王 凱 李嘉軍 劉 翀 林凡舟

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

引言

上世紀(jì)80 年代，信息化工具在國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域還是鳳毛麟角。到了90 年代設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)先后引入并應(yīng)用CAD 技術(shù)，帶來(lái)個(gè)人工作方式的變革。2000 年之后，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始嘗試基于工程項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)。2009 年，BIM 理念正式進(jìn)入國(guó)內(nèi)，并逐漸被業(yè)界所認(rèn)知，BIM 在協(xié)同工作、資源整合方面的優(yōu)勢(shì)明顯初露荷角。近年，隨著國(guó)內(nèi)大型項(xiàng)目中陸續(xù)使用BIM 技術(shù)，業(yè)界普遍意識(shí)到導(dǎo)入BIM 技術(shù)的重要性。BIM 被認(rèn)為是能夠突破生產(chǎn)效率低和資源浪費(fèi)等諸多建筑業(yè)普遍存在的問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一，已經(jīng)成為工程技術(shù)發(fā)展的主流方向。

整合、協(xié)同是BIM 的核心概念。BIM 帶來(lái)的不僅是激動(dòng)人心的技術(shù)沖擊，BIM 技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合，能夠有效促進(jìn)多個(gè)專(zhuān)業(yè)的相互協(xié)作，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備在同一模型上共享數(shù)字化模型信息進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。如果把BIM 技術(shù)比作是生產(chǎn)力的話(huà)，多專(zhuān)業(yè)協(xié)同就是生產(chǎn)關(guān)系。不同專(zhuān)業(yè)人員使用各自的BIM 模型，與其他人的信息模型鏈接、同步后，可以大幅發(fā)揮可視化設(shè)計(jì)和團(tuán)隊(duì)工作的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)碰撞檢查，快速及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)碰撞和解決矛盾，從而提高效率和質(zhì)量。

1 超大項(xiàng)目群協(xié)同設(shè)計(jì)研究對(duì)象和理論基礎(chǔ)

1.1 研究對(duì)象

建筑業(yè)正在經(jīng)歷建筑信息化的變革過(guò)程。在近幾年，基于BIM 的多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)工作方式也逐漸被關(guān)注。少數(shù)單位也展開(kāi)相關(guān)的嘗試，但大多用在普通單體項(xiàng)目中，在超大型項(xiàng)目群項(xiàng)目中的應(yīng)用還是鳳毛麟角，本研究的重點(diǎn)就是在此。

1.2 理論基礎(chǔ)

本研究的理論基礎(chǔ)是協(xié)同設(shè)計(jì)理論，但是超大型項(xiàng)目群的協(xié)同設(shè)計(jì)不同于一般意義上的協(xié)同設(shè)計(jì)，更側(cè)重于設(shè)計(jì)管理，具有的群體性、交互性、分布性和協(xié)作性特點(diǎn)。

2 復(fù)雜項(xiàng)目群協(xié)同設(shè)計(jì)研究方法和研究框架

2.1 研究方法

研究基于后世博B 片區(qū)項(xiàng)目實(shí)踐，將協(xié)同設(shè)計(jì)有關(guān)理論與具體問(wèn)題相結(jié)合，探索項(xiàng)目群BIM 多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)方法。

2.2 研究框架

本研究著重探討了如何在項(xiàng)目群中實(shí)現(xiàn)十幾家設(shè)計(jì)院的三維協(xié)同，將各家的成果集成起來(lái)，進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，將協(xié)同設(shè)計(jì)工作方法真正的應(yīng)用到項(xiàng)目群的設(shè)計(jì)過(guò)程中。從宏觀上進(jìn)行把控，對(duì)項(xiàng)目群進(jìn)行便捷、準(zhǔn)確、有效的協(xié)調(diào)審查和管理分析。研究框架如圖1:

3 項(xiàng)目群體協(xié)同設(shè)計(jì)的必要性

3.1 復(fù)雜項(xiàng)目群體工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)

