龍沐灣國際旅游度假區(qū)八爪魚酒店的BIM實踐與思考

1、龍沐灣國際旅游度假區(qū)八爪魚酒店的BIM實踐與思考摘要通過龍沐灣凱撒皇宮八爪魚酒店項目的 HYPERLINK / t /2014/0416/_blank BIM設(shè)計實踐，總結(jié)設(shè)計院 HYPERLINK / t /2014/0416/_blank BIM項目實施與協(xié)同經(jīng)驗，探討了當(dāng)下BIM實踐中的參數(shù)化設(shè)計、綠色建筑設(shè)計、BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、施工圖設(shè)計與項目人員配合等實際問題。關(guān)鍵詞超五星濱海度假酒店BIM參數(shù)化設(shè)計綠色建筑結(jié)構(gòu)計算1項目簡介該項目設(shè)計為超五星級酒店，總建筑面積為26.8萬m2，塔樓地上17層，地下2層，客房9層，總建筑高度為85.7m，客房數(shù)目為1 000間。香港華藝設(shè)計顧問（

2、深圳）有限公司為設(shè)計總包，澳大利亞PTW進(jìn)行規(guī)劃方案設(shè)計，擬由美國凱撒皇宮酒店管理公司經(jīng)營管理，酒店功能包括客房、餐飲、商業(yè)、宴會、劇院及游艇碼頭等。八爪魚七星級酒店鳥瞰效果圖八爪魚中心大堂造型取自原住民捕魚用的魚簍，上下部分分別承載了停機(jī)坪、夜總會、酒吧、餐廳和水下餐廳及蜜月套房，水上大堂可供游艇隨意進(jìn)出，就像八爪魚吐出的泡泡，而八爪魚的八個爪在延伸出不同觀景角度的同時，也分別承載了公共區(qū)、客房、會議和劇院等豐富多樣的度假商務(wù)功能。八爪魚酒店夜景效果圖2 BIM在設(shè)計中的典型應(yīng)用與思考2.1 BIM平臺的參數(shù)化設(shè)計數(shù)據(jù)傳遞為解決異形構(gòu)件、曲面體塊難以在深化設(shè)計及成果中精確表達(dá)，方案參數(shù)修改無

3、法實時顯示在BIM設(shè)計模型中的問題，團(tuán)隊嘗試建立一體化的工作平臺。BIM平臺的參數(shù)化建模以禮堂穹頂為例，利用參數(shù)化設(shè)計軟件Rhino&Grasshopper對異形設(shè)計與處理的優(yōu)勢，進(jìn)行方案體量推敲，然后將形體及嵌板信息導(dǎo)出到Excel里作為轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，在Autodesk Revit里通過二次開發(fā)將Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入，自動生成嵌板，完成可視化異形構(gòu)件通過參數(shù)數(shù)據(jù)翻譯的過程。與此同時，建立可視化模型與數(shù)字文件的連接，在方案變動、修改模型的同時，Excel數(shù)據(jù)跟著實時變化，從而鏈接到Autodesk Revit里進(jìn)行模型的同步變動，成功建立雙向工作渠道。BIM平臺的參數(shù)信息實時傳遞Rhino-Gras

4、shopper-Revit主要是維持模型的拓?fù)潢P(guān)系基本不變，通過BIM尺寸修改驅(qū)動模型，改變表達(dá)方式中的參數(shù)值來實現(xiàn)模型的重建，這個過程落實了異形體塊由構(gòu)思到實踐的表達(dá)，并且以雙向即時修正的工作方式拓展了 HYPERLINK / t /2014/0416/_blank BIM技術(shù)協(xié)同工作的外延。以筆者近幾年參數(shù)化設(shè)計實踐與BIM設(shè)計實踐的經(jīng)驗來看，兩者雖然都以“參數(shù)驅(qū)動建筑”為思想核心，都強(qiáng)調(diào)建筑內(nèi)在的邏輯性并包含豐富的可提取數(shù)據(jù)，但偏重于方案前期的參數(shù)化設(shè)計手段，大多運用Grasshopper、Rhinoscript等常見軟件得到方案的設(shè)計數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)目前依然很難無偏差實時傳遞到可用于設(shè)計

