bim技術(shù)在異形建筑設(shè)計中的優(yōu)勢探討以海南文昌月亮灣酒店為例

1、BIM 技術(shù)在異形建筑設(shè)計中的優(yōu)勢探討以海南文昌月亮灣酒店為例? BIM 技術(shù)在異形建筑設(shè)計中的優(yōu)勢探討以海南文昌月亮灣酒店為例 BIM 技術(shù)在異形建筑設(shè)計中的優(yōu)勢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)計管理股份有限公司，上海200333)【摘要】本文回顧了海南文昌月亮灣酒店的建筑方案設(shè)計過程，以相對復(fù)雜的異形建筑設(shè)計為研究對象， 探討如何應(yīng)用BIM技術(shù)突破原有二維設(shè)計方式局限，在精準(zhǔn)、高效的三維技術(shù)幫助下，優(yōu)化設(shè)計工作流程和各專業(yè)協(xié)同，獲得對項目進度、質(zhì)量和成本的更好把控。在介紹 BIM 技術(shù)輔助設(shè)計心得體會的同時，反思現(xiàn)階段設(shè)計院推行BIM 過程中遇到的實際困難

2、，探尋解決之道。【關(guān)鍵詞】 BIM 技術(shù)； 異形建筑；推行困難【 DOI 】 10.16670/11-5823/tu.2016.04.05 1引言工程建設(shè)行業(yè)信息化技術(shù)是未來大趨勢，不僅僅意味著建筑行業(yè)內(nèi)的技術(shù)革命，更上升到國家戰(zhàn)略層面。根據(jù)住建部意見：“到 2020 年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實現(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。 ”1 這一戰(zhàn)略對設(shè)計、管理、生產(chǎn)、施工全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級提出嚴峻考驗，各相關(guān)企業(yè)必須告別粗放型、高增長時代，面對行業(yè)周期下行的“新常態(tài)”尋求突破點。而BIM 被認為“是建筑全生命期的紐帶和建筑行業(yè)

3、發(fā)展、提升的助力，是推動建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然方向。 ”2 陸道工程設(shè)計管理股份有限公司在國內(nèi)率先采用建筑信息模型 (BIM) 設(shè)計，將 BIM 上升至企業(yè)生存的技術(shù)核心層面， 專注于 BIM 與設(shè)計一體化。 在企業(yè)內(nèi)部成立“ BIM 設(shè)計中心”，確保為項目提供可持續(xù)的服務(wù)支持。本公司已在中國金融信息中心、世茂北外灘總部大廈、河南鄭州亞新廣場、山東濟寧第一醫(yī)院、上海思言小學(xué)、上海松江納米魔幻城公寓等20 多個重點項目中應(yīng)用BIM 技術(shù)，從企業(yè)層面在BIM 技術(shù)的推廣方面進行了不懈探索，為設(shè)計階段的提質(zhì)增效積累了經(jīng)驗。“ BIM 是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建

4、立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。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?！?BIM 的這些特點對于建筑造型規(guī)則、 平立面較為標(biāo)準(zhǔn)、 結(jié)構(gòu)體系簡明的工程項目具有明顯優(yōu)勢，體現(xiàn)在建模更加迅速、修改直觀即時、出圖便捷。而海南文昌月亮灣酒店屬于曲線不規(guī)則造型，功能相對復(fù)雜。本文將結(jié)合該實際項目，探討如何通過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、精細化設(shè)計等方面的問題，利用 BIM 更好地協(xié)助甲方對設(shè)計決策發(fā)揮作用。2BIM技術(shù)在月亮灣酒店的應(yīng)用2.1總體設(shè)計圖 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

5、月亮灣?；乜偯娣e90 933m2，本項目為五星級酒店，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不同標(biāo)高的臺地上，地上12 層，地下 2 層。建筑總高度66.6m。方案設(shè)計充分挖掘“月亮”元素，并結(jié)合海島、愛情等浪漫主題，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。這也成為該項目最大的設(shè)計亮點與難點(圖 2)。 圖 2概念方案階段效果圖月亮灣酒店月牙異型形體，沒有標(biāo)準(zhǔn)層，其屋面定位、功能布局、流線設(shè)計、消防疏散相當(dāng)復(fù)雜。在概念設(shè)計階段，使用的是 CAD 、Sketchup、3DMax 等常規(guī)軟件。 為了更好地滿足業(yè)主要求，做到快速反應(yīng)，從方案

6、設(shè)計階段開始，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)計需要綜合權(quán)衡建筑平面、 立面造型、 結(jié)構(gòu)體系、 機電設(shè)備等各種因素，不能也無法如傳統(tǒng)模式一樣平面布局與立面外皮分開設(shè)計、各專業(yè)依序分別進行。這個項目對前期控制、流程安排、協(xié)同作業(yè)提出了很高要求。尤其重要的一點是，該項目由于業(yè)主的項目定位、投資控制發(fā)生變化，方案進行了多次調(diào)整，這其間， BIM 輔助設(shè)計技術(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)計在平面設(shè)計中，為增加客房數(shù)采用了雙邊客房。 由于平面呈放射狀，在滿足最小處面寬的情況下， 經(jīng)過推敲，決定采用“單跨 2+3”模式，即面海處設(shè)置2

