閆文凱 劉濟瑀 黃偉華 哈 歆 張弋丹 楊烜峰

(中國建筑科學(xué)研究院建筑設(shè)計院BIM工程設(shè)計中心，北京100013)

1 工程概況

酒泉城市博物館位于甘肅省酒泉市盤旋西路與世紀大道交匯處，結(jié)構(gòu)形式主要為鋼框架-鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。地上3層，局部有地下室，基礎(chǔ)形式為樁基加防水板基礎(chǔ)。本項目總建筑面積17 400m2，建筑主體東西寬105m，南北長72m，建筑地上三層，地下一層，集中式布局，構(gòu)圖簡潔、緊湊。如圖1、2所示。

圖1 酒泉城市博物館俯視圖

圖2 酒泉城市博物館夜景圖

豪放樸拙。立面設(shè)計強調(diào)北方地區(qū)城市的莊重、嚴肅、質(zhì)樸、渾厚的建筑氣質(zhì)，四角方正、結(jié)實，中央設(shè)兩層通高柱廊，形成強烈的秩序感和節(jié)奏感，具有宏大的氣勢和新古典主義風(fēng)格。

2 基于BIM的可視化與協(xié)同設(shè)計

酒泉是建郡于大漢時代的古城，城市博物館的立面設(shè)計盡量以一種現(xiàn)代的手法來表達這種歷史的關(guān)聯(lián)，在比例形態(tài)上追求漢唐建筑的神韻，設(shè)計中保留中國漢唐建筑的柱廊以及輕盈深遠的挑檐，整體感覺氣勢宏偉、嚴整開朗，布局大氣恢弘，結(jié)構(gòu)

此次博物館項目，我院在承接方案、二維施工圖任務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計師在已有BIM技術(shù)和平臺用ArchiCAD做建筑全套設(shè)計與搭建結(jié)構(gòu)模型，項目前期方案調(diào)整頻繁，一方面需要設(shè)計師對三維設(shè)計流程有較強的理解，另一方面還對軟件操作熟練度有較高要求。整體模型按照建筑構(gòu)件類型劃分，分為“立面造型-平面布局-鋼結(jié)構(gòu)”三個工作區(qū)域來協(xié)同工作。相比較前一個項目，設(shè)計師對作品的把控、軟件的操作更加游刃有余，“同專業(yè)人員在同一個模型分區(qū)段工作，不同專業(yè)人員在同一個模型基礎(chǔ)上工作”的工作模式已經(jīng)得到大家的廣泛認可。如圖3、4 所示。

基于BIM三維設(shè)計，使得建筑師的設(shè)計意圖在二維施工圖出圖任務(wù)與三維設(shè)計效果之間找到了平衡點，在不斷修改的過程中，模型效果不斷變好，圖紙質(zhì)量也在“無意中”顯著提高。雖然在剛接觸BIM技術(shù)時，這個階段設(shè)計時間被拉長，工作效率看起來不高，但在后期處理與實際出圖時，BIM設(shè)計的優(yōu)勢就非常明顯了，包括這次項目中的工程量統(tǒng)計工作，比如門窗表數(shù)量、材料做法表，都是由軟件自行完成，為設(shè)計師解決了一個老問題。如圖5、6所示。

圖6 樓地面工料統(tǒng)計

在博物館項目中，機電設(shè)計的要求不同于普通民用建筑，對水暖電各專業(yè)的設(shè)計條件更加嚴格，對管線位置的設(shè)計要求更精準。在此項目初設(shè)階段，BIM設(shè)計師按照系統(tǒng)劃分為水、暖、電三個專業(yè)，各專業(yè)人員開始在同一個三維空間中搭建管道設(shè)備模型，其中發(fā)現(xiàn)的問題遠比平面圖表示出來的要多很多，由于要考慮標高問題，三維模型的信息顯然更多，設(shè)計人員需要隨時溝通，及時查看自己設(shè)計建立的模型有沒有與其他專業(yè)模型發(fā)生碰撞，記錄下來并商議解決辦法，在施工圖深化階段對這些碰撞點進行修改，盡量避免施工過程中變更的發(fā)生。如圖7-10所示。

圖7 建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合模型(首層大堂上空)

