BIM技術助力陜西體育場館建設
——BIM技術在陜西省體育場館建設中的應用實例與啟示

文｜李偉平

隨著2021年第十四屆全運會比賽主會場西安體育中心區域的三大配套項目——西安全運村、西安全運湖、西安灞河岸線（全運段）于近期開工，十四運比賽場館的設計和建設又成為矚目的焦點。

西安體育中心項目還包括1個6萬人座席的主體育場、1個1.8萬人座席的綜合體育館、1個0.4萬人座席的游泳跳水館、1個1.5萬人座席的網球決賽館及配套比賽場館設施。按照陜西省“對標杭州G20”的要求，西安體育中心項目周邊14.6平方公里概念規劃和“一場兩館一中心”建筑方案設計競選已經進入最后階段。據參加競標的設計單位介紹，其對西安體育中心的競選設計方案采用的就是采用BIM技術。“綜合性體育場館建筑設計包含的內容較多，從規劃設計、方案設計、施工圖設計、綠色建筑等不同階段的內容，其中也涵蓋了聲學、消防、裝修、力學等多個領域的專業設計內容，傳統的CAD設計模式已經不能滿足目前體育場館乃至較復雜建筑的設計需求，因此，BIM技術已經為業內普遍應用，不僅我們，其他國家的參賽單位也基本應用這項技術。”

該參賽單位所說的BIM技術，即建筑信息模型，近年來在我國的發展如火如荼。究其原因，是其可將建設單位、設計單位、施工單位、監理單位等項目參與方聯結到同一平臺之上，通過數字信息仿真模擬建筑物在設計、施工等過程中的全流程，在越來越復雜的現代建筑項目實施過程中提供可視化、精細化的方案，有效規避項目過程中交叉的技術難題，保證項目全生命周期的信息完整性和連續性，提升了設計質量。因此，BIM技術正在為建筑行業帶來一次全新的革命。

BIM在陜西體育場館項目中的應用

在陜西，西安體育中心不是第一個使用BIM的項目。寶雞市鳳翔縣體育館建設項目位于縣城西區，占地43.72畝，定位為“多功能體育館”，包含多種室內運動項目、全民健身活動和正式比賽等功能需求。該項目2016年年底開工，預計2017年年底竣工。

在設計和建設中，鳳翔縣體育館項目建設中運用BIM技術，把原本用圖紙表達設計的建筑物，用三維模型動態展示，有效避免了工程設計、施工過程中的“錯漏碰缺”，提高了工程效率，節約了成本。

目前，該項目正在進行基礎回填。雖然項目主體還沒建起來，但體育館主體三維模型已經可以在電腦上清晰可見。這是因為BIM技術的應用，不僅能幫助工程各個環節的參與人員看到外部形狀，還可以清楚地看到建筑內部的“五臟六腑”。據該項目工長張創介紹，鳳翔縣體育館建筑結構復雜，混凝土結構和鋼結構交叉部位施工工序復雜，為解決施工難題，施工單位寶雞建安集團決定采用BIM技術解決這些問題。“通過在動工之前，在電腦上模擬建造過程，解決設計中的不足和真實施工中可能存在的問題。”技術的應用可以有效使潛在問題提前暴露并得到超前處理，以減少整改返工帶來的時間成本、經濟損失。

據悉，項目的水電等設計在使用BIM以前由不同專業負責，容易出現設計出的管線“打架”碰撞現象，以及其他很多隱藏在施工組織計劃中且不易發覺的問題，到工地現場施工的時候才被發現，這些隱患往往制約施工進度，影響工程質量。而BIM技術的三維模型還原項目、“演練”施工恰好可以讓這些隱患早“露面”——哪個作業面施工項目“打架”，哪里的管線碰撞到一起，這些問題可以通過模型直觀展現出來，“在電腦里一覽無余，發現后再對設計圖紙進行優化。預設、預留的修改空間，讓問題止于動工前，這樣就有效解決了以前開工后只能修補的問題。”張創總結。

