李　卓　俞　侃　龍黎霞

(上海陸道工程設(shè)計(jì)管理股份有限公司，上海　200333)

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BIM技術(shù)在異形建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)探討
——以海南文昌月亮灣酒店為例

李卓俞侃龍黎霞

(上海陸道工程設(shè)計(jì)管理股份有限公司，上海200333)

本文回顧了海南文昌月亮灣酒店的建筑方案設(shè)計(jì)過(guò)程，以相對(duì)復(fù)雜的異形建筑設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，探討如何應(yīng)用BIM技術(shù)突破原有二維設(shè)計(jì)方式局限，在精準(zhǔn)、高效的三維技術(shù)幫助下，優(yōu)化設(shè)計(jì)工作流程和各專(zhuān)業(yè)協(xié)同，獲得對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量和成本的更好把控。在介紹BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)心得體會(huì)的同時(shí)，反思現(xiàn)階段設(shè)計(jì)院推行BIM過(guò)程中遇到的實(shí)際困難，探尋解決之道。

BIM技術(shù)； 異形建筑； 推行困難

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.05

1　引言

工程建設(shè)行業(yè)信息化技術(shù)是未來(lái)大趨勢(shì)，不僅僅意味著建筑行業(yè)內(nèi)的技術(shù)革命，更上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。根據(jù)住建部意見(jiàn)：“到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用?！盵1]這一戰(zhàn)略對(duì)設(shè)計(jì)、管理、生產(chǎn)、施工全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級(jí)提出嚴(yán)峻考驗(yàn)，各相關(guān)企業(yè)必須告別粗放型、高增長(zhǎng)時(shí)代，面對(duì)行業(yè)周期下行的“新常態(tài)”尋求突破點(diǎn)。而B(niǎo)IM被認(rèn)為“是建筑全生命期的紐帶和建筑行業(yè)發(fā)展、提升的助力，是推動(dòng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然方向?！盵2]陸道工程設(shè)計(jì)管理股份有限公司在國(guó)內(nèi)率先采用建筑信息模型(BIM)設(shè)計(jì)，將BIM上升至企業(yè)生存的技術(shù)核心層面，專(zhuān)注于BIM與設(shè)計(jì)一體化。在企業(yè)內(nèi)部成立“BIM設(shè)計(jì)中心”，確保為項(xiàng)目提供可持續(xù)的服務(wù)支持。本公司已在中國(guó)金融信息中心、世茂北外灘總部大廈、河南鄭州亞新廣場(chǎng)、山東濟(jì)寧第一醫(yī)院、上海思言小學(xué)、上海松江納米魔幻城公寓等20多個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)，從企業(yè)層面在BIM技術(shù)的推廣方面進(jìn)行了不懈探索，為設(shè)計(jì)階段的提質(zhì)增效積累了經(jīng)驗(yàn)。

“BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)?！盵3]BIM的這些特點(diǎn)對(duì)于建筑造型規(guī)則、平立面較為標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)明的工程項(xiàng)目具有明顯優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在建模更加迅速、修改直觀即時(shí)、出圖便捷。而海南文昌月亮灣酒店屬于曲線(xiàn)不規(guī)則造型，功能相對(duì)復(fù)雜。本文將結(jié)合該實(shí)際項(xiàng)目，探討如何通過(guò)BIM可視化信息模型，提高各參與方的參與度，解決復(fù)雜形體、協(xié)同設(shè)計(jì)、精細(xì)化設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題，利用BIM更好地協(xié)助甲方對(duì)設(shè)計(jì)決策發(fā)揮作用。

2　BIM技術(shù)在月亮灣酒店的應(yīng)用

2.1總體設(shè)計(jì)

圖1　海南月亮灣總平面圖

月亮灣酒店位于海南文昌，東臨浩瀚南海，西靠昌灑鎮(zhèn)，南接銅鼓嶺月亮灣?；乜偯娣e90 933m2，本項(xiàng)目為五星級(jí)酒店，建筑面積34 500m2(圖1)。共設(shè)客房標(biāo)準(zhǔn)間258間。酒店建筑坐落在兩個(gè)不同標(biāo)高的臺(tái)地上，地上12層，地下2層。建筑總高度66.6m。方案設(shè)計(jì)充分挖掘“月亮”元素，并結(jié)合海島、愛(ài)情等浪漫主題，確定了傾斜式月牙形方案，使酒店成為環(huán)境中的標(biāo)志性景觀。這也成為該項(xiàng)目最大的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)與難點(diǎn)(圖2)。

