全球唯一世博主题博物馆BIM案例

世博会博物馆馆——基于BIM的空间拓扑设设计实践世博会博物馆馆项目概况为传承世博遗产产，发扬世博精神神，上海市政府决决定在世博会浦西片区新新建一座永久久性的世博会会博物馆。世博会博物馆作作为全球唯一一世博主题博博物馆，上海市委、市政府高度重视，将该项目列入上海市十二五五规划的重点点文化建设项项目，并成为上海市市民用建筑类类政府投资的的第一个BIM试点项目。世博会博物馆馆世博会博物馆馆位于上海世博会地地区文化博览览区15街坊15-02地块，总用地面积40000m²，总建筑面积45970m²，其中地下建筑筑面积14600m²，建筑地上5层，地下1层，最高点距距地面33.8米。由建筑设计大大师汪孝安领领衔，以“世世博记忆”为为设计主题，，希望世博会会博物馆将是是一个承载世世博欢乐记忆忆的容器。欢欢庆之云代表表世博未来的的、开放的、、瞬间的记忆忆，而历史河河谷代表世博博历史的、冥冥想的、永恒恒的记忆。世博会博物馆馆1.BIM策划2.空间拓扑实践践3.“欢庆之云””4.性能化分析与出图1.BIM策划1.1BIM策划1.2BIM三维协同设计流程1.3BIM设计应用软件件1.4BIM模型信息传递递与反馈1.5BIM协同平台层级级拓展1.6设计阶段BIM数据流循环根据业主需求求，制定了BIM实施大纲，包含BIM实施目标、BIM实施内容、BIM实施计划、BIM模型深度标准、BIM交付标准、BIM招标要求等。1.1BIM策划世博会博物馆馆1.2BIM三维协同设计计流程世博会博物馆馆1.3BIM设计应用软件件世博会博物馆馆1.4BIM模型信息传递递与反馈世博会博物馆馆私有云平台工程管理平台台蓝色星球平台台在设计院内，，项目设计团团队基于私有有云平台进行行各专业的三三维协同设计计。在项目团队间间，各参与方方基于工程管管理平台进行行建筑信息的的传递和反馈馈。在城市管理尺尺度上，政府府、业主、用用户可以基于于蓝色星球三三维地理信息息系统（3DGIS）+建筑信息模型型（BIM）平台进行建建筑信息的查查询、使用、、运营、维护护等。1.5BIM协同平台层级级拓展世博会博物馆馆BIM数据平台BIM模型数据更新新输出集成数据据，提供决策策基础业主需求设计优化1.6设计阶段BIM数据流循环世博会博物馆馆2.空间拓扑设计计实践2.1建筑策划2.2空间拓扑模型型设计流程图图2.3功能模型2.4体量模型世博文化交流流的平台世博知识传播的宝库世博精神延续的场场所2.1建筑策划——项目定位世博会博物馆馆七大功能区规划用地面积积40000m²总建筑面积46550m²容积率0.8模块化空间零散空间2.1建筑策划——功能要求世博会博物馆馆2.2空间拓扑模型型设计流程图图世博会博物馆馆“历史河谷””幕墙体量“欢庆之云””空间结构图功能分区模块系统空间关系图2.3功能模型——功能分区世博会博物馆馆2.3功能模型——模块系统根据《博物馆建筑设设计规范》（JGJ66-91）及《建筑采光设计计标准》（GB/T50033-2013），博物馆展展厅为IV采光等级，侧侧面采光的采采光系数标准准值为2%，窗地比为1/6，采光有效进进深为3.0。展厅模块面积积1000m²²=10X1001:1020X501:2.525X401:1.630X331:1展厅净高要求求=6~9m世博会博物馆馆010203

040.0006.0009.00012.0000.000常设展厅02常设展厅04常设展厅03常设展厅01常展参观流线0506070821.00018.00015.00012.00012.000常设展厅07常设展厅05常设展厅06常设展厅082.3功能模型——展厅空间关系系图世博会博物馆馆陈列展览区位位于整体建筑筑中部，正对对东面公众主主入口广场，，一至五层错错层布置8个常设展厅，，一层平层布布置3个临时展厅，，保证了常展展参观流线的的层次递进及及临展参观流流线的可选择性。2.3功能模型——空间结构图世博会博物馆馆可参变的体块块2.4体量模型——形体切削世博会博物馆馆立面倾斜→空空间切削→近近似体量平面角度2.4体量模型——形体切削世博会博物馆馆2.4体量模型——体量楼层世博会博物馆馆2.4体量模型——体量楼层世博会博物馆馆2.4体量模型——外幕墙世博会博物馆馆石材幕墙表面分割有一一定规律，每每3000mm均匀分割幕墙墙，在3000mm分割中又有500mm、1000mm、1500mm三个分割层次次，其分割顺顺序随机。