精細與高效現(xiàn)代集團利用BIM實現(xiàn)多類型建筑設計

◎ 本刊編輯部

BIM是引領建筑業(yè)信息技術走向更高層次的一種新技術，它的全面應用將對建筑業(yè)的科技進步產(chǎn)生不可估量的影響，即大大提高建筑工程的集成化程度；同時，BIM也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使設計乃至整個工程的質(zhì)量和效率顯著提高，并降低成本。作為國內(nèi)最早應用BIM技術的先驅(qū)企業(yè)——上海現(xiàn)代建筑設計（集團）有限公司（以下簡稱上海現(xiàn)代集團）對于BIM技術的應用有著自己的詮釋。

上海現(xiàn)代集團BIM技術的應用最早可以追溯到2003年左右的中央電視臺新址項目，現(xiàn)階段集團使用BIM技術的項目數(shù)量正在逐步擴大，更重要的是應用的深度也在逐漸拓展。在越來越強調(diào)建筑能效與可持續(xù)發(fā)展理念的今天，作為一個行業(yè)領先企業(yè)，上海現(xiàn)代集團認為BIM技術是基礎和必備，應用好BIM才能把設計產(chǎn)品做好，從而提升服務品質(zhì)和客戶滿意度。上海現(xiàn)代集團重視在設計早期就將建筑形體與各種性能化分析結(jié)合，而且性能化分析隨著設計的后續(xù)深入不斷變化，進而提升設計師對項目全過程的把控；同時，上海現(xiàn)代集團一直在BIM技術的探索中集成化地考慮性能化分析這一元素，努力做到模型的唯一性，減少不同分析模型的重復建模，提高模型的重用度。

此次2010年上海世博會是一個難得的機遇，讓上海現(xiàn)代集團在很多重要場館的設計中應用了一系列基于BIM的數(shù)字化技術，展現(xiàn)應用實力，呈現(xiàn)應用成果。

圖1 世博奧地利館外觀圖

圖2 世博上汽通用企業(yè)館外觀圖

圖3 湖州喜來登溫泉度假酒店外觀圖

圖4 世博奧地利館外觀圖

BIM助力項目設計

完美的設計方案呈現(xiàn)給大家的是一種視覺的沖擊，會給人帶來無限的遐想。位于上海世博園區(qū)C7地塊的奧地利館，展示面積約2000平方米，其造型設計把音樂之都奧地利表現(xiàn)的淋漓盡致，呈現(xiàn)出奧地利國家的英文首字母“A”，與漢語中的“人”字相呼應，建筑外墻選用紅白雙見，BIM技術在提升設計效率上發(fā)揮著極大的優(yōu)勢。下圖是奧地利館建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、機電專業(yè)的BIM模型：

基于創(chuàng)建的建筑BIM模型可以輔助設計師進行更深入的設計，例如建筑外皮的分割。圖6就是基于BIM模型，對由1000 萬塊陶瓷拼成的流線型外皮進行分割后的效果。Revit軟件中的“參數(shù)化設計”對于輔助立面、剖面的繪制色的瓷質(zhì)貼面，優(yōu)雅的映射出中國向歐洲出口瓷器的悠久歷史。同時，也象征著奧地利將一座瓷質(zhì)建筑帶回了陶瓷故鄉(xiāng)——中國，這就是“世博奧地利館”設計帶給大家的第一感受。

圖5 建筑專業(yè)BIM模型、結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM模型、機電專業(yè)BIM模型

由于奧地利館曲面形式多樣、空間關系復雜，同時考慮到各專業(yè)、各合作公司間的三維數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與整合的情況，項目設計成員采用BIM技術，使用Autodesk Revit系列軟件進行各專業(yè)三維模型的創(chuàng)建。通過基于BIM的Revit軟件平臺建立的三維模型具有區(qū)別于傳統(tǒng)二維圖形的特點，它的信息量更多，數(shù)據(jù)的傳遞也更準確、更廣泛，當然也可以從中提取傳遞傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件，以供需要使用。可與修改非常有用，大大縮短了由于設計變更帶來的修改時間，使團隊在設計修改與更新上游刃有余。

圖6 世博奧地利館建筑外皮分割后三維模型

圖7 世博奧地利館建筑立剖面參數(shù)化設計

圖8 基于BIM模型進行空間設計

BIM技術在建筑“空間設計”上較之傳統(tǒng)的二維圖形擁有其無可比擬的優(yōu)勢，上海現(xiàn)代集團負責的湖州喜來登溫泉度假酒店項目就是基于計算機空間設計的手段，做到“空間”真正成為控制設計的關鍵因素。從“空間設計”角度，BIM是一個很好的可視化載體，再回歸建筑的本質(zhì)，即“三維”讓設計師真正做到空間設計。

