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bim技术在异形建筑设计中的优势探讨以海南文昌月亮湾酒店为例
BIM技术在异形建筑设计中的优势探讨——以海南文昌月亮湾酒店为例
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BIM技术在异形建筑设计中的优势探讨——以海南文昌月亮湾酒店为例BIM技术在异形建筑设计中的优势探讨
——以海南文昌月亮湾酒店为例李 卓 俞 侃 龙黎霞(上海陆道工程设计管理股份有限公司,上海 200333)【摘 要】本文回顾了海南文昌月亮湾酒店的建筑方案设计过程,以相对复杂的异形建筑设计为研究对象,探讨如何应用BIM技术突破原有二维设计方式局限,在精准、高效的三维技术帮助下,优化设计工作流程和各专业协同,获得对项目进度、质量和成本的更好把控。
在介绍BIM技术辅助设计心得体会的同时,反思现阶段设计院推行BIM过程中遇到的实际困难,探寻解决之道。
【关键词】BIM技术;异形建筑;推行困难【DOI】10.16670/11-5823/tu.2016.04.051 引言工程建设行业信息化技术是未来大趋势,不仅仅意味着建筑行业内的技术革命,更上升到国家战略层面。
根据住建部意见:
“到2020年末,建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。
”[1]这一战略对设计、管理、生产、施工全产业链转型升级提出严峻考验,各相关企业必须告别粗放型、高增长时代,面对行业周期下行的“新常态”寻求突破点。
而BIM被认为“是建筑全生命期的纽带和建筑行业发展、提升的助力,是推动建筑行业转型升级的必然方向。
”[2]陆道工程设计管理股份有限公司在国内率先采用建筑信息模型(BIM)设计,将BIM上升至企业生存的技术核心层面,专注于BIM与设计一体化。
在企业内部成立“BIM设计中心”,确保为项目提供可持续的服务支持。
本公司已在中国金融信息中心、世茂北外滩总部大厦、河南郑州亚新广场、山东济宁第一医院、上海思言小学、上海松江纳米魔幻城公寓等20多个重点项目中应用BIM技术,从企业层面在BIM技术的推广方面进行了不懈探索,为设计阶段的提质增效积累了经验。
“BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,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。
具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。
”[3]BIM的这些特点对于建筑造型规则、平立面较为标准、结构体系简明的工程项目具有明显优势,体现在建模更加迅速、修改直观即时、出图便捷。
而海南文昌月亮湾酒店属于曲线不规则造型,功能相对复杂。
本文将结合该实际项目,探讨如何通过BIM可视化信息模型,提高各参与方的参与度,解决复杂形体、协同设计、精细化设计等方面的问题,利用BIM更好地协助甲方对设计决策发挥作用。
2 BIM技术在月亮湾酒店的应用2.1 总体设计图1 海南月亮湾总平面图月亮湾酒店位于海南文昌,东临浩瀚南海,西靠昌洒镇,南接铜鼓岭月亮湾。
基地总面积90933m2,本项目为五星级酒店,建筑面积34500m2(图1)。
共设客房标准间258间。
酒店建筑坐落在两个不同标高的台地上,地上12层,地下2层。
建筑总高度66.6m。
方案设计充分挖掘“月亮”元素,并结合海岛、爱情等浪漫主题,确定了倾斜式月牙形方案,使酒店成为环境中的标志性景观。
这也成为该项目最大的设计亮点与难点(图2)。
图2 概念方案阶段效果图月亮湾酒店月牙异型形体,没有标准层,其屋面定位、功能布局、流线设计、消防疏散相当复杂。
在概念设计阶段,使用的是CAD、Sketchup、3DMax等常规软件。