金属幕墙表面分割规律律，3000mmX1500mm错缝分割幕墙墙。表面分割表面填充幕墙嵌板板2.4体量模型——金属幕墙世博会博物馆馆自适应幕墙构构件幕墙细部2.4体量模型——石材幕墙世博会博物馆馆2.4体量模型——石材幕墙世博会博物馆馆园坡地桥栈道台地2.4体量模型——体量河谷空间间推敲世博会博物馆馆3.“欢庆之云””3.1“欢庆之云””形体生成逻逻辑3.2“欢庆之云””优化3.3“欢庆之云””漫游3.4“欢庆之云””愿景形体生成过过程三套生成逻逻辑由自由形态的云屋屋盖和较规规整的云柱柱同时向中中间过渡得得到云厅及及云底世博会博物物馆屋盖云柱云厅云底3.1“欢庆之云云”形体生生成逻辑优化出于幕墙安评、、室内外效效果及厂家家提供原件件板块尺寸寸最终将网网格分隔锁锁定在2400x2400x2400世博会博物物馆3.1“欢庆之云云”形体生生成逻辑屋盖划分逻辑01STEP1：利用贝赛尔原理得出三段圆弧公切线STEP2：确定屋面起伏程度STEP3：得到屋面粗略的外幕墙完成面STEP4：迭代计算控制细分的网格尺寸STEP5：网格成面得出准确的网格面利用rhino对形体进行行准确控制制，以博物物馆“云””单体屋面面为例，在在拉出形体体大致轮廓廓后，借助助插件进行行规整化处处理。云柱划分逻辑02确定轮廓线线后，每隔隔6米旋转一次次轮廓每边分分三段，竖竖向连接再再分三段据此得出整整个云柱，，再调整角角度长度，，突出由下下之上旋转转的趋势世博会博物物馆3.1“欢庆之云云”形体生生成逻辑云厅划分逻辑03世博会博物物馆3.1“欢庆之云云”形体生生成逻辑√屋盖与墙体体划分出现现突变屋盖与墙体体划分一致致在“欢庆之云云”中部，云柱扭转转展开，并并相互联系系，逐渐于顶部形成一个完完整的曲线线流畅的轮廓。世博会博物物馆3.1“欢庆之云云”形体生生成逻辑“欢庆之云云”幕墙整体形态简简洁流畅，，在建筑底底部以三条条云柱扭转转收分，形形成逐级上上升的动势势，具有强强烈的未来来感。在建筑中部部，云柱扭扭转展开，，并相互联联系，逐渐渐于建筑顶顶部形成一一个完整的的曲线流畅畅的“欢庆庆之云”轮轮廓。“欢庆之云云”是整体建筑的的中心,也是艺术视觉的中心心。透明玻璃

彩釉玻璃

不锈钢板渐变透明不透明世博会博物物馆3.2“欢庆之云云”优化——幕墙屋盖优化均匀网格，，美化效果果，减少施施工难度迭代前网格格虽然俯视视角度网格格大小类似似，但三维维角度出现现突变迭代后网格格三维角度度大小近似似，仅在周周围一圈出出现不可避避免的突变变屋面进行多多次迭代计计算得到的的网格每块块板块尺寸寸近似相同同，这样的的网格划分分空间效果果均匀，同同时也简化化了幕墙及及钢结构后后期施工过过程，可降低造价。√世博会博物物馆3.2“欢庆之云云”优化——幕墙规整每个转角点的定位，让网格更均匀。√78477500云柱优化简化施工难难度，提高高建造精度度世博会博物物馆3.2“欢庆之云云”优化——幕墙2400x23001500x23003000x13003000x24001900x25003600mm2400mm幕墙造价控控制：将北侧云柱柱移至西侧侧，减少了5%幕墙的总面面积（原面积8650平方米，现现面积8242平方米）；；控制幕墙板板块的大小小，提高原原件的最大大利用率,优化节省了19.98%玻璃母板面面积（幕墙厂家家原件2400x3600）2400x14402400x15703000x33003600mm2400mm造价控制世博会博物物馆√3.2“欢庆之云云”优化——幕墙幕墙造价控制：调整幕墙材料比例，控制造型的同时，实时算出幕墙总造价。总造价（万元）总面积（平方千米）板块数量总造价（万元）总面积（平方千米）板块数量总造价（万元）总面积（平方千米）板块数量世博会博物物馆造价控制3.2“欢庆之云云”优化——幕墙在保证舒适适度的前提提下，尽量量确保室内内的空间效效果，机房房被移到建建筑主体，，仅将必须须临近放置置的小设备备置于云内内，通过多多方案比选选，模拟室室内真实场场景选用最最佳方案。。