5、并擅于后期建造的BIM軟件體系之中。此次關(guān)于Grasshopper模型通過Excel表格以及轉(zhuǎn)換插件與Revit系統(tǒng)的對接應(yīng)用雖然基本達(dá)到了實時修改設(shè)計的要求，但也不甚方便。更重要的是此方法會破壞Revit系統(tǒng)中以族為基本核心單元的信息化模型思路，應(yīng)當(dāng)僅是權(quán)宜之計。華藝BIM團(tuán)隊也對Revit自身的參數(shù)化設(shè)計模塊Dynamo進(jìn)行過長時間測試，Dynamo雖然可以達(dá)到控制與銜接構(gòu)件族的目的，但鑒于軟件自身目前計算器和參數(shù)化設(shè)計手段過少，最后只得在此項目實施過程中放棄。筆者認(rèn)為，隨著類似Dynamo的設(shè)計模塊的不斷發(fā)展完善，基于Revit本身的參數(shù)化設(shè)計方式仍大有可為。通過二次開發(fā)，強(qiáng)調(diào)BIM與參

6、數(shù)化設(shè)計成果中所有數(shù)據(jù)的可提取性，將大大加強(qiáng)信息模型中“信息”的含金量。而利用BIM參數(shù)化軟件控制復(fù)雜的節(jié)點族，從而幫助方案初期的眾多復(fù)雜表皮數(shù)據(jù)傳遞到BIM軟件之中，并最終幫助建筑建成落地，是參數(shù)化設(shè)計與BIM相結(jié)合的發(fā)展方向和實際意義。2.2 BIM綠色設(shè)計的創(chuàng)新2.2.1 BIM能量模型的應(yīng)用方案前期，華藝設(shè)計通過BIM能量模型調(diào)整方案形態(tài)，指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計思路。運用BIM數(shù)據(jù)分析，可以測試不同開窗比及開窗位置對建筑能耗以及采光的影響，通過能量模型測試，調(diào)整八爪魚爪子的擺動角度與客房總圖形態(tài)，選擇最優(yōu)方案。BIM能量模型在涉及客房開窗比及樓板保溫等級的控制設(shè)計中，通過詳實的BIM數(shù)據(jù)測算，結(jié)

7、合當(dāng)?shù)貧夂蚝凸庹窄h(huán)境，在BIM平臺中對天窗系統(tǒng)重新優(yōu)化設(shè)計。通過對比所選方案，了解在多種天窗開窗比以及開窗方式下，建筑能耗、采光的表現(xiàn)，從而制定天窗設(shè)計原則。同時，團(tuán)隊還在BIM平臺內(nèi)建立概念隔熱樓板及概念屋頂，考慮不同屋頂形式與洞口、空間對建筑舒適度的具體影響。在設(shè)計伊始，建筑師運用BIM模型通過設(shè)計酒店公共活動空間的玻璃覆蓋比率，結(jié)合海景觀景需求、空調(diào)能耗、建筑形體進(jìn)行綜合考慮，確定了主體建筑的玻璃使用原則，為方案下一步立面設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。通過對比所選方案，在方案初期考慮概念構(gòu)造設(shè)計，發(fā)揮BIM平臺數(shù)據(jù)優(yōu)勢，提升建筑設(shè)計品質(zhì)。通過此項目可以預(yù)見，BIM能量模型提供的豐富數(shù)據(jù)接口可以作為綠

8、色設(shè)計的統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)平臺，以能量模型為核心的綠色設(shè)計與分析內(nèi)容將大量應(yīng)用于項目前期階段，成為方案中的重要篇章。2.2.2BIM噪聲分析解決設(shè)計需求基地緊鄰高檔別墅區(qū)，按照城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)，以居住為主的一類區(qū)域，白晝噪聲標(biāo)準(zhǔn)為55dB，夜間噪聲標(biāo)準(zhǔn)為45dB。現(xiàn)代高級民用直升機(jī)的全機(jī)升阻比達(dá)到6.6，振動水平降到0.05g，噪聲水平小于95dB，最大速度可達(dá)到350km/h，由此酒店旅游直升機(jī)的飛行噪音成為居民生活一大隱患，故華藝設(shè)計運用BIM平臺幫助確定停機(jī)坪直升機(jī)的飛行路徑。根據(jù)點聲源衰減計算公式得出結(jié)論為滿足別墅區(qū)良好聲環(huán)境，直升機(jī)與別墅的直線距離應(yīng)滿足：白晝200m，夜間300m。直