世博園B 區(qū)是世博園區(qū)后續(xù)開(kāi)發(fā)利用的第一個(gè)區(qū)域，規(guī)劃成央企總部聚集區(qū)和國(guó)際一流的商務(wù)區(qū)。用地面積約18.72 萬(wàn)m2。B 片區(qū)(圖2)共有28 棟建筑，分屬13 家央企，15 家投資主體參與，包括中國(guó)商飛、中國(guó)鋁業(yè)、中國(guó)華電、國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)中化、中國(guó)建材、中國(guó)華能、中外運(yùn)、中信、中國(guó)黃金等?？偨ㄖ娣e逾百萬(wàn)m2(地下面積約45 萬(wàn)m2，地上建筑面積約為59.7 萬(wàn)m2)，其中4 棟為28 層高層，最高120m，其余為6～16 層。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)參與單位多達(dá)十余家。

圖1 研究框架

圖2 世博B 片區(qū)項(xiàng)目群體鳥(niǎo)瞰圖

由此可見(jiàn)，后世博B 片區(qū)央企總部基地項(xiàng)目群具有:項(xiàng)目參與方多、項(xiàng)目性質(zhì)復(fù)雜、項(xiàng)目功能全面、涉及專(zhuān)業(yè)廣、工程量大、投資多、技術(shù)復(fù)雜、時(shí)間緊迫、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。

3.2 協(xié)同設(shè)計(jì)在超大項(xiàng)目群中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)適用于項(xiàng)目單一、規(guī)模不大、業(yè)主唯一、單一指令等特點(diǎn)的項(xiàng)目，而對(duì)于復(fù)雜項(xiàng)目群體而言，多個(gè)單體業(yè)主同時(shí)參與決策，每個(gè)單體業(yè)主都形成獨(dú)立決策主體，而單體項(xiàng)目之間并非獨(dú)立，而是相互聯(lián)系相互交界，多業(yè)主基于自身利益考慮，其決策勢(shì)必引起項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中的矛盾，且各單體組織間過(guò)于孤立，因此垂直的組織結(jié)構(gòu)形式不利于復(fù)雜項(xiàng)目群體多業(yè)主的建設(shè)。

組織的復(fù)雜性和多元化勢(shì)必引起指令傳達(dá)的多元化，單體項(xiàng)目之間的組織孤立加大了項(xiàng)目的難度(圖3)，這樣在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中往往因組織管理和協(xié)調(diào)不暢而影響項(xiàng)目的開(kāi)展，因此在復(fù)雜項(xiàng)目群體項(xiàng)目中，組織的集成化非常重要。BIM 技術(shù)的基本理念是集成化，這樣有助于將分散孤立的組織形成較為集成化的協(xié)同組織(如圖4 所示)。

圖3 垂直層級(jí)架構(gòu)

圖4 集中式共享架構(gòu)

4 項(xiàng)目群體協(xié)同設(shè)計(jì)方法分析

4.1 大型項(xiàng)目群體BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與流程

在世博B 片區(qū)項(xiàng)目中，項(xiàng)目總協(xié)調(diào)方為順利實(shí)施BIM 技術(shù)，聯(lián)合上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)、上海市建筑科技研究院、上海建工、上海城建院等幾家主要參與單位共同編制了《上海世博B 片區(qū)央企總部區(qū)BIM 工作手冊(cè)》(圖5)。工作手冊(cè)詳細(xì)規(guī)定了BIM 實(shí)施的總體流程、各方(設(shè)計(jì)方、施工方和監(jiān)理方)實(shí)施BIM 的職責(zé)、BIM 實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)、BIM 協(xié)作平臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)等。各單體按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行BIM 模型的建立、屬性設(shè)置，以及統(tǒng)一協(xié)作平臺(tái)上文件的命名、文件交付標(biāo)準(zhǔn)等，便于各方進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的溝通和協(xié)調(diào)。

圖5 上海世博B 片區(qū)央企總部區(qū)BIM 工作手冊(cè)