为了更好地满足业主要求,做到快速反应,从方案设计阶段开始,我们使用了信息互相关联的Revit作为辅助工具。
整体设计需要综合权衡建筑平面、立面造型、结构体系、机电设备等各种因素,不能也无法如传统模式一样——平面布局与立面外皮分开设计、各专业依序分别进行。
这个项目对前期控制、流程安排、协同作业提出了很高要求。
尤其重要的一点是,该项目由于业主的项目定位、投资控制发生变化,方案进行了多次调整,这其间,BIM辅助设计技术的应用发挥了重要作用(图3)。
图3 方案调整后效果图2.2 平面及交通设计在平面设计中,为增加客房数采用了双边客房。
由于平面呈放射状,在满足最小处面宽的情况下,经过推敲,决定采用“单跨2+3”模式,即面海处设置2间,背海处设置3间。
这种处理方式不但让客房数量大幅增加,同时也使扇形房间对住客的体验影响降到最小(图4)。
依据高层酒店疏散距离规范,各层尽端客房按15m控制。
月亮湾退台式的建筑主体不可避免地会增加楼梯数量及交通面积。
通过Revit辅助,垂直交通上下对应、将交通核减至最少、,可以迅速判断每层客房的疏散距离是否满足规范要求(图5、6)。
图4 客房单元平面图图5 四层客房平面图图图6 垂直交通示意图2.3 立面设计及屋顶设计月亮湾酒店立面设计为现代简洁风格,凸出横向线条,公共部分以玻璃幕墙为主,客房部分也无多余附加,面海客房景观浴缸处为落地玻璃,可使酒店更好地融入环境(图7)。
图7 月亮湾酒店东立面图月亮造型的屋顶是该酒店的标志特色,屋脊及屋檐的空间定位为工作重点。
如果该应用传统工作模式,各类视图互相割裂,建筑师很难保证图纸信息的吻合性,而且立、剖面需要重新绘制,繁琐、低效,无法保证设计精度和效率。
而在REVIT建模过程中,屋顶设计高程点的逻辑关系尝试过几套函数方案比选,包括等差数列、抛物线等,但设置完以后造型都不太理想。
最后通过逆向思维,脱离月牙造型,把屋顶想象成空间弧线,然后以柱网交点取得高程点数值。
在Revit中可应用“楼板修改子图元”功能为每一个点定义高程。
由于Revit信息相互关联,在三维、平、立、剖各类视图中均可实时查看屋顶修改的变化情况,为弧线方案比选提供了极大的便利(图8)。
2.4 结构专业的密切配合本项目设计中,结构专业一开始就介入到建模过程中。
海南文昌抗震设防烈度为8度,且为台风登陆地区,基本风压0.85kN·m-12。
酒店为不规则弧形、展开面宽近200m,抗震、抗风存在难度,这给结构计算带来一定挑战。
根据结构师建议,在弧长1/3的位置挖空,一方面可使走道更加通透,增加通风效果,另一方面成为超长结构的变形缝处理。
这样,结构总长度分为3个区段设抗震缝断开,低区为框架结构;中区和高区为框剪结构;屋面为轻钢结构。
整体以地下室顶板作为结构嵌固端,基础形式采用桩筏基础,确保了结构合理性与安全性(图9)。
图8 月亮造型屋面建模示意图图9 月亮湾酒店剖面图2.5 机电专业的多次调整本项目最初方案采用中央空调系统,冷源来自地下二层冷冻机房的制冷机组,冷却塔设置在主楼屋顶。
热源来自地下一层锅炉房内的全预混真空热水机组。
客房区采用四管制空调水系统,可同时制冷供热。
后来应甲方控制成本的要求,取消室内游泳池、取消地下室冷冻机房、中央空调系统改为VRV系统,我方相应地进行了平面和立面上的调整。
在BIM的帮助下做到了快速应对(图10)。
图10 客房VRV空调图3 BIM在异形建筑设计中的优势体现如果说BIM在建模方面具有可视化的精确、直观优势,其更鲜明的优势是体现在设计修改、协同作业方面。
而且,在与甲方沟通过程中,BIM模型的所见即所得、工程量自动统计功能得到甲方的高度认可,对其有效、快速决策起到了很好作用。
3.1 直观精确,三维可视图纸可快速、清晰表达,立剖面图自动生成,只需简单添加标注即可使用。
房间自带颜色信息,并跟随房间名称变化而变化,通过颜色可清晰表达设计意图、平面分区等内容,并且完全省略了传统Photoshop填色工序,效率倍增。
利用REVIT模型生成漫游动画,帮助业主直观把握整体造型。