圖2　概念方案階段效果圖

月亮灣酒店月牙異型形體，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)層，其屋面定位、功能布局、流線(xiàn)設(shè)計(jì)、消防疏散相當(dāng)復(fù)雜。在概念設(shè)計(jì)階段，使用的是CAD、Sketchup、3DMax等常規(guī)軟件。為了更好地滿(mǎn)足業(yè)主要求，做到快速反應(yīng)，從方案設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，我們使用了信息互相關(guān)聯(lián)的Revit作為輔助工具。整體設(shè)計(jì)需要綜合權(quán)衡建筑平面、立面造型、結(jié)構(gòu)體系、機(jī)電設(shè)備等各種因素，不能也無(wú)法如傳統(tǒng)模式一樣——平面布局與立面外皮分開(kāi)設(shè)計(jì)、各專(zhuān)業(yè)依序分別進(jìn)行。這個(gè)項(xiàng)目對(duì)前期控制、流程安排、協(xié)同作業(yè)提出了很高要求。尤其重要的一點(diǎn)是，該項(xiàng)目由于業(yè)主的項(xiàng)目定位、投資控制發(fā)生變化，方案進(jìn)行了多次調(diào)整，這其間，BIM輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮了重要作用(圖3)。

圖3　方案調(diào)整后效果圖

2.2平面及交通設(shè)計(jì)

在平面設(shè)計(jì)中，為增加客房數(shù)采用了雙邊客房。由于平面呈放射狀，在滿(mǎn)足最小處面寬的情況下，經(jīng)過(guò)推敲，決定采用“單跨2+3”模式，即面海處設(shè)置2間，背海處設(shè)置3間。這種處理方式不但讓客房數(shù)量大幅增加，同時(shí)也使扇形房間對(duì)住客的體驗(yàn)影響降到最小(圖4)。

依據(jù)高層酒店疏散距離規(guī)范，各層盡端客房按15m控制。月亮灣退臺(tái)式的建筑主體不可避免地會(huì)增加樓梯數(shù)量及交通面積。通過(guò)Revit輔助，垂直交通上下對(duì)應(yīng)、將交通核減至最少、，可以迅速判斷每層客房的疏散距離是否滿(mǎn)足規(guī)范要求(圖5、6)。

圖4　客房單元平面圖

圖5　四層客房平面圖圖

圖6　垂直交通示意圖

2.3立面設(shè)計(jì)及屋頂設(shè)計(jì)

月亮灣酒店立面設(shè)計(jì)為現(xiàn)代簡(jiǎn)潔風(fēng)格，凸出橫向線(xiàn)條，公共部分以玻璃幕墻為主，客房部分也無(wú)多余附加，面?？头烤坝^浴缸處為落地玻璃，可使酒店更好地融入環(huán)境(圖7)。

圖7　月亮灣酒店?yáng)|立面圖

月亮造型的屋頂是該酒店的標(biāo)志特色，屋脊及屋檐的空間定位為工作重點(diǎn)。如果該應(yīng)用傳統(tǒng)工作模式，各類(lèi)視圖互相割裂，建筑師很難保證圖紙信息的吻合性，而且立、剖面需要重新繪制，繁瑣、低效，無(wú)法保證設(shè)計(jì)精度和效率。而在REVIT建模過(guò)程中，屋頂設(shè)計(jì)高程點(diǎn)的邏輯關(guān)系嘗試過(guò)幾套函數(shù)方案比選，包括等差數(shù)列、拋物線(xiàn)等，但設(shè)置完以后造型都不太理想。最后通過(guò)逆向思維，脫離月牙造型，把屋頂想象成空間弧線(xiàn)，然后以柱網(wǎng)交點(diǎn)取得高程點(diǎn)數(shù)值。在Revit中可應(yīng)用“樓板修改子圖元”功能為每一個(gè)點(diǎn)定義高程。由于Revit信息相互關(guān)聯(lián)，在三維、平、立、剖各類(lèi)視圖中均可實(shí)時(shí)查看屋頂修改的變化情況，為弧線(xiàn)方案比選提供了極大的便利(圖8)。