在世博B 片區(qū)項(xiàng)目全過(guò)程應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)起到了關(guān)鍵性的作用，避免了許多技術(shù)上的障礙，但還需要面對(duì)一些難題，例如:BIM 與設(shè)計(jì)的整合，BIM 與施工整合，以及BIM 分析結(jié)果如何雙向反饋到設(shè)計(jì)和施工等，這些問(wèn)題的解決與否，直接關(guān)系到BIM 工作的成敗，影響世博B 片區(qū)項(xiàng)目的質(zhì)量、進(jìn)度和成本。為此，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)配合業(yè)主，結(jié)合工程實(shí)際需求，制定BIM 建筑信息模型協(xié)同工作實(shí)施流程解決BIM 設(shè)計(jì)、施工的整合及BIM 成果雙向反饋的問(wèn)題，主要起草編制了后世博BIM 總體實(shí)施流程和《設(shè)計(jì)導(dǎo)則及統(tǒng)一技術(shù)措施》(圖6 所示)，統(tǒng)一了工作流程，創(chuàng)造性地更新了傳統(tǒng)工作模式，鼓勵(lì)各設(shè)計(jì)單位在具備實(shí)力的情況下直接進(jìn)行BIM 設(shè)計(jì)。

4.2 協(xié)同管理平臺(tái)與協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)

有了標(biāo)準(zhǔn)和流程，還應(yīng)設(shè)置相匹配的平臺(tái)。經(jīng)過(guò)走訪和學(xué)習(xí)一批國(guó)內(nèi)知名的設(shè)計(jì)、工程單位，以及若干重大項(xiàng)目后，發(fā)現(xiàn)采用以往的單體項(xiàng)目的協(xié)同平臺(tái)，可能會(huì)出現(xiàn)處理決策滯后，整體協(xié)同進(jìn)度效率受影響的弊端。究其原因，在于各單體的設(shè)計(jì)決策并未通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)執(zhí)行，而在各自單體平臺(tái)中執(zhí)行，導(dǎo)致了溝通執(zhí)行效率的降低，效果不暢。

圖6 后世博BIM 總體實(shí)施流程

項(xiàng)目群工程中，必須要將協(xié)同設(shè)計(jì)工作貫徹到底，推動(dòng)各單體建筑之間的必要協(xié)同，使信息處理與決策交互化、全局化，才能真正實(shí)現(xiàn)最大化協(xié)同的價(jià)值。結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，B 片區(qū)項(xiàng)目群確立基于項(xiàng)目群體協(xié)同的信息集中共享機(jī)制，所有的設(shè)計(jì)、變更修改模型及信息在協(xié)同工作平臺(tái)內(nèi)共享，減少了信息傳遞步驟，通過(guò)信息資源共享提升了信息傳遞效率。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，后世博B 片區(qū)項(xiàng)目總協(xié)同方及各主要參與單位采用了項(xiàng)目群協(xié)同管理平臺(tái)，設(shè)計(jì)單位采用GIS 與BIM 相結(jié)合的項(xiàng)目群協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，并將兩者進(jìn)行了有機(jī)集合。

4.2.1 協(xié)同管理平臺(tái)

后世博B 片區(qū)央企總部項(xiàng)目群參與方眾多，包括十幾家業(yè)主、十幾家設(shè)計(jì)單位、施工承包單位、監(jiān)理公司、供應(yīng)商等等。以往各參與方在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中往往采用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)溝通方式，不僅增大了開(kāi)銷(xiāo)，提高了成本，而且也無(wú)法保證溝通信息內(nèi)容的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

為了確實(shí)掌握項(xiàng)目的需求，上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)信息中心數(shù)字化技術(shù)研究咨詢(xún)部通過(guò)向各單體業(yè)主發(fā)放了數(shù)十份《項(xiàng)目群BIM 技術(shù)應(yīng)用調(diào)查問(wèn)卷》(圖7)，實(shí)施了長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的需求調(diào)研。經(jīng)過(guò)對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析和梳理，反映各參與方對(duì)協(xié)同管理平臺(tái)的需求主要集中在:

1)實(shí)時(shí)集成:集中化存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)項(xiàng)目參與方的BIM 資料，文件變更文檔修改實(shí)時(shí)更新，將功能規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、分析模擬、施工規(guī)劃、施工管理、設(shè)備采購(gòu)管理等各階段的應(yīng)用集成并接入數(shù)據(jù)中心。