还跳过3DMAX建模环节,将FBX格式模型提供给效果图公司进行后期渲染。
让模型公司建立精确的沙盘模型,都有效节约了成本和时间(图11)。
图11 沙盘模型3.2 信息关联,一改全改海南月亮湾项目为非线性造型、空间复杂,二维技术几乎无法准确定位成型。
而且CAD平立剖等图纸互相分离,无法应对多次反复的修改,不可避免地产生各种错漏碰缺。
在REVIT模型中,所见即所得,信息关联,一改全改,极大地节省了人力与时间成本。
我们配合甲方要求进行了多次修改调整,如:
宴会厅由原来的800m2缩到400m2、减少休闲娱乐区面积、压缩后勤区域面积、调整地下车库位置、调整客房总数……如果没有REVIT辅助设计的话,其修改难度、时间成本是设计公司难以想象更难以承受的(图12)。
图12 地下二层平面图前后方案调整对比3.3 数据自动统计BIM技术不仅可通过三维协同平台进行设计与模型建构,还可以便捷地获得精确的技术经济指标、工程量等指标。
Revit模型中每层平面边界发生变化后,明细表中也会自动调整数值,极大地方便了建筑师、业主控制建筑规模和成本。
后期还可以生成材料用量表,衔接概预算专业,增强概预算可信度。
3.4 多专业、多软件协同由于Revit模型空间直观可视,建筑建模与结构建模同时进行,可以随时观察曲线、三角形空间的高度是否满足使用要求。
最后以Naviswork软件对总装模型进行了漫游、动画模拟、碰撞检查等分析。
方便各专业开展性能分析和审阅,对建筑方案进行优化,平衡合理性与造价,协助业主进行决策。
4 BIM推行中的困扰尽管公司BIM设计中心成立之初试图“以BIM全专业施工图设计(建筑、结构、给排水、暖通、电气)为目标”并致力于实现这一目标,在提升效率、减少错误率、加强设计质量方面取得明显进展,但总体而言,摸索过程中也遇到诸多困扰。
4.1 本土化标准不成熟二维CAD尚存在标准不统一问题,三维BIM的标准牵扯面更为繁杂。
线型粗细、文字大小,尤其是族数量匮乏、制作繁复、工作量极大。
现行BIM技术软件能力有限、不同功能成熟度不同,各专业、上下游之间的数据传递不全,即使本企业内的技术人员也存在协调难度。
4.2 施工图深度和精度不足受软件性能限制,异形建筑用Revit尚难以独立完成施工图设计。
如对异形建筑节点而言,虽然可通过剖切三维模型获得精确的结构、建筑尺寸,但还需要辅以二维绘图修正来补充表现构造特征。
因此,在施工图编制深度、节点详图精度方面直接影响出图效率。
4.3 工作流程转变加大前期工作量BIM设计思维在一定程度上突破了以往的设计流程,许多后端工作必须前置。
如结构梁柱规格、机电管线位置、高度等,甚至在方案阶段就要统筹考虑。
但由于部门分割、利益不明,存在组织协调上的难度。
4.4 人才、组织和制度层面的困扰一方面是设计周期短、业主频繁修改、公司追求利益,一方面是BIM投入成本较高,软硬件要求高、了解BIM全流程的技术人员匮乏,而业主虽然能意识到BIM的好处,但一般只把BIM当做辅助性成果,并不愿意为BIM花钱买单。
从公司层面来说,完成任务、保证产值是第一位的,目前设计收费标准与设计分配机制混乱而滞后。
投资BIM短期难见效益,势必造成BIM推行举步维艰。
因此,人才匮乏、标准不成熟、制度不配套、组织难协调,这几点成为BIM在设计院普及推广的最大阻力,有业内设计师指出:
“BIM在国内的规模化推进依旧困难,与国外先进水平的差距有进一步扩大的趋势。
”[4]BIM的发展从近期看不容乐观,5 结语在建筑行业全产业链中,设计是龙头。
长期以来,中国建筑行业参与各方互相割裂,设计环节中各专业也互相脱节,造成效率低下、频繁变更、质量不高、浪费严重等现象,BIM技术在中国的强力性推行和指导性标准标志着市场日趋理性、规范。
上海市要求从2017年起,投资额1亿元以上或单体建筑面积2万m2以上的政府投资工程、大型公共建筑、市重大工程等工程,全面实现设计、施工阶段BIM技术应用[5]。
