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【BIM技术案例】湖南省湘西自治州吉首数码影视文化艺术中心项目BIM设计应用

随着现代工程技术日新月异的发展,传统计算数据输出和二维图形表达方式已经不能满足业主对工程设计高效性要求,以建筑物的各项信息数据作为基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息的BIM技术在建筑行业越来越被广泛关注。作为BIM应用的开始——设计阶段,BIM技术的应用应形成高效且合理的模式和流程,深入应用BIM强大的信息数据分析功能,提高设计的质量和加快设计的进度。同时在优化设计的基础上,以点带面,推动BIM在项目建设全过程中应用的发展。本文以数码影视文化艺术中心项目为依托,介绍BIM技术在设计领域的应用及特点。

项目简介

数码影视文化艺术中心项目位于湖南省湘西自治州吉首市吉凤大道与丰达路交汇处,建筑面积约28217.89平方米,结构类型为钢—钢筋混凝土框架结构。本项目由湖南建工集团下属的湖南省建筑科学研究院基于BIM进行协同设计。

本项目包含二层大厅和整体剧场。大厅一层为数码影视馆功能层,功能主要为观影厅及配套用房、观众服务用房及行政办公用房。其中,大影视厅面积2500平方米,可容纳1000人入座,主要承办大型音乐歌舞剧,大型会议、培训等大规模演示。小演示厅300平方米,可容纳180人,可作为小型演播演示场所。入口前部为驻留疏散空间,可供观众休息和集散。

设计以水的意向来反映建筑内涵,建筑造型如流水般流畅、圆润,体现出现代电子科技与多媒体的流动性及形态的不确定性。两个建筑主体近似椭圆形,像两个明珠镶嵌在湾溪河之畔。建筑基底采用梯田的形意,更增添建筑地域文化性,设计通过架空的处理方式,使建筑单体通透轻盈,仿佛白云漂浮于恬静的水田之上,远远望去,如诗如画。

BIM模型展示

建筑专业BIM模型展示:

结构专业BIM模型展示:

机电专业BIM模型:

BIM在方案/初设阶段的应用

1概念设计

概念设计在过去几乎完全仰赖设计师的经验和专业知识,设计被退回之后快速生成和评估替代的方案比较困难。但是将BIM技术引入概念设计阶段之后,工程造价与工期的确定不再是依靠设计人员的经验,而是可以通过初期建立的模型进行可视化的数据分析。尤其是现在国内对绿色建筑和可持续发展高度关注,利用BIM就可以在概念设计上考虑这些因素,比如光照、雨水回收系统、风、碳排放量等,进行性能化分析。这样可以让设计方在前期就给业主一个良好的印象,提高竞标能力。

本项目设计思路为将数字椭圆沿高程变化时在水平方向发生旋转的过程作为项目的外观表现。传统的设计手段难以表达设计意图,项目团队采用Rhino(犀牛)的参数化建模功能,辅助项目方案推演。

2可持续设计分析与模拟

众所周知,只有建筑师从设计初期就有可持续的设计观,才可能真正设计出可持续性的建筑。但是当今建筑的复杂程度已经大大超过了仅凭建筑师主观判断或者经验就可以正确把握的程度。因此在条件复杂、不确定性存在的情况下,就必须借助性能化分析软件进行模拟,帮助建筑师做出正确的判断。

通过相关的BIM应用软件,只需创建精度不高的建筑信息模型,建筑师在设计的任意阶段、任意时间,都可以方便地对设计方案进行性能化的评估。依据分析结果可以帮助建筑师及时对方案做出合理的调整,或从环境角度比较不同方案的优劣,从而做出更加有利于建筑可持续性的选择。在方案设计的初期阶段就能够方便快捷地得到直观、准确的建筑能量反馈信息,这是应用BIM技术进行计算机辅助建筑可持续性设计的最大优势。

下图为应用Ecotect Analysis分析软件模拟建筑的采光环境及日照系数(条件设定为:冬季”平均”多云天或均匀天空分布情况下的最不利设计):

下图为应用Autodesk CFD Simulation分析软件模拟建筑的室内风环境分布。

除此之外,BIM还能辅助分析项目的声光热环境、运营能耗、碳排放情况、建筑可视度以及舒适度等。

BIM在施工图设计阶段的应用

1基于BIM设计的施工图出图

与传统模式下大量的设计工作都是在繁琐地画图不同,BIM设计模式下的施工图出图要方便许多,设计师能把更多的工作花在项目的设计模型搭建上。然后根据设计完成的BIM模型从中提出所需要的设计图纸,效率高、质量高,同时可以保持模型与图纸的联动,实现项目图纸的“一处修改、处处修改、实时同步”,避免了当项目发生设计变更时大量图纸修改工作。

制定本项目的BIM出图标准和对应的项目视图样板,对本项目出图的线型进行设置,以保证项目图纸能满足国标中二维出图的标准。见下图:

文化艺术中心出图:

