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

1、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 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

2、，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.2016.04.05 1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

3、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

4、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。”3BIM 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。2BIM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

5、月亮湾。基地总面积90 933m2，本项目为五星级酒店，建筑面积34 500m2( 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

6、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

7、 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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“

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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 BIMM.2016. 中国建筑工业出版社 . 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