湘西州文化产业园(二期)项目位于湘西经济开发区内,与湘西州人民政府新址相邻,由非物质文化遗产展览综合大楼、文化艺术中心及文化广场三部分组成,总建筑面积81200平方米。
其中数码影视文化艺术中心建筑面积13200平方米,二层大厅,以及整体剧场空间。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,可容纳一千人入座,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功能。入口前部为驻留疏散空间,可供观众休息和集散。
另外非物质文化遗产展览综合大楼主体建筑为3层,最高处为24米。地下一层地上三层,一层为非遗馆,二,三层为博物馆。建筑面积37800平米。建筑整体以山石为喻意,在采用了当地石材与现代玻璃为主要表皮材料之外,同时尝试将湘西独特的纹样图案融入到设计中,以镂空的仿陶瓷挂板或其他金属板材附着在“延绵山体”的表皮上,使建筑内的光外透,形成整体浑厚大气,又不乏湘西特有的吉祥浪漫的形态意向。因此本项目设计为异形博物馆,外立面变化复杂,异形坡屋面坡度变化大,传统二维图纸无法表述详细,结构标高难以定位。
1、概念设计
概念设计在过去几乎完全仰赖设计师的经验,在此状况下,当计划方案不满足要求,需要快速设计替代方案时,可以运用BIM技术。但是有的设计师并不认为BIM可以支持概念设计,因为它无法直观表达复杂概念,且掌握BIM软件所需学习时间过长。
在概念设计阶段引入BIM技术,可以给业主带来最直观的项目分析与评估,尤其是关于成本与工期的估算,不再依赖设计人员的经验与能力,可通过初期模型进行可视化的数据分析,让业主在项目未施工前就了解整体的规划,进度以及成本。尤其,现在国内对绿色建筑和可持续发展的关注高,那BIM就可以在概念设计上加入这些考虑因素,比如光照、雨水回收系统、风、碳排放量等性能化的分析,提高竞标的能力。同时还可以让业主的项目在客户的心中加深印象,利于后期销售。
数码影视文化艺术中心项目从前期的方案推敲就采用了BIM技术进行项目的概念模拟。本项目方案为异形设计,项目团队采用Rhino(犀牛)的参数化建模功能进行了项目的方案建模。如下图:
2、可持续设计分析与模拟
只有从设计初期就植入可持续的设计观念,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,必须借助性能化分析软件进行模拟,从而帮助建筑师做出正确的判断。实践中很多建筑师为了形式、风格而在设计中忽略了对建筑可持续性的考虑,很多依据经验设计的方案会在建成后的评测、使用中出现诸如室内舒适度不够、通风不畅等情况,这时只能通过主动式的技术满足使用者的需求,再加入节能、节水等技术达到国家标准。于是产生了一个共识:可持续性的建筑要付出高昂的代价。
但是通过BIM软件创建模型,设计师在设计的任意阶段可以方便地对方案进行性能化的评估,根据建筑本身的分析结果及时对方案做出合理的调整,从建筑外围环境角度比较不同方案的优劣,从而做出更有利于建筑可持续性的选择。
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在于:在方案设计的初期就能够方便快捷地得到直观、准确的建筑性能信息。
湘西州文化产业园(二期)项目中的非物质文化遗产展览综合大楼为异形建筑,采用BIM技术搭建项目模型,利用专业的风环境模拟分析软件进行可持续分析工作,下图为应用ANSYS对非物质文化遗产展览综合大楼所做的风环境模拟情况:
除此之外,BIM技术还能辅助分析项目的声光热环境、运营能耗和碳排放、建筑可视度以及舒适度等情况。
1、基于BIM设计的施工图出图
BIM设计模式下的施工图出图较传统模式要方便许多,设计师能把更多的时间花在项目的设计上。根据完整的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”,避免了大量繁琐的图纸修改工作。
BIM工程师制定本项目的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:
2、管线综合设计、碰撞检查
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,给施工带来麻烦,影响室内净高,造成返工或浪费,甚至存在安全隐患。传统的设计流程中通过管线综合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。
根据湘西州文化产业园(二期)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,优化设计:
本项目设备自碰撞共计2878处,设备与土建碰撞点共计5001处,主要是设备与结构柱、梁、建筑门窗等构建发生碰撞。提前发现避免后期反复现场交底,提高图纸质量。
3、异形幕墙深化设计
湘西州文化产业园(二期)项目文化艺术中心大楼的幕墙为异形设计建筑。建筑上下为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中所做的幕墙方案设计到Revit中,在Revit中对幕墙的分割深化进行进一步的设计:
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。
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
项目所有的族统一命名规则,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;梁板柱墙扣减规则的确定,砌筑墙被结构梁柱板剪切,符合国标扣减规则。
通过以上这些能切合国标的技术手段,便可以提取出符合国标要求的工程量清单数据:
三、其他BIM技术
1、异形定位
本项目为异形博物馆,异形坡屋面坡度变化大。二维图纸难以表述详细,结构支撑标高定位难计算。在外部造型建立后,推敲结构梁标高位置,三维观察空间关系,通过应用Revit“附着”命令,实现结构支撑精准定位,有利于后期直接应用于现场技术交底,加强施工人员理解。
2、BIM辅助预制构件生产加工
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。
4、BIM模型的维护和更新、信息添加,提交竣工模型
按要求提交BIM竣工模型并具备项目所使用的材料及设备信息检查功能: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。
BIM技术应用心得
一、规范化操作
规范项目的BIM实施内容和过程,使得BIM在项目的实施过程中有据可依,并减少重复摸索,以及各种非标准化BIM试验所造成的大量财力、物力、人力和时间等社会资源的浪费及损耗,降低实施信息化的成本和风险。
二、协同化运作
通过基于BIM的设计流程再造,建立BIM的协作化运行模式,使得设计过程运转顺畅,从而提高设计工作效率和水平,保障设计和产品质量。
三、知识化决策
通过对项目执行过程中所产生与BIM相关数据的标准化转换和集中管理,逐步形成企业的信息资产,从而实现企业自身的知识资源共享和数据重用,形成以信息化为核心所建立的新的资产管理运营体系,从而建立并形成企业新的和核心竞争力
四、规模化生产
通过BIM规范化操作、协作化运行和信息资产有效利用,最终实现在BIM模式下企业的规模化生产,从而打破设计企业生产力提高的瓶颈和约束,并从根本上提高设计单位的劳动生产率。