2.4結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的密切配合

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)一開(kāi)始就介入到建模過(guò)程中。海南文昌抗震設(shè)防烈度為8度，且為臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)，基本風(fēng)壓0.85kN·m-12。酒店為不規(guī)則弧形、展開(kāi)面寬近200m，抗震、抗風(fēng)存在難度，這給結(jié)構(gòu)計(jì)算帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)師建議，在弧長(zhǎng)1/3的位置挖空，一方面可使走道更加通透，增加通風(fēng)效果，另一方面成為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的變形縫處理。這樣，結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度分為3個(gè)區(qū)段設(shè)抗震縫斷開(kāi)，低區(qū)為框架結(jié)構(gòu)； 中區(qū)和高區(qū)為框剪結(jié)構(gòu)； 屋面為輕鋼結(jié)構(gòu)。整體以地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端，基礎(chǔ)形式采用樁筏基礎(chǔ)，確保了結(jié)構(gòu)合理性與安全性(圖9)。

圖8　月亮造型屋面建模示意圖

圖9　月亮灣酒店剖面圖

2.5機(jī)電專(zhuān)業(yè)的多次調(diào)整

本項(xiàng)目最初方案采用中央空調(diào)系統(tǒng)，冷源來(lái)自地下二層冷凍機(jī)房的制冷機(jī)組，冷卻塔設(shè)置在主樓屋頂。熱源來(lái)自地下一層鍋爐房?jī)?nèi)的全預(yù)混真空熱水機(jī)組?？头繀^(qū)采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)，可同時(shí)制冷供熱。后來(lái)應(yīng)甲方控制成本的要求，取消室內(nèi)游泳池、取消地下室冷凍機(jī)房、中央空調(diào)系統(tǒng)改為VRV系統(tǒng)，我方相應(yīng)地進(jìn)行了平面和立面上的調(diào)整。在BIM的幫助下做到了快速應(yīng)對(duì)(圖10)。

圖10　客房VRV空調(diào)圖

3　BIM在異形建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

如果說(shuō)BIM在建模方面具有可視化的精確、直觀優(yōu)勢(shì)，其更鮮明的優(yōu)勢(shì)是體現(xiàn)在設(shè)計(jì)修改、協(xié)同作業(yè)方面。而且，在與甲方溝通過(guò)程中，BIM模型的所見(jiàn)即所得、工程量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能得到甲方的高度認(rèn)可，對(duì)其有效、快速?zèng)Q策起到了很好作用。

3.1直觀精確，三維可視

圖紙可快速、清晰表達(dá)，立剖面圖自動(dòng)生成，只需簡(jiǎn)單添加標(biāo)注即可使用。房間自帶顏色信息，并跟隨房間名稱(chēng)變化而變化，通過(guò)顏色可清晰表達(dá)設(shè)計(jì)意圖、平面分區(qū)等內(nèi)容，并且完全省略了傳統(tǒng)Photoshop填色工序，效率倍增。利用REVIT模型生成漫游動(dòng)畫(huà)，幫助業(yè)主直觀把握整體造型。還跳過(guò)3DMAX建模環(huán)節(jié)，將FBX格式模型提供給效果圖公司進(jìn)行后期渲染。讓模型公司建立精確的沙盤(pán)模型，都有效節(jié)約了成本和時(shí)間(圖11)。

圖11　沙盤(pán)模型

3.2信息關(guān)聯(lián)，一改全改

海南月亮灣項(xiàng)目為非線(xiàn)性造型、空間復(fù)雜，二維技術(shù)幾乎無(wú)法準(zhǔn)確定位成型。而且CAD平立剖等圖紙互相分離，無(wú)法應(yīng)對(duì)多次反復(fù)的修改，不可避免地產(chǎn)生各種錯(cuò)漏碰缺。在REVIT模型中，所見(jiàn)即所得，信息關(guān)聯(lián)，一改全改，極大地節(jié)省了人力與時(shí)間成本。我們配合甲方要求進(jìn)行了多次修改調(diào)整，如：宴會(huì)廳由原來(lái)的800m2縮到400m2、減少休閑娛樂(lè)區(qū)面積、壓縮后勤區(qū)域面積、調(diào)整地下車(chē)庫(kù)位置、調(diào)整客房總數(shù)……如果沒(méi)有REVIT輔助設(shè)計(jì)的話(huà)，其修改難度、時(shí)間成本是設(shè)計(jì)公司難以想象更難以承受的(圖12)。