2)工程目錄與流程管理:根據(jù)不同的業(yè)務(wù)范圍和工作職責(zé)，制定工作文檔編碼和目錄架構(gòu)，方便項(xiàng)目資料的發(fā)布和各專(zhuān)業(yè)、各部門(mén)間的設(shè)計(jì)配合。工作流的管理，對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)工作流程進(jìn)行規(guī)范，保證各個(gè)流程成果可控。

3)安全訪問(wèn)控制:區(qū)分不同文件的訪問(wèn)及管理權(quán)限，保障信息內(nèi)容的安全存儲(chǔ)和訪問(wèn)。在數(shù)據(jù)與操作的管理上，將數(shù)據(jù)層與操作層分離，集中存儲(chǔ)分散的工程內(nèi)容信息，保證可控制性和安全性。

經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比篩選，最終選擇了ProjectWise 平臺(tái)作為項(xiàng)目群管理平臺(tái)，主要用于信息交流溝通，決策處理。協(xié)同管理平臺(tái)把項(xiàng)目周期中各個(gè)參與方集成在一個(gè)統(tǒng)一的工作平臺(tái)上，改變了傳統(tǒng)的分散的交流模式，實(shí)現(xiàn)信息的集中存儲(chǔ)與訪問(wèn)，從而縮短項(xiàng)目的周期時(shí)間，增強(qiáng)了信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，提高了各參與方協(xié)同工作的效率。協(xié)同管理平臺(tái)主要應(yīng)用成果如下:

1)管理項(xiàng)目過(guò)程中各種設(shè)計(jì)文件

設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的軟件眾多，產(chǎn)生了各種格式的文件，這些文件之間還存在的復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這些關(guān)系也是動(dòng)態(tài)發(fā)生變化的，通過(guò)協(xié)同管理平臺(tái)良好地控制工程設(shè)計(jì)文件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并自動(dòng)維護(hù)這些關(guān)系的變化，減少了設(shè)計(jì)人員的工作量。

圖7 項(xiàng)目區(qū)BIM 技術(shù)應(yīng)用調(diào)查問(wèn)卷

圖8 項(xiàng)目文檔預(yù)覽

圖9 項(xiàng)目文檔安全控制

2)項(xiàng)目異地分布式存儲(chǔ)

由于參與方眾多，分布于上海、北京、廣州等地。協(xié)同管理平將各參與方工作的內(nèi)容進(jìn)行分布式存儲(chǔ)管理，通過(guò)本地緩存技術(shù)，保證了對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的統(tǒng)一控制，也提高了異地協(xié)同工作的效率。

3)全方位的發(fā)布圖檔

協(xié)同管理平臺(tái)后端采用Publisher 發(fā)布引擎，可以動(dòng)態(tài)地將設(shè)計(jì)文件、辦公常用格式的管理文件以及光柵影像文件發(fā)布出來(lái)，設(shè)計(jì)文件發(fā)布后完全保留原始文件中的各種矢量信息、圖層以及參考關(guān)系，充分保證了信息的完整性。項(xiàng)目參與方不需要再安裝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件，就可以直接通過(guò)瀏覽器來(lái)查看項(xiàng)目中的各種文件，簡(jiǎn)單快捷，也節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)部分專(zhuān)業(yè)軟件的成本。

4)安全訪問(wèn)控制

工程項(xiàng)目參與方眾多，如何保證信息內(nèi)容的安全存儲(chǔ)和訪問(wèn)至關(guān)重要。協(xié)同管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)層與操作層分離，收集了分散的工程內(nèi)容信息，采用了集中統(tǒng)一存儲(chǔ)的方式，加強(qiáng)了可控制性和安全性。

對(duì)于用戶(hù)訪問(wèn)，采用了用戶(hù)級(jí)、對(duì)象級(jí)和功能級(jí)等三種方式進(jìn)行控制。用戶(hù)需要使用用戶(hù)名稱(chēng)和密碼登錄系統(tǒng)，按照預(yù)先分配的權(quán)限，訪問(wèn)相應(yīng)的目錄和文件，這樣保證了適當(dāng)?shù)娜四軌蛟谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)間訪問(wèn)到適當(dāng)?shù)男畔⒌倪m當(dāng)?shù)陌姹尽?/p>