3 基于BIM模型的性能分析

相比之前的項目，我們此次采用相對專業(yè)的Ecotect軟件進行能耗分析，為設(shè)計師提供更多的能耗數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，輔助設(shè)計方案調(diào)整。從ArchiCAD中導(dǎo)出IFC文件，Ecotect讀取后有少量構(gòu)件需要調(diào)整，此功能完全基于BIM技術(shù)運用優(yōu)勢，省去設(shè)計師很多時間與精力，使其對建筑能耗有更精準的數(shù)據(jù)把控并為進一步推敲深化設(shè)計提供分析數(shù)據(jù)。

項目中對MEP模型的建立要求更高，建模完成后，專業(yè)人員按照軸線分布對各層模型進行碰撞檢查工作，并且進行記錄與修改建議，見圖11、12。

圖11 日照分析

雖然通過碰撞分析，并不能解決所有的管線碰撞問題，但可以為設(shè)計師提供一個發(fā)現(xiàn)問題的機會，找出管線密集區(qū)域可能存在的隱患，提醒深化設(shè)計和施工人員注意此類關(guān)鍵部位，避免很多不必要的現(xiàn)場問題及變更的發(fā)生。

疏散模型的建立，根據(jù)已經(jīng)導(dǎo)入的三維模型進行必要的分析，確定出在緊急情況下建筑內(nèi)人員的疏散方案，也就是說當有緊急情況發(fā)生時，建筑內(nèi)的人員應(yīng)該按照就近找到合理的安全疏散出口進行疏散，此時要考慮到在建筑內(nèi)的疏散指示下使人員合理的按照引導(dǎo)方向進行緊急疏散。如圖13、14、15。

4 基于BIM模型的概算分析

工程量計算是編制工程預(yù)算的基礎(chǔ)工作，具有工作量較大、繁瑣、費時、細致等特點，約占編制整份工程預(yù)算工作量的50% ～70%，而且其精確度和快慢程度將直接影響預(yù)算的質(zhì)量與速度。此項目中我們嘗試改進工程量計算方法，提高模型傳接質(zhì)量，減輕概預(yù)算人員的工作量。

圖12 二層區(qū)域碰撞分析

經(jīng)過3D工程算量模型(圖16)，可在后期預(yù)算軟件中進行工程量的計價工作。通過此次驗證，增加了設(shè)計師的模型建立標準理念，單從一個環(huán)節(jié)上看工作量增加不少，但從設(shè)計院以及我們BIM設(shè)計優(yōu)勢來講產(chǎn)生的作用是非常積極的。

圖16 算量模型承接

5 總結(jié)

BIM在全程可視化設(shè)計中起到了重要作用，同時建筑耗能分析、碰撞分析等都對建筑設(shè)計起到設(shè)計優(yōu)化作用，通過模型利于更好的溝通，還可實現(xiàn)不同專業(yè)之間的交互式聯(lián)絡(luò)方式。設(shè)計階段與概算階段的BIM技術(shù)應(yīng)用是本項目的亮點，通過更深入的研究與應(yīng)用，基本摸索出在數(shù)據(jù)銜接這一環(huán)節(jié)應(yīng)該注意的問題，上下游模型細度和要求等細節(jié)。

希望在下個項目的應(yīng)用中這一技術(shù)能夠更加成熟，通過軟件之間的配合，達到“費用與模型”聯(lián)動，所有用BIM平臺進行設(shè)計的項目，可以實現(xiàn)設(shè)計與成本控制的實時協(xié)同，為建設(shè)方施工方提供詳細豐富的工程管理依據(jù)。

[1]馬智亮.《BIM技術(shù)及其在我國的應(yīng)用問題和對策》.2010，5(10).

[2]全國造價工程師執(zhí)業(yè)資格考試培訓(xùn)中心教材編審中心.《建設(shè)工程技術(shù)與計量》.中國計劃出版社.2004

[3]廖天平.《建筑工程造價管理》.重慶大學(xué).2003

[4]沈潔，戴望炎，錢昆潤.《建筑工程定額與預(yù)算》.東南大學(xué)出版社.2002

[5]趙豐東，喬淵，馮蕾，楊威，馬振珠.《北京市綠色建筑評價技術(shù)指南》.中國建材工業(yè)出版社，2013.04

[6]王冬松，楊國平.《建筑對象數(shù)字化定義》.中國標準出版社.2007，11