魏欣

一、項(xiàng)目介紹與策劃

南航武漢機(jī)場(chǎng)南工作區(qū)綜合保障樓工程是中國南方航空股份有限公司湖北分公司投資建設(shè)的綜合辦公出勤樓，主要功能內(nèi)容包含綜合辦公、空勤出勤、空勤餐廳等。擬建于武漢天河機(jī)場(chǎng)三期南工作區(qū)，總用地面積28363m2。本建筑地上九層，局部十層，地下一層，建筑總高度43.1m，建筑面積5.2萬m2。

為了提升項(xiàng)目品質(zhì)，加強(qiáng)管控，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段實(shí)行全專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員直接在BIM軟件中做設(shè)計(jì)，而非CAD設(shè)計(jì)后BIM翻模。

首先制定BIM實(shí)施規(guī)劃，在項(xiàng)目各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與設(shè)計(jì)一體化，將BIM標(biāo)準(zhǔn)完整準(zhǔn)確地傳遞到施工階段（圖1）。

圖1 BIM實(shí)施構(gòu)架

建立本項(xiàng)目BIM統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，幫助甲方管理項(xiàng)目BIM數(shù)據(jù)，同時(shí)為甲方提供BIM基本應(yīng)用培訓(xùn)。

二、BIM的精細(xì)化設(shè)計(jì)

1.三維地形

使用Civil3D構(gòu)建整體場(chǎng)地原始模型及設(shè)計(jì)模型，通過不同標(biāo)高設(shè)置挖填方方案，快速獲取土方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，獲得優(yōu)化方案，輸出場(chǎng)地至Revit，通過對(duì)比最終確定建筑地坪標(biāo)高以及場(chǎng)地坡度。

2.3D可視化

通過BIM技術(shù)各個(gè)角度展現(xiàn)建筑的3D造型，有多種顯示形式，便于造型推敲。可利用BIM360云渲染技術(shù)，通過BIM模型可以方便快捷地得到各個(gè)部位的效果圖，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的可視化，方便比對(duì)設(shè)計(jì)與實(shí)施效果。

3.建模規(guī)則

以真實(shí)“建造”的方式搭建和組織模型，使BIM模型從設(shè)計(jì)及深化設(shè)計(jì)階段順利延續(xù)至施工階段。以現(xiàn)行建設(shè)工程程序中的分項(xiàng)分部工程對(duì)模型進(jìn)行劃分（圖2），方便施工企業(yè)在后續(xù)的管理中能對(duì)模型進(jìn)行有效的分拆，向各分包單位發(fā)放。

圖2 建模規(guī)則1

圖3 建模規(guī)則2

結(jié)構(gòu)專業(yè)建立鋼結(jié)構(gòu)屋面的鋼梁及水平支撐模型，建筑專業(yè)建立C型次檁條及找坡、保溫層，建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)建模分工明確（圖4）。

圖4 建模規(guī)則3

樓板、外墻、內(nèi)墻等建筑構(gòu)件嚴(yán)格按照做法表分別建立族文件，模型存儲(chǔ)的信息更加精準(zhǔn)、真實(shí)。

4.地下室設(shè)計(jì)

地下室管綜原則是：重點(diǎn)布置設(shè)備用房集中的走廊區(qū)域，水管分層排布以及最后確定橋架的標(biāo)高。如水泵房（圖5）利用REVIT系列軟件進(jìn)行三維管線建模，通過管線碰撞檢測(cè)，快速查找出模型中的碰撞點(diǎn)，將二維圖形中不易察覺的碰撞問題在三維中解決。在Navisworks中漫游，進(jìn)行碰撞檢查，并做出審閱記號(hào)以便修改。 通過管線碰撞檢測(cè)，解決錯(cuò)、漏、碰、缺問題，為項(xiàng)目帶來經(jīng)濟(jì)和時(shí)間效益。

圖5 水泵房整合模型

本項(xiàng)目地下室功能分戰(zhàn)時(shí)、平時(shí)兩種狀態(tài)，使用“設(shè)計(jì)選項(xiàng)”功能可實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)模型中實(shí)施兩種方案。通過切換設(shè)計(jì)選項(xiàng)狀態(tài)，可在“平時(shí)”狀態(tài)中完成車庫的設(shè)計(jì)，在“戰(zhàn)時(shí)”狀態(tài)中完成人防的設(shè)計(jì)（圖6）。使用設(shè)計(jì)選項(xiàng)時(shí)，鏈接的建筑模型必須也要采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。設(shè)計(jì)選項(xiàng)還可應(yīng)用于方案比選。

圖6 地下室戰(zhàn)時(shí)BIM模型

5.設(shè)計(jì)優(yōu)化

在墻身詳圖中增加三維節(jié)點(diǎn)圖，使二維與三維對(duì)照，提升墻身節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)程度及項(xiàng)目的可控性。對(duì)于構(gòu)造比較復(fù)雜的位置，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化，充分發(fā)揮BIM的優(yōu)勢(shì)，使作品更加的精細(xì)。

6.精裝修設(shè)計(jì)

裝修專業(yè)利用BIM技術(shù)在大跨度復(fù)雜的會(huì)議廳通過與結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)的密切配合，將吊頂定在合理的高度，同時(shí)結(jié)合聲學(xué)設(shè)計(jì)，使會(huì)議廳既實(shí)用又美觀。客房?jī)H室內(nèi)入口處及衛(wèi)生間內(nèi)部做吊頂，提升住宿部分的居住感受。結(jié)合機(jī)電管綜，將吊頂高度做到極致，使空間經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