5)工作流程管理

在協(xié)同管理平臺(tái)中，制定了本項(xiàng)目的工作流程和流程中的各個(gè)狀態(tài)，并且賦予用戶(hù)在各個(gè)狀態(tài)的訪問(wèn)權(quán)限。當(dāng)使用工作流程時(shí)，文件可以在各個(gè)狀態(tài)之間串行流動(dòng)到某個(gè)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)具有權(quán)限的人員就可以訪問(wèn)文件內(nèi)容。通過(guò)工作流的管理，可以更加規(guī)范設(shè)計(jì)工作流程，保證各狀態(tài)的安全訪問(wèn)。

6)內(nèi)部消息溝通

協(xié)同管理平臺(tái)用戶(hù)之間通過(guò)消息系統(tǒng)相互發(fā)送內(nèi)部郵件，通知對(duì)方設(shè)計(jì)變更、版本更新或者項(xiàng)目會(huì)議等事項(xiàng)。

7)設(shè)計(jì)工作日志

協(xié)同管理平臺(tái)自動(dòng)記錄所有用戶(hù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括用戶(hù)名稱(chēng)，操作動(dòng)作，操作時(shí)間以及用戶(hù)附加的注釋信息。這些過(guò)程的記錄，是設(shè)計(jì)質(zhì)量管理的重要組成部分。

4.2.2 三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)

僅有協(xié)同管理平臺(tái)不能夠滿(mǎn)足協(xié)同設(shè)計(jì)的全部需求。鑒于工程的特點(diǎn)，我們采用了GIS 與BIM相結(jié)合作為協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)巨大地下空間和高密度建筑群的設(shè)計(jì)工作。同時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)各設(shè)計(jì)單位的BIM 幾何數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行集成管理，達(dá)到高效統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)總體規(guī)劃與單體相統(tǒng)一。

經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比篩選，最終選擇了Autodesk 360、Infraworks 和Revit 等數(shù)種BIM軟件作為三維協(xié)同設(shè)計(jì)工具。各設(shè)計(jì)單位將BIM設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存貯在PW 協(xié)同管理平臺(tái)上，并通過(guò)AIW 將模型數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)與協(xié)同管理平臺(tái)的結(jié)合(圖10)。通過(guò)平臺(tái)與各方信息實(shí)時(shí)交互，動(dòng)態(tài)獲取項(xiàng)目實(shí)時(shí)更新信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工程進(jìn)展跟蹤的動(dòng)態(tài)同步。AIW 可以鏈接Revit 生成的RVT 文件，實(shí)現(xiàn)BIM、GIS 平臺(tái)互補(bǔ)協(xié)作(圖11)。

三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)AIW 的數(shù)據(jù)庫(kù)中將單體建設(shè)總平面圖、土地利用平面圖、道路豎向規(guī)劃融入一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，將各項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)(層數(shù)、建筑高度、總建筑面積、綠地面積等)進(jìn)行整合，滿(mǎn)足規(guī)劃設(shè)計(jì)分析的數(shù)據(jù)需要。從宏觀和微觀上，確保項(xiàng)目群的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到保證，提升設(shè)計(jì)品質(zhì)，規(guī)避項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)(圖12)。

圖10 協(xié)同管理平臺(tái)與設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)對(duì)接

圖11 三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)工作原理

圖12 三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)AIW 截圖

4.3 超大項(xiàng)目群性能模擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)

性能化分析不能脫離周邊環(huán)境，孤立地對(duì)單體進(jìn)行研究。在宏觀環(huán)境及外力影響下，單體項(xiàng)目勢(shì)必會(huì)存在不確定性干擾，性能分析就是一個(gè)典型的例子。常規(guī)性能分析多以項(xiàng)目單體為主，難免會(huì)出現(xiàn)分析結(jié)果偏誤，導(dǎo)致顧此失彼，缺乏系統(tǒng)性、宏觀性。

此外，傳統(tǒng)測(cè)繪方法難以獲得準(zhǔn)確的周邊環(huán)境數(shù)據(jù)。在本項(xiàng)目中通過(guò)BIM 與GIS 技術(shù)相結(jié)合，精確地再現(xiàn)了整個(gè)世博片區(qū)的地理信息和建筑群，包括建筑、公共設(shè)施、道路、水體等為性能模擬提供了前提條件(圖13)。