9、升機(jī)噪音計算直升機(jī)噪音分析將別墅區(qū)Autodesk Revit模型導(dǎo)出DFX格式文件，導(dǎo)入噪聲模擬軟件，將劃定的禁飛邊界作為線性噪聲廊道，以直升機(jī)最大噪音進(jìn)行模擬，其結(jié)果滿足城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)對居住建筑聲環(huán)境的要求，從而確定了直升機(jī)禁飛區(qū)與建議停機(jī)路徑。2.3 BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用2.3.1圖紙模型、物理模型、計算模型三位一體的設(shè)計方式BIM作為一種革命性的嶄新設(shè)計方法，其設(shè)計理念完全不同于傳統(tǒng)的AutoCAD設(shè)計模式，傳統(tǒng)設(shè)計方法圖紙與計算模型完全不相關(guān)，需通過工程師校核其一致性，而Revit完全讓三個模型融為一體，物理模型、計算模型、視圖和圖紙均是同一信息系統(tǒng)的組成部分，如對模型進(jìn)行

10、修改，圖紙也自動進(jìn)行相應(yīng)的修改。華藝設(shè)計摒棄了傳統(tǒng)PKPM的計算方法，采用中國國家相關(guān)政府部門認(rèn)可、符合中國設(shè)計規(guī)范的歐美結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分析，所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及荷載均在Revit中輸入，待 Revit模型圖紙模型、物理模型、計算模型完成后，通過標(biāo)準(zhǔn)計算數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入至結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算，如有需要再對計算模型進(jìn)行相應(yīng)的修改，以滿足中國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求，經(jīng)過修改后的計算模型可再導(dǎo)回Autodesk Revit中，此舉可避免對模型進(jìn)行重復(fù)的二次修改，且保證分析模型與Revit模型的絕對一致性，徹底避免了常規(guī)設(shè)計中因人為因素導(dǎo)致的圖紙和計算模型不一致，大大提高了設(shè)計效率。BIM在結(jié)構(gòu)

11、設(shè)計中的應(yīng)用2.3.2運用BIM實現(xiàn)階段性設(shè)計傳統(tǒng)的設(shè)計方法無法表示出工程設(shè)計的不同階段，即便做到也很容易使圖紙混亂不清難以理解，華藝設(shè)計運用BIM的階段設(shè)計參數(shù)化功能，通過對設(shè)計階段的參數(shù)設(shè)定及視圖模板參數(shù)的設(shè)定，定義出不同的設(shè)計階段，使其產(chǎn)生不同的設(shè)計圖紙，極大地方便了各方對不同設(shè)計階段的理解，提高了設(shè)計質(zhì)量，節(jié)省了設(shè)計時間。BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計的生成2.3.3運用BIM實現(xiàn)設(shè)計方案的比較通常的設(shè)計過程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師常對建筑的某一部分有不同的設(shè)計構(gòu)思，但如想把不同的設(shè)計構(gòu)思表現(xiàn)在同一張設(shè)計圖紙上則極為困難。華藝設(shè)計運用BIM模型進(jìn)行方案比較，把局部不同的設(shè)計方案表現(xiàn)在同一個模型中，使得建

12、筑師、工程師與甲方得以方便地比較不同的設(shè)計方案，從而選出最優(yōu)者，特別是在設(shè)計的初始階段對于BIM這項功能的使用，使得設(shè)計人員與甲方的溝通更加順暢。結(jié)構(gòu)選型分析2.3.4混凝土平法施工圖在Revit中的實現(xiàn)不同于歐美國家的梁表、柱表的混凝土構(gòu)件表示方法，中國采用的是獨創(chuàng)的混凝土結(jié)構(gòu)平法表示法，因Revit本身對平法表示有軟件架構(gòu)性的缺陷，平法表達(dá)一直是Revit結(jié)構(gòu)應(yīng)用的一個難點，華藝結(jié)構(gòu)工程師巧妙地通過共享參數(shù)與內(nèi)置構(gòu)件參數(shù)實現(xiàn)了Revit施工圖的平法標(biāo)注，使得BIM結(jié)構(gòu)出圖得以大規(guī)模運用。結(jié)構(gòu)混凝土板配筋過程圖結(jié)構(gòu)混凝土梁配筋過程圖2.3.5建立BIM特種構(gòu)件庫與復(fù)雜節(jié)點庫工程中有很多特殊的