BIM技术已经成为设计院必须逾越的一道门槛,当今,投资BIM已不是企业的可选项,而是必选项。
面对行业大趋势和BIM推进的实际困难,专家给出“聚合信息,为我所用”[6]的思路。
海南文昌月亮湾酒店的BIM应用正符合这一思路,从解决局部问题到整合相关资源,以务实的方法增进项目落地性。
市场需求决定了设计院的发展走向,政府推广带给设计院转型的外部驱动。
作为设计师和领导层,从传统设计走向BIM,从白转蓝、无纸化设计、三维审图到数字化交付,需要在技术、理念和机制上逐渐转变适应,主动迎接挑战。
风物长宜放眼量,BIM对于设计公司的技术转型、竞争力升级,具有不可忽视的重要意义。
参考文献:
[1]住房城乡建设部.关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知[S].2015.[2]李文娟.BIM—建筑行业转型升级的必然方向.工程建设标准化[J].2015(10):
12.[3]王东,毛亮.BIM在非线性建筑设计中的应用[J].数字技术与应用.2013(12):
173.[4]吴吉明.建筑信息模型系统(BIM)的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技术.2011,3(3):
46-52.[5]上海市城乡建设和管理委员会.关于在本市推进建筑信息模型技术应用指导意见的通知[沪府办发(2014)58号].2014.[6]黄强.论BIM[M].2016.中国建筑工业出版社.SuperioritiesofBIMTechnologyinIrregular-shapedArchitectureDesign——ACaseStudyofMoonbayHotelinWenchang,HainanLiZhuo,YuKan,LongLixia(DAOEngineeringDesign&ManagementCo.,Ltd.,Shanghai200333,China)Abstract:
ThisarticlereviewesthedesignofMoonbayHotelinWenchang,Hainan.Usingarelativelycomplexirregular-shapedarchitectureasanexample,itisreportedheretheexperienceofapplicationofBIMtechnologytoovercomelimitationsoftheoriginal2Ddesignandtooptimizethedesignworkandcoordinationofallspecialties.Withassistanceofaccurateandhighlyeffective3Dtechnology,itispossibletoachievebettermanagementonprojectschedule,qualityandcost.TheexciseaimsatfindingsolutionstothedifficultproblemswhenapplyingBIMtechnologyininstitutes.KeyWords:
BIMTechnology;Irregular-shapedArchitecture;DifficultiesinPopularization【作者简介】李卓(1969-),女,硕士,一级注册建筑师、注册规划师。
主要研究方向:
建筑设计、旅游规划、BIM技术应用;
俞侃(1984-),男,硕士。
主要研究方向:
建筑设计、建筑智能化、BIM技术研发;
龙黎霞(1977-),女,硕士。
主要研究方向:
建筑设计、项目管理、BIM技术应用。
【中图分类号】TU17【文献标识码】A【文章编号】1674-7461(2016)04-0027-06
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