圖12　地下二層平面圖前后方案調(diào)整對(duì)比

3.3數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)

BIM技術(shù)不僅可通過(guò)三維協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與模型建構(gòu)，還可以便捷地獲得精確的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工程量等指標(biāo)。Revit模型中每層平面邊界發(fā)生變化后，明細(xì)表中也會(huì)自動(dòng)調(diào)整數(shù)值，極大地方便了建筑師、業(yè)主控制建筑規(guī)模和成本。后期還可以生成材料用量表，銜接概預(yù)算專(zhuān)業(yè)，增強(qiáng)概預(yù)算可信度。

3.4多專(zhuān)業(yè)、多軟件協(xié)同

由于Revit模型空間直觀可視，建筑建模與結(jié)構(gòu)建模同時(shí)進(jìn)行，可以隨時(shí)觀察曲線(xiàn)、三角形空間的高度是否滿(mǎn)足使用要求。最后以Naviswork軟件對(duì)總裝模型進(jìn)行了漫游、動(dòng)畫(huà)模擬、碰撞檢查等分析。方便各專(zhuān)業(yè)開(kāi)展性能分析和審閱，對(duì)建筑方案進(jìn)行優(yōu)化，平衡合理性與造價(jià)，協(xié)助業(yè)主進(jìn)行決策。

4　BIM推行中的困擾

盡管公司BIM設(shè)計(jì)中心成立之初試圖“以BIM全專(zhuān)業(yè)施工圖設(shè)計(jì)(建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣)為目標(biāo)”并致力于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在提升效率、減少錯(cuò)誤率、加強(qiáng)設(shè)計(jì)質(zhì)量方面取得明顯進(jìn)展，但總體而言，摸索過(guò)程中也遇到諸多困擾。

4.1本土化標(biāo)準(zhǔn)不成熟

二維CAD尚存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問(wèn)題，三維BIM的標(biāo)準(zhǔn)牽扯面更為繁雜。線(xiàn)型粗細(xì)、文字大小，尤其是族數(shù)量匱乏、制作繁復(fù)、工作量極大?，F(xiàn)行BIM技術(shù)軟件能力有限、不同功能成熟度不同，各專(zhuān)業(yè)、上下游之間的數(shù)據(jù)傳遞不全，即使本企業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員也存在協(xié)調(diào)難度。

4.2施工圖深度和精度不足

受軟件性能限制，異形建筑用Revit尚難以獨(dú)立完成施工圖設(shè)計(jì)。如對(duì)異形建筑節(jié)點(diǎn)而言，雖然可通過(guò)剖切三維模型獲得精確的結(jié)構(gòu)、建筑尺寸，但還需要輔以二維繪圖修正來(lái)補(bǔ)充表現(xiàn)構(gòu)造特征。因此，在施工圖編制深度、節(jié)點(diǎn)詳圖精度方面直接影響出圖效率。

4.3工作流程轉(zhuǎn)變加大前期工作量

BIM設(shè)計(jì)思維在一定程度上突破了以往的設(shè)計(jì)流程，許多后端工作必須前置。如結(jié)構(gòu)梁柱規(guī)格、機(jī)電管線(xiàn)位置、高度等，甚至在方案階段就要統(tǒng)籌考慮。但由于部門(mén)分割、利益不明，存在組織協(xié)調(diào)上的難度。

4.4人才、組織和制度層面的困擾

一方面是設(shè)計(jì)周期短、業(yè)主頻繁修改、公司追求利益，一方面是BIM投入成本較高，軟硬件要求高、了解BIM全流程的技術(shù)人員匱乏，而業(yè)主雖然能意識(shí)到BIM的好處，但一般只把BIM當(dāng)做輔助性成果，并不愿意為BIM花錢(qián)買(mǎi)單。從公司層面來(lái)說(shuō)，完成任務(wù)、保證產(chǎn)值是第一位的，目前設(shè)計(jì)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)分配機(jī)制混亂而滯后。投資BIM短期難見(jiàn)效益，勢(shì)必造成BIM推行舉步維艱。