13、梁、柱構(gòu)件，例如疊合柱、異形梁等，這些都是Revit標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫中所沒有的，華藝設(shè)計通過創(chuàng)建特殊的參數(shù)化梁、柱族，并且使之與計算軟件相結(jié)合，完全解決了這些特殊構(gòu)件在建模、圖紙表達(dá)、結(jié)構(gòu)計算中出現(xiàn)的問題，為將來進(jìn)行更加復(fù)雜的項目設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。長久以來，無論中國還是歐美國家的設(shè)計師，對于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點詳圖的表示均使用二維的表示方法，客戶和施工單位無法直觀地看到節(jié)點的真實樣式，我們通過運用Revit三維的參數(shù)化族的創(chuàng)建，在計算機(jī)中真實地表示出復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點，相關(guān)人員可看到節(jié)點各個角度的樣式，了解節(jié)點的空間形式及組裝方法，為施工方提供了直觀的三維視圖施工參照工具。固結(jié)節(jié)點三維詳圖主次梁搭接和開洞

14、2.4機(jī)電BIM設(shè)計的探索與思考2.4.1關(guān)于傳統(tǒng)機(jī)電表達(dá)的探討在使用 HYPERLINK / t /2014/0416/_blank BIM技術(shù)進(jìn)行八爪魚項目設(shè)計的過程中，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)電各專業(yè)遇到的阻力是最大的，主要問題在于設(shè)計和制圖方式的巨大差異，這也導(dǎo)致很多新晉BIM設(shè)計者抱怨BIM軟件設(shè)計效率低，在接觸一段時間后又選擇回到原來的路子上去。誠然，目前市面上的BIM軟件其功能、易用性及本地化等方面都有很多值得改進(jìn)的地方，但我們不妨從自身的設(shè)計角度來思考一下這個問題，BIM僅僅是換一個軟件的事么？事實上隨著近年來BIM軟件的不斷發(fā)展完善，其建模效率已經(jīng)越來越高了，而影響機(jī)電專業(yè)設(shè)計效率的主要就

15、是把建好的模型轉(zhuǎn)化為圖紙的這個階段（例如改線型、添標(biāo)注、設(shè)圖層等工作）。以管線綜合為例，各專業(yè)建好模型后，得到結(jié)果如下圖所示。BIM機(jī)電基礎(chǔ)平面如果按照傳統(tǒng)的制圖標(biāo)準(zhǔn)，我們需要把雙線管道改成單線顯示、更改線型、調(diào)整間距美化圖面、注釋標(biāo)注、設(shè)置圖層等，不但工作量大，且現(xiàn)有BIM軟件不能很好地支持，最終導(dǎo)致出圖效率大大降低。但這些是必須的么？傳統(tǒng)制圖標(biāo)準(zhǔn)中，管道單線顯示是因為原先很難根據(jù)不同管徑用雙線繪制；美化圖面是因為原先平面圖是表達(dá)管線空間關(guān)系的主要依據(jù)（十分復(fù)雜的情況下會畫剖面，不但工作量大且和平面往往不完全對應(yīng)），管線過密甚至上下重疊的話則無法判斷；設(shè)置圖層是因為原先各種圖形本身并沒有屬性

16、，需要靠圖層賦予其意義并加以區(qū)分管理。BIM技術(shù)出現(xiàn)后，這些問題都可以輕易解決。由于帶有管徑等信息，雙線顯示自然可得；由于剖面、三維視圖可隨時在任何需要的位置生成，管線重疊的時候只需要輔以剖面和三維視圖，空間關(guān)系便清晰明了；關(guān)于圖層，若不導(dǎo)出CAD的dwg文件，甚至都可以不需要了，我們可以通過構(gòu)件各種自帶的屬性去分類管理。這樣進(jìn)行簡單標(biāo)注后，可以直接生成如下圖所示的管線綜合圖，不但工作量大大減少，且更易于施工人員理解設(shè)計意圖。BIM機(jī)電平面表達(dá)探討綜上，BIM不僅僅是換一個軟件的事，更重要的是應(yīng)改變我們的設(shè)計方式，當(dāng)然這需要設(shè)計、審圖標(biāo)準(zhǔn)以及法律法規(guī)的共同努力。針對八爪魚項目，通過與甲方的溝通

