，依靠傳統(tǒng)的二維方式根本無(wú)法出圖并精確表現(xiàn)，BIM變成為了建筑師手中的利器。在進(jìn)行這樣復(fù)雜體形的參數(shù)化建模時(shí)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院首先對(duì)演藝中心殼體進(jìn)行初步找形，然后對(duì)殼體進(jìn)行劃分，確定三維坐標(biāo)和尺寸，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于殼體的完美勾勒，最后導(dǎo)入Revit Architecture形成了BIM模型。而在機(jī)電模型方面，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院充分利用Revit MEP軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了可靠的專業(yè)化計(jì)算。

建模僅僅是工作組利用BIM對(duì)世博文化中心進(jìn)行完美呈現(xiàn)的第一步，基于BIM模型的深入應(yīng)用與分析，包括3D漫游與可視化設(shè)計(jì)、專業(yè)計(jì)算與分析、設(shè)備材料統(tǒng)計(jì)、施工進(jìn)度模擬與安裝模擬等，才是真正BIM變革的開始。

“BIM是一個(gè)信息平臺(tái)，它可以集成、分享與管理，它的表現(xiàn)形式是三維的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的。BIM變革的核心內(nèi)容是它的理念，但是更重要的是將信息進(jìn)行分享、管理、提升?！?現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院BIM工作組副組長(zhǎng)耿躍云表示。

在空間分析與可視化設(shè)計(jì)上，除了出圖的功能外，建筑師還要對(duì)建筑模型有更直觀的認(rèn)識(shí)，以驗(yàn)證是否實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)計(jì)理念，是否需要進(jìn)行新一輪的修改。BIM工作組利用Revit Architecture構(gòu)架建筑模型，輔助建筑師觀察建筑內(nèi)部空間關(guān)系和中心舞臺(tái)展示，而通過(guò)Autodesk 3ds Max的建筑表現(xiàn)，適時(shí)的渲染建筑效果，使得建筑師對(duì)最終造型與外觀有了更加感性與直觀的認(rèn)識(shí)。

在專業(yè)計(jì)算與分析上，BIM平臺(tái)的威力得到了更大的發(fā)揮。BIM工作組利用Revit MEP形成文化中心的機(jī)電模型，并運(yùn)用專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算。例如在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算方面，依靠建筑師手工輸入維護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方式，效率慢且容易出錯(cuò)?！袄肂IM模型，可以對(duì)建筑師已經(jīng)搭建好的模型進(jìn)行空調(diào)的負(fù)荷計(jì)算，非?？焖伲群芨?，而且還可以根據(jù)模型的調(diào)整進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。這對(duì)于暖通空調(diào)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常大的技術(shù)進(jìn)步。”耿躍云說(shuō)。

在施工進(jìn)度模擬與安裝模擬方面，BIM工作組應(yīng)用Revit模型和相應(yīng)軟件配合，找出施工的先后順序，從而有效避免施工順序錯(cuò)亂帶來(lái)的問(wèn)題。同時(shí)，利用BIM進(jìn)行相關(guān)技術(shù)優(yōu)化，可以很容易找出施工密集區(qū)與零散區(qū)，以實(shí)現(xiàn)兩者之間的合理空間分配，從而從整體上達(dá)到優(yōu)化進(jìn)度、縮短工期的效果。“BIM作為一個(gè)擁有全部信息的數(shù)字模型，讓施工模擬成為一個(gè)真正可見的現(xiàn)實(shí)，在給每個(gè)構(gòu)件加上了時(shí)間、信息之后，我們可以人為地將理念安排在整個(gè)模型當(dāng)中，并能夠完全按照施工的方案把它模擬出來(lái)?！爆F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院BIM工作組副組長(zhǎng)梁廣偉表示。

打造共時(shí)性協(xié)同

“更完美的協(xié)同”是每一個(gè)設(shè)計(jì)院在BIM推廣中追逐的難點(diǎn)，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院的BIM團(tuán)隊(duì)通過(guò)多個(gè)BIM項(xiàng)目的實(shí)踐，總結(jié)出了一套自己的辦法。