項(xiàng)目群的集群性能仿真分析，避免了單體分析局限性的同時(shí)，提升了項(xiàng)目群性能仿真分析的可靠度，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有效手段，為項(xiàng)目群的整體性能參數(shù)提升提供可靠保障。性能模擬方面實(shí)施了日照、抗風(fēng)、抗震、交通、疏散、節(jié)能、環(huán)境影響分析等。隨著設(shè)計(jì)不斷深化，三維模型數(shù)據(jù)也越加豐富。分析遵循從群體到單體，再?gòu)膯误w到群體的邏輯，通過(guò)設(shè)計(jì)—分析—再設(shè)計(jì)的流程形成了交互式性能化優(yōu)化設(shè)計(jì)，真正意義上優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，提高了設(shè)計(jì)的品質(zhì)(圖14)。為全園區(qū)實(shí)現(xiàn)二星以上的綠色建筑的目標(biāo)，提供了有力技術(shù)支持。

4.4 公共地下空間三維協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)與應(yīng)用

世博會(huì)地區(qū)會(huì)展及其商務(wù)區(qū)B 片區(qū)地下空間的開(kāi)發(fā)貫徹了四統(tǒng)一的基本原則，即“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一管理”。將地下空間開(kāi)發(fā)利用與城市建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、市政交通設(shè)施、城市抗災(zāi)救災(zāi)和人防工程建設(shè)相結(jié)合。因此，控制各地塊地下空間設(shè)施規(guī)模、開(kāi)發(fā)層數(shù)，地下空間的布局以及與軌道交通的對(duì)接接口、預(yù)留通道、公共設(shè)施的設(shè)計(jì)就變得十分重要。

圖13 性能模擬模型關(guān)系圖

圖14 性能模擬及工作模式

圖15 設(shè)計(jì)導(dǎo)則及統(tǒng)一技術(shù)措施目錄

圖16 公共地下空間三維協(xié)同設(shè)計(jì)

以往項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，單體項(xiàng)目受限于平臺(tái)及技術(shù)手段，在設(shè)計(jì)協(xié)同上無(wú)法達(dá)到完全一致，在坐標(biāo)、專(zhuān)業(yè)及功能方面的協(xié)同上，均可能會(huì)存在異步的問(wèn)題。坐標(biāo)異步，可能造成不同項(xiàng)目的地下空間交接區(qū)域出現(xiàn)較大的誤差，亦可能影響市政管線(xiàn)布置;各專(zhuān)業(yè)溝通不足和疏忽，則可能會(huì)造成地下空間之間可能的設(shè)備管線(xiàn)沖突、功能空間流線(xiàn)未達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)全三維協(xié)同設(shè)計(jì)，可以有效避免沖突，并提升復(fù)雜地下空間的工作效率。

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)作為項(xiàng)目的總控方，通過(guò)編制B 片區(qū)《設(shè)計(jì)導(dǎo)則及統(tǒng)一技術(shù)措施》(圖15)，制定了統(tǒng)一的技術(shù)措施，并借助三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)核查，可確保坐標(biāo)系、控制線(xiàn)的精準(zhǔn)一致。通過(guò)統(tǒng)一規(guī)范項(xiàng)目群各單體的協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，保障超大項(xiàng)目群公共地下空間之間的流暢協(xié)同，規(guī)避了共地下空間的可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)。

而在全三維協(xié)同設(shè)計(jì)的環(huán)境下，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專(zhuān)業(yè)在同一環(huán)境下協(xié)同工作，提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的協(xié)同水平。而項(xiàng)目群的集群設(shè)計(jì)協(xié)同，在復(fù)雜的公共地下空間的協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，有效解決了不同項(xiàng)目之間專(zhuān)業(yè)協(xié)同的不同步問(wèn)題。對(duì)于公共地下空間的設(shè)備管線(xiàn)以及地下市政管網(wǎng)來(lái)說(shuō)，集群的協(xié)同設(shè)計(jì)能有效保證建筑群設(shè)備管線(xiàn)與市政管線(xiàn)的完美對(duì)接，避免了項(xiàng)目施工過(guò)程中出現(xiàn)二次調(diào)整的情況?？梢哉f(shuō)，借助于三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)充分發(fā)揮地下空間資源開(kāi)發(fā)利用，帶來(lái)了顯著的成效(圖15)。