7.幕墻深化設(shè)計(jì)

使用參數(shù)化軟件優(yōu)化幕墻設(shè)計(jì)，主入口的幕墻采用系統(tǒng)小單元組件，不同面板材料的有機(jī)組合，外形融合多種幾何形態(tài)，立面虛實(shí)對(duì)比，現(xiàn)代感強(qiáng)。

石材裝飾柱與節(jié)能窗采用2D+3D相結(jié)合設(shè)計(jì)放樣，做到設(shè)計(jì)模型與施工上墻后效果一致。不同平面的玻璃板塊安裝，通過參數(shù)化軟件科學(xué)分格排序，達(dá)到板塊模數(shù)統(tǒng)一，效果最佳。

三、BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)

1.BIM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建立結(jié)構(gòu)初步模型，導(dǎo)入計(jì)算分析軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。協(xié)同中進(jìn)行的結(jié)構(gòu)調(diào)整，均在計(jì)算軟件中修改并同步。在Revit平臺(tái)下繪制施工圖。由Revit結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出得到計(jì)算模型。計(jì)算模型中作出的修改，通過接口軟件同步到Revit模型。通過二次開發(fā)的插件，基于結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的信息，生成細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（圖7）。

圖7 BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.BIM的機(jī)電設(shè)計(jì)

給排水、電氣、暖通專業(yè)通過鏈接的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)間可視化協(xié)同設(shè)計(jì)，將機(jī)電專業(yè)管線設(shè)置材質(zhì)與顏色，通過專業(yè)間協(xié)同，考慮管線交叉往復(fù)、檢修、支架等空間需求，優(yōu)化管線排布以提升層高凈高，使空間得到充分合理利用，既滿足設(shè)備需求如設(shè)備房（圖8），也能兼顧美觀并給用戶以更高的空間體驗(yàn)如出勤樓走道（圖9）。

圖8 地下室設(shè)備房典型剖面

圖9 出勤樓走道典型剖面

利用BIM的強(qiáng)大統(tǒng)計(jì)功能，我們可以生成詳盡的機(jī)電材料明細(xì)表，在成本估算中追蹤造價(jià)的變化。BIM的材料統(tǒng)計(jì)功能方便、準(zhǔn)確、清晰，能有力地提高成本管理質(zhì)量，與傳統(tǒng)算量方式進(jìn)行對(duì)比，預(yù)算成本差別可控制在2%以內(nèi)。

3.出圖應(yīng)用

Revit軟件出施工圖即BIM模型的二維化表達(dá)，模型與圖紙一致，各專業(yè)出圖率為：建筑95%，機(jī)電70%，結(jié)構(gòu)65%。

四、綠色建筑與拓展應(yīng)用

1.綠色建筑

將BIM模型導(dǎo)入綠建軟件，進(jìn)行室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬優(yōu)化分析（圖10），保證建筑室內(nèi)空氣新鮮度及其周圍風(fēng)環(huán)境的舒適性。進(jìn)行自然采光模擬分析，選擇最優(yōu)的遮陽構(gòu)件布置形式和玻璃幕墻的選型，減少直射光影響，使室內(nèi)照明效果最優(yōu)。對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行噪聲模擬分析，在建筑場(chǎng)地周圍設(shè)置了綠化及構(gòu)造物等聲學(xué)屏障，使建筑滿足一類聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)采用太陽能供熱和太陽能光伏的可再生能源措施，有效降低了建筑的總能耗。本項(xiàng)目可達(dá)到綠色建筑三星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖10 室外風(fēng)環(huán)境效果

2.海綿城市

在場(chǎng)地生態(tài)設(shè)計(jì)方面通過屋頂綠化、透水鋪裝、生態(tài)停車場(chǎng)、下凹式綠地等措施來整合各類植物，進(jìn)行引導(dǎo)、收集、過濾和滲透雨水徑流，形成系統(tǒng)性的海綿型建筑場(chǎng)地雨水組織形式（圖11）。

圖11 海綿城市

通過海綿設(shè)施的作用，使場(chǎng)地開發(fā)后的水文特征接近開發(fā)前，年徑流總量控制率達(dá)到75%。有效緩解城市內(nèi)澇，面源污染能消減70%，雨水資源化利用率達(dá)到65%。

3.疏散模擬

利用Pathfinder軟件對(duì)9層大會(huì)議室疏散模擬計(jì)算，驗(yàn)證人員疏散至安全出口的時(shí)間能夠滿足規(guī)范要求。

五、結(jié)語

在南航武漢機(jī)場(chǎng)南工作區(qū)綜合保障樓項(xiàng)目中，通過BIM技術(shù)，進(jìn)行各專業(yè)的協(xié)作，將主體設(shè)計(jì)、幕墻、景觀、室內(nèi)裝飾、燈光等統(tǒng)籌到一起，形成一個(gè)緊密的合作團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)。我們以“建造”的方式搭建和組織模型，而非以現(xiàn)行通用的“出圖”的方式建模，使BIM模型從設(shè)計(jì)及深化設(shè)計(jì)階段順利延續(xù)至施工階段。

BIM技術(shù)的精細(xì)化設(shè)計(jì)提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)、錯(cuò)漏檢查，同時(shí)降低施工階段可能存在的返工風(fēng)險(xiǎn)，最終實(shí)現(xiàn)提升項(xiàng)目整體品質(zhì)、節(jié)約成本、控制工期的目標(biāo)。