BIM在湖北科技馆新馆的应用

DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREENARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息蔡甸汉南新洲东西湖黄陂汉口汉阳武昌洪山区江夏花山大道高

新大道驿山南路光谷六路大道科技1.1项目概况及效果展示项目用地科技馆用地150.8M150.8M50M总建筑面积为7.2万平米1.1项目概况及效果展示活字创想生命螺旋光谷核芯活字拼贴1.1项目概况及效果展示1.1项目概况及效果展示1.1项目概况及效果展示外表皮曲面的精确化参数控制1.2项目设计难点中心漏斗及沉浸式影院的多专业配合设计。展厅大跨度无柱空间结构设计复杂钢桁架中的空间利用40.8M67.2M--统一平台

统一规则1.3项目BIM策略标准定制1.3项目BIM策略软件平台NavisworksRevitarchitectureRevitstructureRevitMEP平面BIM模型各区段（Revit）核心筒BIM模型（Revit）

表皮BIM模型（DP/Revit）绘制建筑节点详图(Revit/Acad)声学、光环境、节能分析、碰撞检查、施工模拟(IES、Ecotect、NavisWorks)

BIM中心模型（Revit）发布建筑图纸、打图(Revit)发布结构图纸、打图(Acad)建立空间几何规则建立区段分隔规则(Rhinoceros/GH)将几何关系导入Revit输入构建信息(*.sat)1.专业内采用工作集的方式2.专业间采用链接的方式建立结构计算模型(SAP2000/MiDas/ANsys)发布机电图纸、打图(Acad)绘制节点详图(Acad)建立砼结构整体BIM模型(Revit)建立钢结构整体BIM模型(X_Steel)机电系统及管线设计(Revit/DP/Acad)互提修正1.3项目协同流程DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREENARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息2.1基于BIM的项目方案分析析场地利用方案比比选原始地形项目用地西高东东低，总落差十十五米通过城市设计提提取周边场地信信息，结合二维维原始地形图，，建立场地模型型。2.1基于BIM的项目方案分析析方案一方案二场地利用方案比比选方案二:利用自然水体，，扩大水域，将将科技馆放在景景观水体中。方案一:利用地形，将科科技馆馆藏空间间放置在此，顺顺应地形，延伸伸至水面，形成成一个自然台地地，科技馆展览览空间置于台地地之上。2.1基于BIM的项目方案分析析场地土方模拟计计算方案一方案二方案一土方平衡衡报告方案二土方平衡衡报告场地利用方案比比选室外风速分布室外风速矢量室外压分布室外风速分布室外风速矢量室外压分布最大风速（m/s）最小风速（m/s）风速放大系数迎风面最大风压（pa）背风面最小风压（pa）迎风面和被风面最大风压差（pa）建筑周围有无漩涡建筑周围有无死角方案一3.100.121.353.6-2.15.7无无方案二3.40.131.483.2-1.85.0无无2.1基于BIM的项目方案分析析场地利用方案比比选利用绿色建筑技技术对室外风环环境模拟对比通过Revit建立多个方案案BIM模型，进行单体体形态的研究比比选，最终选取取最优方案,进行深化设计。2.1基于BIM的项目方案分析析单体形态研究2.2基于BIM的复杂建筑设计计建筑形体参数化化控制从设计概念提取取曲线形态生成平面构型原始曲线之间没没有明确的几何何关联逻辑2.2基于BIM的复杂建筑设计计建筑形体参数化化控制Grasshopper调整圆形半径，，寻找方、圆、、切线之间的对对位关系2.2基于BIM的复杂建筑设计计建筑形体参数化化控制找到唯一确定且且相互关联的几几何关系2.2基于BIM的复杂建筑设计计得到优化后的平平面建筑形体参数化化控制2.2基于BIM的复杂建筑设计计生成三维体量建筑形体参数化化控制2.2基于BIM的复杂建筑设计计用grasshopper调整曲面形态，，多方案比选建筑形体参数化化控制2.2基于BIM的复杂建筑设计计完成优化后的立立面造型既遵循循了严谨的几何何逻辑美感，同同时也做到了精精确的三维定位位。建筑形体参数化化控制2.2基于BIM的复杂建筑设计计竖向分割曲面幕墙标准化分割割2.2基于BIM的复杂建筑设计计幕墙板块尺寸各各不相同，类型型繁多优化前分隔曲线线幕墙标准化分割割2.2基于BIM的复杂建筑设计计Grasshopper调整曲线幕墙标准化分割割2.2基于BIM的复杂建筑设计计该区域幕墙板块块尺寸得以统一一，类型缩减为为一种幕墙按照板块尺尺寸分区归类，，便于厂家生产产A区E区D区C区B区幕墙标准化分割割2.2基于BIM的复杂建筑设计计优化前：渐变LED灯组有十多种不不同尺寸LED点阵的参数化设设计2.2基于BIM的复杂建筑设计计运用grasshopper模数化LED灯组尺寸，将渐渐变尺寸类型减减少至4种500mmX500mm600mmX600mm700mmX700mm800mmX800mmLED点阵的参数化设设计2.2基于BIM的复杂建筑设计计在BIM软件中，通过可可视化渲染技术术直观调整LED灯组尺寸，保证证图像效果的的的前提下减少不不同尺寸灯组的的类型，降低造造价。