世博文化中心獨(dú)特的殼體屋頂設(shè)計(jì)，讓建筑師很難用傳統(tǒng)的二維方式予以表達(dá)，而機(jī)電設(shè)計(jì)師面對(duì)傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)也將無(wú)處是從，管線安裝可能變得極不合理。徐浩表示，如果通過(guò)原先的二維方式，材料設(shè)備制造廠商也將很難想象如何通管，“如果不做三維模型可能造出來(lái)的煙管在現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法安裝的?！?/p>

“在世博文化中心的項(xiàng)目中，我們遇到的問(wèn)題和困難是前所未有的。比如它的機(jī)電管線非常復(fù)雜，機(jī)電管線之間的交錯(cuò)、錯(cuò)漏碰缺現(xiàn)象非常嚴(yán)重，所以，我們需要利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合?！惫④S云表示，BIM工作組結(jié)合所有屋蓋殼體的結(jié)構(gòu)和各個(gè)專業(yè)的管線，將Revit模型導(dǎo)入Autodesk Navisworks，對(duì)管線和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了碰撞檢查分析，并適時(shí)做出調(diào)整，合理避讓空間，減少施工難度，以避免返工的現(xiàn)象。

上海案例館

由此，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院摸索出了一套BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的模式，基本思路是先形成Revit三維建筑模型，根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)和施工單位的工種設(shè)置對(duì)模型進(jìn)行拆分，并提供給各個(gè)專業(yè)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同項(xiàng)目的特點(diǎn)，構(gòu)建相適應(yīng)的各專業(yè)協(xié)調(diào)模式。

例如，在世博上海案例館的項(xiàng)目中，BIM工作組摸索出了交互式設(shè)計(jì)的方式。現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院建筑創(chuàng)作所主創(chuàng)建筑師劉海洋介紹，交互設(shè)計(jì)模式是由多方設(shè)計(jì)人員按不同分工在同一時(shí)間，相互聯(lián)動(dòng)協(xié)同完成一個(gè)項(xiàng)目的工作模式。這種模式中交互性的關(guān)鍵點(diǎn)在于設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性和聯(lián)動(dòng)性，“一個(gè)項(xiàng)目不是由某一團(tuán)隊(duì)完成后再交由下一團(tuán)隊(duì)繼續(xù)完成的線性組織模式，也非各方設(shè)計(jì)人員獨(dú)立工作并只在重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)提供設(shè)計(jì)資料進(jìn)行相互反饋的組織模式，而是強(qiáng)調(diào)共時(shí)性，即各團(tuán)隊(duì)在同一設(shè)計(jì)平臺(tái)同時(shí)展開工作?！?/p>

在劉海洋看來(lái)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的一些典型問(wèn)題，比如建筑與結(jié)構(gòu)的構(gòu)件沖突、結(jié)構(gòu)與設(shè)備的沖突等，基本不是因一個(gè)專業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)問(wèn)題所造成的，而是由于各專業(yè)缺乏共時(shí)性協(xié)同。

在世博上海案例館的設(shè)計(jì)中，BIM工作組通過(guò)交互設(shè)計(jì)工作模式，所有專業(yè)在一個(gè)模型上進(jìn)行整合，通過(guò)構(gòu)建一個(gè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)專業(yè)的每個(gè)更新改動(dòng)都會(huì)反映在這個(gè)唯一性的數(shù)據(jù)庫(kù)中，其他專業(yè)也能清晰地了解到相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)度和成果，非常便于及時(shí)調(diào)整，提高工作的效率。

推動(dòng)更深遠(yuǎn)的BIM變革

當(dāng)BIM成為設(shè)計(jì)院各專業(yè)的核心平臺(tái)，一系列的深入拓展便水到渠成，許多情況是二維設(shè)計(jì)時(shí)代無(wú)法想象和完成的。