7、 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，同時也使扇形房間對住客的體驗影響降到最小 (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。月亮灣退臺式的建筑主體不可避免地會增加樓梯數(shù)量及交通面積。通過Revit 輔助，垂直交通上下對應(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)計及屋頂設(shè)計月亮灣酒店立面設(shè)計為現(xiàn)代簡潔風(fēng)格，凸出橫向線條，公共部分以玻璃幕墻為主，客房部分也無多余附加，面海客房景觀浴缸處為落地玻璃，可使酒店更好地融入環(huán)境 (圖 7)。 圖 7

8、月亮灣酒店東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。如果該應(yīng)用傳統(tǒng)工作模式，各類視圖互相割裂，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，無法保證設(shè)計精度和效率。而在REVIT 建模過程中，屋頂設(shè)計高程點的邏輯關(guān)系嘗試過幾套函數(shù)方案比選，包括等差數(shù)列、拋物線等，但設(shè)置完以后造型都不太理想。最后通過逆向思維，脫離月牙造型，把屋頂想象成空間弧線，然后以柱網(wǎng)交點取得高程點數(shù)值。在 Revit 中可應(yīng)用“樓板修改子圖元”功能為每一個點定義高程。由于 Revit 信息相互關(guān)聯(lián)，在三維、平、立、剖各類視圖中均可實時查看屋頂修改的變化情況，為弧線方案

9、比選提供了極大的便利(圖8)。2.4結(jié)構(gòu)專業(yè)的密切配合本項目設(shè)計中，結(jié)構(gòu)專業(yè)一開始就介入到建模過程中。海南文昌抗震設(shè)防烈度為8 度，且為臺風(fēng)登陸地區(qū)， 基本風(fēng)壓 0.85kN ·m-12。酒店為不規(guī)則弧形、展開面寬近 200m，抗震、抗風(fēng)存在難度，這給結(jié)構(gòu)計算帶來一定挑戰(zhàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)師建議，在弧長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，另一方面成為超長結(jié)構(gòu)的變形縫處理。這樣，結(jié)構(gòu)總長度分為3 個區(qū)段設(shè)抗震縫斷開，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

10、亮造型屋面建模示意圖圖 9月亮灣酒店剖面圖2.5機電專業(yè)的多次調(diào)整本項目最初方案采用中央空調(diào)系統(tǒng)，冷源來自地下二層冷凍機房的制冷機組，冷卻塔設(shè)置在主樓屋頂。熱源來自地下一層鍋爐房內(nèi)的全預(yù)混真空熱水機組?？头繀^(qū)采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)，可同時制冷供熱。后來應(yīng)甲方控制成本的要求，取消室內(nèi)游泳池、取消地下室冷凍機房、中央空調(diào)系統(tǒng)改為VRV 系統(tǒng)，我方相應(yīng)地進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(圖 10)。 圖10 客房 VRV 空調(diào)圖 3 BIM 在異形建筑設(shè)計中的優(yōu)勢體現(xiàn) 如果說 BIM 在建模方面具有可視化的精確、直觀優(yōu)勢，其更鮮明的優(yōu)勢是體現(xiàn)在設(shè)計修改、協(xié)同作業(yè)方面。而且，在與

11、甲方溝通過程中，BIM 模型的所見即所得、工程量自動統(tǒng)計功能得到甲方的高度認可，對其有效、快速決策起到了很好作用。3.1直觀精確，三維可視圖紙可快速、清晰表達，立剖面圖自動生成，只需簡單添加標(biāo)注即可使用。房間自帶顏色信息，并跟隨房間名稱變化而變化，通過顏色可清晰表達設(shè)計意圖、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 模型生成漫游動畫，幫助業(yè)主直觀把握整體造型。還跳過3DMAX建模環(huán)節(jié)，將 FBX 格式模型提供給效果圖公司進行后期渲染。讓模型公司建立精確的沙盤模型，都有效節(jié)約了成本和時間(圖11)。 圖 11沙盤模型3.2信息關(guān)聯(lián)， 一改全改海南月

12、亮灣項目為非線性造型、空間復(fù)雜，二維技術(shù)幾乎無法準(zhǔn)確定位成型。而且CAD 平立剖等圖紙互相分離，無法應(yīng)對多次反復(fù)的修改， 不可避免地產(chǎn)生各種錯漏碰缺。在 REVIT 模型中，所見即所得，信息關(guān)聯(lián)，一改全改，極大地節(jié)省了人力與時間成本。我們配合甲方要求進行了多次修改調(diào)整，如：宴會廳由原來的800m2 縮到 400m2、減少休閑娛樂區(qū)面積、壓縮后勤區(qū)域面積、調(diào)整地下車庫位置、調(diào)整客房總數(shù),如果沒有 REVIT 輔助設(shè)計的話， 其修改難度、 時間成本是設(shè)計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)整對比3.3數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計BIM 技術(shù)不僅可通過三維協(xié)同平臺進行設(shè)計與模型建