通過BIM三維模型，設計師可以做到“所見即所得”，如：可以分析和確立各類復雜曲面的空間搭接位置，研究雙曲面異形屋蓋的空間定位問題等。

BIM拓展設計范圍

眾所周知，建筑性能分析對于一個建筑來說是非常有必要的，可以通過客觀的數(shù)據(jù)來輔助設計師進行方案調(diào)整與優(yōu)化。上海現(xiàn)代集團負責的世博上汽通用企業(yè)館項目在拓展設計方面進行了很好的應用。

圖9 世博上汽通用企業(yè)館BIM模型

圖10 觀眾座位對中央升降舞臺的可視度分析

圖11 室內(nèi)聲學動態(tài)粒子模擬

圖12聲波線模擬

建筑性能分析應用之一：可視度分析

建筑性能分析應用之二：聲學動態(tài)粒子模擬

建筑性能分析應用之三：聲波線模擬

除了BIM技術在建筑性能分析應用之外，當完成智能化多專業(yè)三維模型之后，模型數(shù)據(jù)可采用DWF格式傳遞到Autodesk Navisworks軟件中，項目經(jīng)理可以在設計階段對BIM模型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設備管線信息進行整合，并進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件與三維管線綜合碰撞檢查，從而大大提高設計師管線綜合設計的技術解決能力，并大量避免施工過程中可能會出現(xiàn)的管線碰撞問題。

圖13 世博奧地利館管線綜合

圖14 世博上汽通用企業(yè)館碰撞檢查

圖15 湖州喜來登溫泉度假酒店管線綜合

拓展到設計施工間的配合，設計師能夠通過BIM模型里各管線的空間定位來指導施工，這樣可以保證施工的質(zhì)量和進度。三維模型能夠更好地提高施工的質(zhì)量，控制并減少浪費。同時，基于四維技術的虛擬建造的應用，可以在項目開建之前通過計算機數(shù)字化模擬建造全程和關鍵施工細節(jié)，優(yōu)化工序，避免發(fā)生施工問題，從而減少人力、物力、財力的浪費。

在項目竣工后，基于BIM信息的模型化過程，信息模型成果又對運營管理提供極大的幫助。業(yè)主不會像過去遇到問題時，需要翻看大量的竣工圖；而且，從建筑全生命周期中去看待BIM技術，建筑的后期還有改擴建、建筑物生命的消亡，因此建筑信息模型的數(shù)據(jù)將為后期階段提供很好的工作參考。

BIM未來展望

BIM作為一個新的技術，在中國的建筑行業(yè)只是剛剛打開一扇門，上海現(xiàn)代集團盡管率先踏出了第一步，但是前面的路還很漫長。BIM技術一直存在挑戰(zhàn)，作為新的技術和新的軟件工具，其挑戰(zhàn)更多在管理和流程上。怎樣做到新技術與現(xiàn)有流程、管理組織方式的融合，進而引導流程以及模式的革新是最最重要的。當然使用者也期待BIM相關軟件的功能、操作性和效率取得進一步提升。BIM技術在上海現(xiàn)代集團的成功應用，使其認識到BIM真正的流程，應該是一個嶄新的、集成化的工作模式，而不是用傳統(tǒng)二維的各專業(yè)協(xié)作的工作模式或角度思考。

在項目運營階段，BIM是包含大量設施、物資等信息的模型，能夠大大提高項目運營維護的效率和質(zhì)量，而且模型要求高度協(xié)調(diào)和信息的唯一性。如希望在運營階段發(fā)揮作用，需要在早期了解物業(yè)運營的需求以及項目在全生命周期中可能發(fā)生的情況，以便在模型創(chuàng)建和信息不斷深入的過程中更好地完善信息模型。因此，BIM模型的關鍵是應用，但前提是要想，然后是做。

在項目的實施過程中，多專業(yè)的相互配合是非常重要的，但是各個專業(yè)、各個合作公司之間的三維數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與整合是有一定難度的。如何使用BIM，在提升設計效率的同時，提高整個項目的質(zhì)量控制，減少變更？一方面，內(nèi)部的工作流程以及解決項目過程中的問題；另一方面，解決整個項目中各參與方與設計方之間的協(xié)作關系。在各方都使用BIM作為一個數(shù)據(jù)平臺的基礎上協(xié)調(diào)合作，才能更好地提升整個項目的效率和質(zhì)量。當然所有這些的基礎是各個參與方在不同階段的數(shù)據(jù)成果之間進行共享和傳遞。