廣東省第二建筑工程有限公司，廣東 汕頭 515071

1 工程概況

該工程為一類高層公共建筑，建筑設計規(guī)模等級為大型。該項目為1棟辦公樓，有地下3層、地上23層，建筑高度為98.40m，總建筑面積約21570.23m2，框筒結(jié)構(gòu)。建筑設計使用年限為50年。

2 專業(yè)協(xié)同配合思路

基于BIM平臺的數(shù)字化協(xié)同工作平臺，進行建筑全專業(yè)設計、建筑成本管理控制與全壽命周期過程管控。在設計-施工協(xié)同分析的管控過程中各個專業(yè)相互配合，又相互制約，形成了有效而及時的反饋機制。設計-施工協(xié)同分析思路如圖1所示。

圖1 設計-施工協(xié)同分析思路

3 建筑方案設計

3.1 建筑設計

建筑方案設計在一定程度上決定了整個工程設計的大致輪廓，影響著施工圖設計、結(jié)構(gòu)設計乃至機電設計，是工程項目的基礎和前提。建筑設計前期，利用BIM軟件的三維可視化功能，對建筑的整體結(jié)構(gòu)進行全方位的認識是BIM在設計階段最重要的應用點。同時，通過BIM技術的仿真模擬，幫助建筑師對建筑場地有一定的了解，有助于方案的構(gòu)思。BIM技術可以對建筑功能空間進行模擬，驗證凈空高度、尺寸等是否滿足設備設施的要求，使用空間的位置關系是否合理，同時反映出建筑成本、利用率、項目復雜程度等信息。該工程建筑存在錯層的狀況，第20層為層高6m的報告廳，其余部分層高為4.2m，其爆炸分析如圖2所示。21層留出一部分作為露臺，提供了良好的休閑洽談空間。露臺部分為了保留建筑完整性，在內(nèi)部有空間高差的情況利用玻璃幕墻將露臺圍住。根據(jù)節(jié)能采光計算軟件對建筑開窗面積進行計算，采取最適窗面積，決定立面造型。

圖2 爆炸分析圖

3.2 綠色建筑

我國《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）將綠色建筑定義為在建筑的全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。該項目在建筑設計的過程中，對地域氣候、周邊環(huán)境等進行分析，配合建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣等專業(yè)的設計，以及通過節(jié)能分析、通風分析、日照分析、暖通分析等對建筑方案進行優(yōu)化設計，降低建筑對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。利用BIM軟件將上訴信息集成三維模型，建造與大自然和諧共處的建筑，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)構(gòu)分析設計

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計模式相比，基于BIM平臺的協(xié)同設計所需要的模型為總體設計模型。結(jié)構(gòu)設計所用的計算分析模型為建筑專業(yè)前期初步設計的建筑模型，其工作主要對結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件進行調(diào)整。為了更好地完成分析設計工作，模型中所需的荷載及邊界條件等均可增添到模型中。后續(xù)計算分析采用有限元軟件進行，最后計算結(jié)果反饋到核心建模軟件中。結(jié)構(gòu)層間位移角計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)層間位移角計算結(jié)果

BIM技術擁有“所見即所得”的技術優(yōu)勢，不僅能夠直觀地了解模型中的物理信息，還能熟知構(gòu)件的非幾何屬性。簡而言之，結(jié)構(gòu)分析模型中包含了大量的非幾何信息，如荷載、工況組合、邊界條件等。在結(jié)構(gòu)分析軟件中建立的模型均為結(jié)構(gòu)分析模型，這樣的模型一般以點、線、面簡化構(gòu)件的具體信息，物理模型的形成就是在分析模型的基礎上賦予其各類信息。

5 機電分析設計

機電設計不僅要協(xié)調(diào)機電各個專業(yè)之間的關系，而且需要協(xié)調(diào)與建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)之間的關系。利用BIM軟件創(chuàng)建可視化三維模型，為不同專業(yè)的設計師提供更為全面的信息，BIM技術將建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)緊密聯(lián)系。工程技術人員可以利用該模型，避免因設計信息的缺失造成損失、返工，還可以進行施工交底?？梢暬S模型既能有效地實現(xiàn)項目動態(tài)管理，又能幫助項目管理人員做出科學合理的決策，提高施工管理水平。結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng)

使用Revit平臺的機電設計中，各專業(yè)的信息可以直接通過鏈接文件提取，對比傳統(tǒng)的機電設計節(jié)省了互提資料的工作量。通過對文件的管理，所有的設備信息和其他專業(yè)提出的信息均可以同步更新至最新的模型中，能夠做到及時更新信息，最終確保模型信息的唯一性和正確性。

管線綜合管理是機電設計中的關鍵核心，其主要基于Revit和Navisworks的聯(lián)合應用。在機電設計過程中，通過三維模型視圖的管線綜合、碰撞檢測的功能，對相同樓層的不同管線生成碰撞檢查報告。

6 成本控制分析及施工管理

造價全過程管控包含了工程建設中的每個環(huán)節(jié)，包括前期對基本建設費用的預算，以及在后期項目實施的全過程的管理、控制和責任邊界的劃分。

該項目的具體施工過程可以通過虛擬仿真來實現(xiàn)，在施工過程中也可提前發(fā)現(xiàn)有可能存在的各種問題。其中，Naviswork實現(xiàn)可視化的施工進度模擬，仿真的過程通過4D（三維模型加項目的發(fā)展時間）仿真、動畫和照片級效果的制作功能來對設計意圖進行演示。施工技術水平可以在模擬仿真的過程中得到不斷的提高。施工成本和時間管理水平可以通過精細化的管理得到提升，也能加強施工過程中決策、控制與優(yōu)化程序。

7 結(jié)論

該項目在BIM技術的協(xié)同設計工作模式的基礎之上，進行了工程全壽命周期管控，具有較好的可視化、模擬性、協(xié)同性等優(yōu)點，取得的主要成果如下：（1）通過建筑設計和綠色建筑分析，規(guī)劃建筑造型，保留了建筑完整性，利用BIM軟件將信息集成三維模型，建造與大自然和諧共處的建筑，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。（2）在結(jié)構(gòu)設計過程中，將結(jié)構(gòu)有限元軟件中的分析、計算結(jié)果反饋到核心建模軟件中。當建筑模型發(fā)生變更修改時，結(jié)構(gòu)工程也能進行結(jié)構(gòu)模型的實時修改。（3）利用BIM軟件，施工技術人員獲得了更全面的信息，便于施工技術交底，有效提高了施工管理水平，也可供成本計價使用。（4）使用BIM技術有效提升了施工技術水平和施工成本與時間管理水平，在消除施工隱患和防范施工事故方面有很高的價值。