因此，人才匱乏、標(biāo)準(zhǔn)不成熟、制度不配套、組織難協(xié)調(diào)，這幾點(diǎn)成為BIM在設(shè)計(jì)院普及推廣的最大阻力，有業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)師指出：“BIM在國(guó)內(nèi)的規(guī)?；七M(jìn)依舊困難，與國(guó)外先進(jìn)水平的差距有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)?！盵4]BIM的發(fā)展從近期看不容樂(lè)觀，

5　結(jié)語(yǔ)

在建筑行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)計(jì)是龍頭。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)建筑行業(yè)參與各方互相割裂，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中各專(zhuān)業(yè)也互相脫節(jié)，造成效率低下、頻繁變更、質(zhì)量不高、浪費(fèi)嚴(yán)重等現(xiàn)象，BIM技術(shù)在中國(guó)的強(qiáng)力性推行和指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)志著市場(chǎng)日趨理性、規(guī)范。上海市要求從2017年起，投資額1億元以上或單體建筑面積2萬(wàn)m2以上的政府投資工程、大型公共建筑、市重大工程等工程，全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用[5]。BIM技術(shù)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)院必須逾越的一道門(mén)檻，當(dāng)今，投資BIM已不是企業(yè)的可選項(xiàng)，而是必選項(xiàng)。

面對(duì)行業(yè)大趨勢(shì)和BIM推進(jìn)的實(shí)際困難，專(zhuān)家給出“聚合信息，為我所用”[6]的思路。海南文昌月亮灣酒店的BIM應(yīng)用正符合這一思路，從解決局部問(wèn)題到整合相關(guān)資源，以務(wù)實(shí)的方法增進(jìn)項(xiàng)目落地性。市場(chǎng)需求決定了設(shè)計(jì)院的發(fā)展走向，政府推廣帶給設(shè)計(jì)院轉(zhuǎn)型的外部驅(qū)動(dòng)。作為設(shè)計(jì)師和領(lǐng)導(dǎo)層，從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)走向BIM，從白轉(zhuǎn)藍(lán)、無(wú)紙化設(shè)計(jì)、三維審圖到數(shù)字化交付，需要在技術(shù)、理念和機(jī)制上逐漸轉(zhuǎn)變適應(yīng)，主動(dòng)迎接挑戰(zhàn)。風(fēng)物長(zhǎng)宜放眼量，BIM對(duì)于設(shè)計(jì)公司的技術(shù)轉(zhuǎn)型、競(jìng)爭(zhēng)力升級(jí)，具有不可忽視的重要意義。

[1]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)的通知[S].2015.

[2]李文娟.BIM—建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然方向.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化[J].2015(10)：12.

[3]王東，毛亮.BIM 在非線(xiàn)性建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2013(12)：173.

[4]吳吉明.建筑信息模型系統(tǒng)(BIM)的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技術(shù).2011，3(3)：46-52.

[5]上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和管理委員會(huì).關(guān)于在本市推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)的通知[滬府辦發(fā)(2014)58號(hào)].2014.

[6]黃強(qiáng).論BIM[M].2016.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

Superiorities of BIM Technology in Irregular-shaped Architecture Design——A Case Study of Moonbay Hotel in Wenchang，Hainan

Li Zhuo，Yu Kan， Long Lixia

(DAOEngineeringDesign&ManagementCo.，Ltd.，Shanghai200333，China)

This article reviewes the design of Moonbay Hotel in Wenchang, Hainan.Using a relatively complex irregular-shaped architecture as an example，it is reported here the experience of application of BIM technology to overcome limitations of the original 2D design and to optimize the design work and coordination of all specialties.With assistance of accurate and highly effective 3D technology，it is possible to achieve better management on project schedule，quality and cost.The excise aims at finding solutions to the difficult problems when applying BIM technology in institutes.

BIM Technology; Irregular-shaped Architecture; Difficulties in Popularization

李卓 (1969-)，女，碩士，一級(jí)注冊(cè)建筑師、注冊(cè)規(guī)劃師。主要研究方向：建筑設(shè)計(jì)、旅游規(guī)劃、BIM技術(shù)應(yīng)用；
俞侃(1984-)，男，碩士。主要研究方向：建筑設(shè)計(jì)、建筑智能化、BIM技術(shù)研發(fā)；
龍黎霞(1977-)，女，碩士。主要研究方向：建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理、BIM技術(shù)應(yīng)用。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0027-06