4.5 超大項(xiàng)目群工程量與造價(jià)數(shù)據(jù)共享

傳統(tǒng)模式中，造價(jià)預(yù)算員通過(guò)二維圖紙進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，計(jì)算方法復(fù)雜且繁瑣。BIM 基于三維模型，能夠過(guò)快速生成各種量化數(shù)據(jù)。圖形與信息數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，方案調(diào)整時(shí)，數(shù)據(jù)自動(dòng)更新，可大幅提高效率。

在本項(xiàng)目中，將BIM 與造價(jià)預(yù)算規(guī)則進(jìn)行結(jié)合，使其符合現(xiàn)有算量規(guī)范。技術(shù)順利實(shí)施得益于:(1)周全的BIM 模型深度標(biāo)準(zhǔn)，使得構(gòu)件組成與材質(zhì)設(shè)置與規(guī)范一致;(2)成熟的經(jīng)驗(yàn)，按工程量與造價(jià)統(tǒng)計(jì)規(guī)則進(jìn)行體積扣減，確保工程量的準(zhǔn)確性。

通過(guò)反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，BIM 統(tǒng)計(jì)結(jié)果非常接近傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果，差距基本上控制在2%～4% 以?xún)?nèi)。得益于三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)和協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工程量造價(jià)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)接軌，管理人員根據(jù)權(quán)限通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程隨時(shí)隨地根據(jù)樓號(hào)、時(shí)間、工序、區(qū)域等多個(gè)維度查詢(xún)項(xiàng)目的工程量、造價(jià)數(shù)據(jù)信息，使材料計(jì)劃、成本核算、資源調(diào)配計(jì)劃、產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)等方面及時(shí)準(zhǔn)確的獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

世博B 片區(qū)項(xiàng)目中，各設(shè)計(jì)工作參與方在統(tǒng)一的協(xié)同設(shè)計(jì)工作平臺(tái)上展開(kāi)工作，保證了項(xiàng)目群設(shè)計(jì)工作的同步性、準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性。為優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，突破了以往孤立的單體項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式，使得BIM 的協(xié)同、整合的理念并未僅僅停留在紙面上，而是真正落到了實(shí)處，較好的平衡了項(xiàng)目群設(shè)計(jì)過(guò)程中的進(jìn)度、質(zhì)量和造價(jià)三大重要問(wèn)題。

實(shí)踐證明，三維協(xié)同設(shè)計(jì)在超大項(xiàng)目中，更能充分體現(xiàn)其先天優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)后世博B 片區(qū)央企總部項(xiàng)目的工程項(xiàng)目投資節(jié)約5%，建設(shè)周期縮短5%，將設(shè)計(jì)和施工中的錯(cuò)、漏、碰、缺、返工等造成的浪費(fèi)減少80%以上的總目標(biāo)，起到至關(guān)重要的作用。

致謝:本文在寫(xiě)作過(guò)程中得到華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司陸揚(yáng)、張曉菲等專(zhuān)家的大力協(xié)助。在此表示誠(chéng)摯謝意。

［1］《后上海世博B 片區(qū)央企總部區(qū)BIM 工作手冊(cè)》，2013.

［2］張曉菲.探討基于BIM 的設(shè)計(jì)階段的流程優(yōu)化.工業(yè)建筑，2013，07:154-158.

［3］張洋.基于BIM 的建筑工程信息集成與管理研究.清華大學(xué)博士論文，2009.

［4］張洋.基于BIM 的工程項(xiàng)目集成化建設(shè)理論及關(guān)鍵問(wèn)題研究.同濟(jì)大學(xué)博士論文，2010.

［5］王凱.BIM 與傳統(tǒng)CAAD 在室內(nèi)方案設(shè)計(jì)中的對(duì)比研究，2011.

［6］王凱.國(guó)外BIM 標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(1):6-11.