13、構(gòu)，還可以便捷地獲得精確的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)、工程量等指標(biāo)。 Revit 模型中每層平面邊界發(fā)生變化后，明細表中也會自動調(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)算專業(yè)，增強概預(yù)算可信度。3.4多專業(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)建模同時進行，可以隨時觀察曲線、三角形空間的高度是否滿足使用要求。最后以Naviswork 軟件對總裝模型進行了漫游、動畫模擬、碰撞檢查等分析。方便各專業(yè)開展性能分析和審閱，對建筑方案進行優(yōu)化，平衡合理性與造價，協(xié)助業(yè)主進行決策。 4 BIM 推行中的困擾 盡管公司 BIM 設(shè)計中心成立之初試圖“

14、以 BIM 全專業(yè)施工圖設(shè)計 (建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、 暖通、電氣 )為目標(biāo)” 并致力于實現(xiàn)這一目標(biāo)，在提升效率、 減少錯誤率、 加強設(shè)計質(zhì)量方面取得明顯進展，但總體而言，摸索過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)一問題，三維BIM 的標(biāo)準(zhǔn)牽扯面更為繁雜。線型粗細、文字大小，尤其是族數(shù)量匱乏、制作繁復(fù)、 工作量極大。 現(xiàn)行 BIM技術(shù)軟件能力有限、不同功能成熟度不同，各專業(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 尚難以獨立完成施工圖設(shè)計。如對異形建筑節(jié)點而言，雖然可

15、通過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補充表現(xiàn)構(gòu)造特征。因此，在施工圖編制深度、節(jié)點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)計思維在一定程度上突破了以往的設(shè)計流程，許多后端工作必須前置。如結(jié)構(gòu)梁柱規(guī)格、機電管線位置、高度等，甚至在方案階段就要統(tǒng)籌考慮。但由于部門分割、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)主雖然能意識到 BIM 的好處，但一般只把 BIM 當(dāng)

16、做輔助性成果，并不愿意為 BIM 花錢買單。 從公司層面來說， 完成任務(wù)、 保證產(chǎn)值是第一位的，目前設(shè)計收費標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計分配機制混亂而滯后。投資 BIM 短期難見效益， 勢必造成 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)，這幾點成為 BIM 在設(shè)計院普及推廣的最大阻力， 有業(yè)內(nèi)設(shè)計師指出：“ BIM 在國內(nèi)的規(guī)?；七M依舊困難，與國外先進水平的差距有進一步擴大的趨勢。 ”4 BIM 的發(fā)展從近期看不容樂觀， 5 結(jié)語 在建筑行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)計是龍頭。長期以來，中國建筑行業(yè)參與各方互相割裂，設(shè)計環(huán)節(jié)中各專業(yè)也互相脫節(jié)，造成效率低下、頻繁變更、質(zhì)量不高、浪費嚴重等現(xiàn)

17、象， BIM 技術(shù)在中國的強力性推行和指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)志著市場日趨理性、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 m2 以上的政府投資工程、大型公共建筑、市重大工程等工程，全面實現(xiàn)設(shè)計、施工階段 BIM 技術(shù)應(yīng)用 5 。BIM 技術(shù)已經(jīng)成為設(shè)計院必須逾越的一道門檻， 當(dāng)今，投資 BIM 已不是企業(yè)的可選項， 而是必選項。 面對行業(yè)大趨勢和 BIM 推進的實際困難，專家給出“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， 從解決局部問題到整合相關(guān)資源，以務(wù)實的方法增進項目落地性。市場需求決定了設(shè)計院的發(fā)展走向，政府推廣帶給設(shè)計院

18、轉(zhuǎn)型的外部驅(qū)動。作為設(shè)計師和領(lǐng)導(dǎo)層，從傳統(tǒng)設(shè)計走向BIM ，從白轉(zhuǎn)藍、無紙化設(shè)計、三維審圖到數(shù)字化交付，需要在技術(shù)、理念和機制上逐漸轉(zhuǎn)變適應(yīng)，主動迎接挑戰(zhàn)。風(fēng)物長宜放眼量，BIM 對于設(shè)計公司的技術(shù)轉(zhuǎn)型、競爭力升級， 具有不可忽視的重要意義。參考文獻：1 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.關(guān)于印發(fā)推進建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知S.2015. 2 李文娟 .BIM 建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然方向.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化J.2015(10) ：12. 3 王東，毛亮 .BIM在非線性建筑設(shè)計中的應(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

19、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 .關(guān)于在本市推進建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知 滬府辦發(fā) (2014)58 號.2014. 6 黃強 .論 BIMM.2016. 中國建筑工業(yè)出版社 . Superiorities ofBIM Technology in Irregular-shaped Architecture Design ACase Study of Moonbay Hotel in Wenchang ， Hainan Li Zhuo ，Yu Kan ， Long Lixia (DAO Engineering Design &Management Co.， Ltd. ， Shanghai 200333， China) Abstract ：This article reviewes the design of Moonbay Hotel in Wenchang,Hainan.Using a relatively complex irregular-shaped architectureas an example， it is reported here the experience of applicationof BIM technolo