一层平面图

4-L~3-B立面图

2-2剖面图

2机电深化设计

在大型、复杂的建筑工程设计中,设备管线的布置常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况,影响室内净高,给施工带来麻烦,造成返工或浪费,甚至存在安全隐患。为此,传统的设计流程中通过机电深化设计来协调各专业的管线布置,使其得到比较合理、有序的安排。然而,传统的管线综合设计是以二维的形式确定三维的管线关系,技术上存在着先天不足,实际应用效果大打折扣。

根据数码影视文化艺术中心项目全专业的BIM设计建模工作,整合各专业的BIM模型形成项目的完整设计模型。按以下流程进行项目碰撞检查:

针对管线排布不合理的地方进行协调沟通、设计优化:

设备自碰撞1172处,提前发现避免后期反复现场交底,提高图纸质量。通过模型的碰撞检查能更容易发现不同专业图纸之间的协调问题,减少了近70%图纸问题,同时提高了图纸会审的效率近50%。

3异形幕墙深化设计

数码影视文化艺术中心项目大楼的幕墙为异形设计,建筑上下两个平面均为数学椭圆设计,且随水平标高的增加每一个平面的椭圆均发生了相应角度的旋转。复杂的设计理念让该项目的幕墙设计在传统的二维设计中很难实现。采用BIM技术,链接导入前期在Rhino中所做的幕墙方案到Revit中,在Revit中对幕墙的分割进行深化设计。

通过应用Revit测量的命令,实现结构支撑精准定位,辅助出图及三维交底。

4专业间平台协同设计

通过引进的CBIM设计协同平台,项目的团队成员及其他参与人员可以在平台上协同完成项目的设计工作。例如项目的启动审批、项目的进度及人员分工确定、项目数据的提交上传和审核以及项目成果交付的确定等,省去了大量的传统协作中效率低下的沟通工作。

项目成果确定、人员分工

5工程量统计

根据建立好的BIM设计模型,提取所需的项目工程量清单,是BIM技术的重点应用之一。但是由于Revit的清单计量规则并不满足国标的要求,因此进行工程量统计之前需要一些辅助工作的支持。

  • 标准化文件命名

    按规则对项目所有的族统一命名,并根据《GB50500-2013建设工程工程量清单计价规范》添加项目编码、项目特征。

    • 确定扣减规则、计价规范

      按楼层分层搭建模型,梁板柱等构件高度从结构标高到结构标高;梁板柱墙扣减规则中,砌筑墙被结构梁柱板剪切,符合扣减规则。

      通过以上这些能切合要求的技术手段,便可以提取出符合要求的工程量清单数据。

      安装工程清单

      其他BIM应用

      1地下车库可视化模拟

      通过模拟车辆在地下室的行驶情况,查看地下车库的车位设计情况,进行可视化车位分析。

      2BIM辅助预制加工

      通过BIM技术精确建模,可以迅速提取预制构件的参数,通过UniTechNik 数据格式输出与生产系统对接,完成物流、仓储、排产及生产自动化等工作。

      3预留孔洞提前布设

      通过项目的管线综合设计进行优化布置,对于需要穿墙打洞的区域提前做好布置和洞口设计,避免大量后期安装时需临时打孔的工作。

      预留/预埋深化设计

      管道安装预留孔洞添加套管

      4模型维护与更新

      按要求提交BIM竣工模型,模型应具备项目所使用的材料及设备信息,包括:厂家信息、规格信息、进场信息、报验送检信息、使用部位信息、保修信息等。通过创建共享参数, 在项目中通过共享参数添加项目参数,把信息添加到每个构件上,以便后期的维护。施工过程中修改以及更新参数,保证最后的提交竣工模型信息完整。

      5可视化施工配合

      利用移动设备、派专业人员前往工地项目部进行BIM使用操作指导。更直观、更形象地充分利用BIM模型的可视化、空间化特点,对结构复杂节点及现场施工难点进行可视化三维配合。

      6BIM5D协助项目管理

      配合施工单位运用广联达BIM5D软件,集成土建、机电、钢构、幕墙等各专业模型,并以集成模型为载体,关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息,利用BIM模型形象直观、可计算分析的特性,为项目的进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑,协助管理人员有效决策和精细管理,从而达到减少施工变更、缩短工期、控制成本、提升质量的目的。

      BIM应用心得

      项目BIM应用的过程也是我们对BIM加深理解的过程,更是BIM发挥价值的过程。

      1、在设计过程中,我们认识到了BIM真正的流程,应该是一个崭新的、集成化的工作模式,而不是传统二维的各专业协作的工作模式和角度思考。采用BIM技术作为交流平台,更好的提升了整个项目的效率和质量。

      2、传统设计手段难以实现的设计,通过BIM技术可视化、参数化的应用,得到了很好的解决。异形建筑的方案推敲和设计数据的传递在BIM技术环境下可以轻松的实现。

      3、在与建设单位沟通的过程中,BIM可视化提高了沟通效率。建设方可以清楚的看到项目的设计内容、进度流程、室内外空间、结构体系等,使之能如身临其境一般。

      4、可视化施工配合及BIM5D的应用,在项目的施工管理中具有重大的意义。

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