17、和嘗試，為了配合審查與出圖需要，我們最終還是迎合了傳統(tǒng)出圖表達(dá)方式，但是這仍不失為一次有意義的探索，也是筆者覺得BIM將會極大改變業(yè)界設(shè)計面貌的原因之一。2.4.2實戰(zhàn)之后再談BIM管線綜合理論上BIM可以解決管線間、管線和建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的所有碰撞問題，但實際操作起來（特別是像八爪魚這樣的超大型項目）動輒一個平層，幾千條大小碰撞錯誤，修改的工作量是巨大且耗費心力的。因此日常設(shè)計中，需要考慮全部碰撞問題是否都有解決的必要性。事實上，通過與現(xiàn)場施工組織人員的溝通，可以知道大多數(shù)支管和細(xì)部的碰撞在施工階段，工作人員都能夠輕松地協(xié)調(diào)圖面錯誤，由此可得到許多設(shè)計院階段BIM的實用經(jīng)驗：軟碰撞需要人為判斷

18、，且大多在圖面中是允許的；硬碰撞方面，是否需要修改則需要設(shè)計人員擁有豐富經(jīng)驗，眾多末端空間錯誤即使設(shè)計人員全部協(xié)調(diào)也無太大意義?，F(xiàn)場施工人員往往會依據(jù)自身豐富的施工經(jīng)驗，確定最少用工用料原則，自行優(yōu)化末端方案，這樣施工圖人員通過BIM手段在管線細(xì)節(jié)部分的過度工作會顯得比較尷尬。再加上目前BIM設(shè)計人員往往不具備施工階段的實踐經(jīng)驗，基本無法考慮到施工檢修、作業(yè)空間之類的預(yù)留問題，或者是因結(jié)構(gòu)施工誤差產(chǎn)生的余量空間的預(yù)留問題。因此在高強(qiáng)度繪圖和緊張的設(shè)計進(jìn)度之下，抓大放小，解決后續(xù)施工中無可挽回的錯誤才是保證BIM管線綜合順利進(jìn)行的正確工作方式。我們的做法是依據(jù)以往BIM管線綜合的設(shè)計經(jīng)驗，先確定

19、好各類管道以及建筑本身構(gòu)件的優(yōu)先碰撞級，在分類碰撞的選擇過程中，首先解決所有干管（特別是重力流的管道）的碰撞；在條件允許的情況下，再選擇性地解決那些現(xiàn)場容易調(diào)整、影響較小的支管碰撞。工作的同時積極與施工方相關(guān)人員溝通現(xiàn)場施工人員在諸多實踐問題上的處理經(jīng)驗會讓設(shè)計師受益良多。這樣可以使管線綜合的效率大大提高，也使得BIM設(shè)計人員的工作時間和成果利益最大化。2.5八爪魚項目實施與應(yīng)用過程中的問題思考與應(yīng)對策略2.5.1標(biāo)準(zhǔn)族庫的積累與提升軟件自帶以外的標(biāo)準(zhǔn)族庫就相當(dāng)于CAD中標(biāo)準(zhǔn)圖塊的效果，通過提取、插入、修改數(shù)據(jù)（CAD則是復(fù)制、粘貼、調(diào)整）達(dá)到完善圖紙表達(dá)并節(jié)約制圖時間的目的。并且族的優(yōu)勢在于

20、參數(shù)化可變族，根據(jù)不同的項目只需要簡單修改參數(shù)即可在平、立、剖中得到正確體現(xiàn)，大大節(jié)約制圖時間。制作族需要大量時間，在項目進(jìn)行中現(xiàn)去制作族是不被項目周期允許的，這就需要平日的積累。在積累的同時還要不斷更新完善族的信息，使其便捷適用是族庫積累的目標(biāo)之一。2.5.2BIM圖紙交付審查的思考在國內(nèi)尚不接受三維模型審批的背景下，BIM的交付形式也變得尷尬起來，不免讓人有“英雄無用武之地”之嘆，由此建立BIM審圖模式成為當(dāng)務(wù)之急。華藝設(shè)計作為深圳設(shè)計行業(yè)BIM工作委員會主任單位和深圳市土木建筑學(xué)會信息化委員會的主任單位，正在積極推動BIM在政府層面有效進(jìn)行行政審批工作。2.5.3BIM出圖在現(xiàn)階段的應(yīng)急處理辦法出圖交付甲方也遇到了和送審一樣的尷尬遭遇，甲方企業(yè)、施工單位無BIM技術(shù)，仍然只能按照傳統(tǒng)模式交付成果。BIM軟件Re