空调房间内的室内热湿负荷全部由经过处理的空气承担的空调系统，风道截面积大，占用建筑空间大全空气系统位于云顶下方明装式立式风机盘管，位于楼板上方，便于维修，制冷制热效果好，但对室内视觉效果影响大立式风机盘管位于楼板上方暗装式立式风机盘管，位于楼板下方，出回风口在两侧，避免对主体空间的干扰立式风机盘管位于楼板下方出风口在两侧出回风口在中间，干扰室内主体空间的使用立式风机盘管位于楼板下方出风口在中间云平台中段段云柱上方√√3.2“欢庆之云云”优化——暖通系统比比选世博会博物物馆3.3“欢庆之云云”漫游世博会博物物馆3.4“欢庆之云云”愿景世博会博物物馆4.性能化分析析与出图4.1性能化分析析4.2BIM全专业模型型4.3BIM模型出图设设置4.4BIM模型导出图图纸4.5从BIM模型提取数数据进行分分析最佳朝向分分析太阳辐射分分析热舒适度比比较风玫瑰图4.1性能化分析析——气候分析世博会博物物馆夏季1.5m高处室外风风速分布冬季1.5m高处室外风风速分布过渡季1.5m高处室外风风速分布将方案设计计Revit模型型导入入Vasari软件件，，进进行行风风环环境境影影响响模模拟拟。。夏季季1.5m高处处室室外外压压力力场场分分布布冬季季1.5m高处处室室外外压压力力场场分分布布过渡渡季季1.5m高处处压压力力场场分分布布4.1性能能化化分分析析———风环环境境模模拟拟世博博会会博博物物馆馆上海海市市基基准准高高度度处处（（10m）处处，，全全年年年年均均风风速速3.3m/s；夏夏季季盛盛行行偏偏南南风风（（最最多多东东南南风风和和南南风风）），，风风向向频频率率为为53%；冬冬季季盛盛行行偏偏北北风风（（最最多多西西北北风风和和北北风风）），，风风向向频频率率为为54%；春春季季最最多多为为东东到到东东南南风风，，秋秋季季最最多多为为东东到到东东北北风风。。序号季节风向边界风速（m/s）备注1夏季东南向0.0~5.67与最高风速处相邻的区域是货运后勤服务通道，不是室外人行区2冬季东北向0.0~4.133过度季东向0.0~4.02通过过对对上上海海世世博博会会博博物物馆馆的的室室外外风风环环境境分分析析可可知知，，在在不不同同季季节节时时期期，，室室外外人人行行区区风风速速均均小小于于5m/s，满足足《绿色色建建筑筑评评价价标标准准》（GB/T50378-2006）中中的的““一一般般项项：：5.1.7建筑筑物物周周围围人行行区区风风速速低低于于5m/s，不不影影响响室室外外活活动动的的舒舒适适性性和和建建筑筑通通风风””的的要要求求。。4.1性能能化化分分析析———风环环境境模模拟拟世博博会会博博物物馆馆本次分析析采用AutodeskEcotect软件，对对建筑一一层进行行建模，，模型中中对于展展厅，报报告大厅厅等无采采光要求求的区域域进行简简化，主主要分析析一层的的入口大大厅、公公共活动动大厅、、图书馆馆等功能能房间的的自然采采光的情情况。一层平面面入口大大厅采光光系数分分析图一层平面面入口大大厅采光光照度分分析图一层公共共活动大大厅采光光系数分分析图一层公共共活动大大厅采光光照度分分析图一层图书书馆采光光系数分分析图一层图书书馆采光光照度分分析图世博会博博物馆的的自然采采光，满满足《绿绿色建筑筑评价标标准》（（GB50378-2006）中一般般项条目目5.5.11的要求，，即“办公、图图书馆类类建筑75％以上的的主要功功能空间间室内采采光系数数满足现现行国家家标准《建筑采采光设计计标准》》的要求”。4.1性能化分分析——采光模拟拟世博会博博物馆室内垂直剖面温度场室内水平剖面温度场室内垂直剖面速度场室内水平剖面速度场室内垂直剖面速度矢量场室内水平剖面速度矢量场世博会博博物馆常常展展厅厅在夏季季工况下下，室内内人员活活动区的的温度基基本维持持在22℃-26℃之间，除除去送风风口附近近区域，，其它区区域的风风速皆小小于0.25m/s，基本符符合舒适适性的要要求。4.1性能化分分析——热环境分分析世博会博博物馆室内水平平剖面温温度场室内水平剖面面速度场场室内水平平剖面速速度矢量量场世博会博博物馆报报告厅在在夏季工工况下，，室内人人员活动动区的温温度基本本维持在22℃-26℃之间，，室内人人员活动动区的风风速皆小小于0.12m/s，基本满满足符合合人员舒舒适性的