目前，BIM技術已經完成了鳳翔縣體育館項目建模階段，并進行了各流程之間的碰撞檢查，省去了后期工程建設過程中大量設計變更及現場簽證工作，加快了工程的進度。“通過前期運用，我們發現個別風管標高存在碰撞等細節問題，并及時進行了修改。后期，BIM技術還將釋放強大能力，應用于工程施工應用階段，對工程的施工、質量、成本、進度、安全等進行全方位管控，以達到事半功倍的效果。”張創說。

體育場館建設應用BIM技術的案例和啟示

無論是陜西本土的體育場館對BIM技術的應用，還是國內外體育場館BIM應用的成功案例，都可以發現，BIM技術在體育場館設計和建設過程中更多地應用于幕墻、體育場頂部等表皮設計等方面。同時，國外高難度的體育場館BIM經驗將為陜西省尤其是十四運體育場館提供借鑒。

新加坡體育場、英杰華體育場和Avia體育場在設計過程中對BIM設計就有成功應用的經驗。

新加坡體育中心項目作為專門為熱帶地區設計的綠色、生態節能體育中心采用了BIM技術。新加坡體育中心定位為國際性比賽場所及大型商業娛樂中心，可容納55000人，需滿足365天全年無休的運營理念。整個建筑群涵蓋體育場、多功能體育館和一個室內游泳館及水上娛樂中心，項目于2014年完工。作為目前跨度最大的拱形屋頂，在減輕自重使得建筑形式得以實現的同時，節約用鋼量也是評價一個體育場館設計是否合理的一項指標。BIM技術在此項目上有自身優點：提供施工模型、專業協調、自動形成準確剖面、進行碰撞檢查及虛擬漫游。此外，由于建立了建筑信息模型，可以更方便、快速地獲得建筑性能分析熱能使用效率及對建筑整個生命周期的分析數據。使用BIM的另外一個優點是，能夠在設計階段確定幕墻的施工單位，使幕墻設計更早介入到整個建筑設計過程中，在設計后期，在提高設計精度的同時，也節約現場加工的時間及人力成本。

英杰華體育場也被稱為“蘭斯當路體育館”，位于愛爾蘭的都柏林，于2010年啟用，是愛爾蘭境內唯一的歐洲足聯五星級足球場，體育場的頂部設計為波浪形。由于體育場表皮設計的復雜性及在限制條件下需要不斷調整的要求，設計師開發出以參數化模型為中心的協同工作方式，這意味著體育場的幾何形態可以通過參數來控制，方案改變時不再需要手動修改和重建模型。在結構設計方面，通過自定義集成的參數化模型和結構分析的應用，可以解決復雜模型搭建與修改時用人工處理費時易出錯的問題，設計分析反饋周期大幅縮減。在建筑方面，通過運用參數化模型，方便詳細地生成和測試所有候選方案，確定外殼面層的設計目標，也通過參數化模型及其支持的建筑師和制造商之間的合作，使得高工程價值的面層系統得以優化生產并以低成本安裝。

Avia體育場建成于2010年，可容納50000人，是第一座完全依靠參數化設計手段完成的體育場館。整個設計希望成為當地的標志性建筑，同時建筑本身又要與周邊環境相融合。通過建立BIM模型，計算出體育場幕墻最小厚度不是設計時選擇的8mm厚聚碳酸酯板，而可以采用3mm厚聚碳酸酯板代替，使整體屋頂材料的質量從200t減少到80t，從而使材料的造價成本降低到原來的60%，最終節約了約350萬美金。此外，BIM模型對體育場進行能源分析，實現節能、建設環境友好型體育場館的設計目標。對于分工明確的國外事務所來說，通過BIM技術可以更好促進跨公司間的合作，這也是該技術加快設計、協調合作的一個原因。