在上海案例館的設(shè)計(jì)中，它從風(fēng)、光、綠化等三個(gè)方面作為切入點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)將建筑材料及技術(shù)設(shè)備與建筑形體設(shè)計(jì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，也即技術(shù)集成。通過(guò)中央控制系統(tǒng)對(duì)各終端系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)，使各設(shè)備針對(duì)于不同氣候下人的環(huán)境需求進(jìn)行協(xié)同調(diào)節(jié)，使各生態(tài)技術(shù)手段的作用得到最優(yōu)化體現(xiàn)，達(dá)成整體建筑的綠色節(jié)能目的。

為此，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院基于BIM信息模型，完成了采光定量分析計(jì)算，根據(jù)不同使用需求，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于生態(tài)建筑、綠色建筑的精準(zhǔn)闡釋。

綠色、低碳同樣也是世博文化中心的亮點(diǎn)，它秉承了3R設(shè)計(jì)原則，即減量化（Reduce）、再使用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle），統(tǒng)籌安排新能源利用、節(jié)能、節(jié)水、資源回收和再使用。項(xiàng)目采用了江水源熱泵系統(tǒng)、冰蓄冷技術(shù)、氣動(dòng)垃圾回收系統(tǒng)等多種有效技術(shù)手段，并對(duì)能源和水消耗、室內(nèi)空氣品質(zhì)和可再生材料的使用等多方面進(jìn)行控制，使得文化中心成為真正意義上的綠色建筑，被評(píng)為三星級(jí)的中國(guó)綠色建筑。

而BIM技術(shù)的應(yīng)用使得上述各種綠色技術(shù)手段得以更加高效、順暢的在項(xiàng)目中實(shí)施。例如，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院將Revit模型導(dǎo)入到Autodesk Ecotect軟件中進(jìn)行日照分析、采光分析和熱環(huán)境模擬，導(dǎo)入到專業(yè)燈光分析軟件Dulax進(jìn)行入口燈光真實(shí)模擬，導(dǎo)入到Gambit軟件中進(jìn)行室外風(fēng)環(huán)境模擬，還可以導(dǎo)入到CATT軟件中進(jìn)行大廳聲學(xué)分析。

“以前無(wú)論是日照分析、采光分析、照明分析、風(fēng)環(huán)境分析等，我們都必須在各軟件之間另起爐灶重建模型。有一些比較復(fù)雜的圖形往往會(huì)需要用一些相似的體形替代它們，而這樣的簡(jiǎn)化可能會(huì)帶來(lái)一些誤差。而有了BIM平臺(tái)，可以減少這些由簡(jiǎn)化帶來(lái)的誤差，提高精確度?！?梁廣偉表示，有了BIM模型，設(shè)計(jì)中還可以對(duì)一些細(xì)節(jié)（如：入口、柱子、梁等部分的照明等）模擬出很精細(xì)的實(shí)際效果，從而提高設(shè)計(jì)的精細(xì)度。

在徐浩看來(lái)，BIM提供了將現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院優(yōu)勢(shì)技術(shù)與資源向外輸出和拓展的良好機(jī)遇，向著建筑設(shè)計(jì)過(guò)程最重要的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)——設(shè)計(jì)和施工，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)建設(shè)過(guò)程全生命周期的管理整合。

目前，推進(jìn)BIM已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院的重頭工作，公司已經(jīng)完成或正在進(jìn)行著十多個(gè)BIM項(xiàng)目的試點(diǎn)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院在2009年初專門成立了BIM工作組，成員都是從各部門的精英中選出，這種集中與分散相結(jié)合的模式，使得研究院既有能力做一些特殊的BIM試點(diǎn)，又可以在全院進(jìn)行BIM推廣。“工作組的模式，使得BIM在現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東院已經(jīng)形成了星火燎原之勢(shì)?！毙旌普f(shuō)。