LED点阵的参数化设设计2.2基于BIM的复杂建筑设计计幕墙结构与主体体结构一体化设设计优化前主结构跨层桁架架与幕墙挡风桁桁架并存，幕墙墙厚度大优化后主结构跨层桁架架按幕墙分隔需需求增加杆件，，幕墙次龙骨直直接与主结构连连接，减小幕墙墙厚度主结构桁架幕墙挡风桁架幕墙无需另设挡挡风桁架，次龙龙骨直接与主结结构连接幕墙厚度大幕墙厚度小幕墙次龙骨主结构桁架按幕幕墙需求增加杆杆件通过BIM协同平台，我们们将幕墙结构系系统与主体钢结结构一体化设计计，挡风桁架即即是幕墙结构亦亦是主体结构的的一部分2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用“虫洞”漏斗雨水收集展示沉浸式影院漏斗2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用中庭内部的巨大大全钢结构“漏漏斗”象征穿越越时空的“虫洞洞”，设计中中通过Rhino控制它的曲曲线形态，为结结构专业提供精精准的定位。“虫洞”漏斗曲曲线形态参数化化调整2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用建筑与结构专业业通过BIM平平台反复调整经经纬线的疏密程程度以及杆件的的截面尺寸，最最终确定从下至至上分四段抽减减经线的方案，，力求在满足结结构强度的同时时在中庭内获得得轻盈的空间视视觉效果16根经线32根经线16根经线8根经线64根经线13214“虫洞”漏斗杆杆件排布方式优优化2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用建筑与结构专业业通过BIM平平台反复调整经经纬线的疏密程程度以及杆件的的截面尺寸，最最终确定从下至至上分四段抽减减经线的方案，，力求在满足结结构强度的同时时在中庭内获得得轻盈的空间视视觉效果优化前横截面300300300优化前视觉效果密集优化后横截面优化后视觉效果舒展150“虫洞”漏斗杆杆件排布方式优优化2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用在“虫洞”的下下端，建筑、结结构以及水专业业协同配合，设设计了由储水系系统，上水系统统，溢水槽，回回水系统构成的的雨水收集可视视化展项循环泵吸水井循环泵底部水槽溢水槽屋面雨水收集2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用在BIM技术的的强大三维支撑撑下，实现了水水幕景观的实时时模拟，确定合合理的水量雨水收集系统水水景展示2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM应用风管风管风管影院内仅有一圈圈钢结构悬臂环环形步道，建筑筑、结构、机电电专业借助BIM三维模拟技技术协同工作，，不断优化廊桥桥钢结构断面形形式及浮空影院院送风方式，以以隐蔽暖通机电电设备，尽量减减少投影的图像像干扰原始方案结构稳定性不佳佳风管无法隐蔽过程方案结构稳定性良好好风管隐蔽不佳优化方案结构稳定性良好好风管完全隐蔽蔽沉浸式影院步道道优化设计2.2基于BIM的复杂建筑设计计沉浸式影院一体体化BIM设计沉浸式影院最终终效果展示2.3基于BIM的复杂结构设计计结构选型及优化化根据建筑方案，，确定结构体系系为钢框架-支撑结构（多筒筒-钢框架体系）。。矩形钢管混凝土土柱-钢支撑结构跨层钢桁架圆形跨层钢桁架架双向正交桁架2.3基于BIM的复杂结构设计计复杂空间曲面网网壳划分基于中庭喇叭的的Rhinocero建筑模型，偏移移建筑面层厚度度及结构杆件厚厚度的一半，得得到结构中性面面，对面进行网网格划分，得到到结构模型。中庭沉浸影院的的外壳呈喇叭状状，内壳呈碗状状，屋盖采用经经纬线分割的桁桁架组成。中庭沉浸影院剖剖面图沉浸影院内壳中庭沉浸影院整整体模型屋盖内壳外壳沉浸影院外壳屋盖2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计复杂空空间曲曲面网网壳划划分网壳划划分方方案优优化中庭沉沉浸影影院外外壳采采用经经纬线线与斜斜交网网格两两种方方案分分割的的单层层网壳壳结构构。经纬线线2斜交网网格经纬线线1斜交网网格影影响采采光且且节点点制作作困难难，而而经纬纬线方方案1由于上上下部部直径径相差差大，，上部部网格格尺寸寸较大大，刚刚度小小；最最终选选择经经纬线线方案案2。经纬线线方案1：经线线方向向16根杆件件均落落地，，纬线线方向向杆件件均匀匀布置置；经纬线线方案2：考虑虑到沉沉浸影影院的的上部部直径径远大大于下下部直直径，，经线线方向向上部部为64根杆件件，分分两次次截断断，8根杆件件均落落地，，纬线线方向向杆件件均匀匀布置置；方案3：杆件件斜交交布置置形成成斜交交网格格2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计结构分分析与与BIM平台结结合SAP2000结构分分析模模型Revit结构模模型利用CSIXRevit软件，，将结结构SAP2000模型导导入到到Revit软件中中生成成BIM模型。基于建建筑BIM模型，，建立立结构构初步步计算算模型型，利利用Sap2000、Midas、Ansys进行结结构计计算分分析。。MIDAS动力弹弹塑性性分析析动力弹弹塑性性分析析2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计结构抗抗震性性能化化设计计为保证证科技技馆结结构振振动舒舒适度度要求求，使使用ANSYS对本工工程进进行人人致振振动分分析，，并采采用设设置MTMD(多重调调谐质质量阻阻尼器器)减振系系统。沉浸影影院步步道振振动舒舒适度度控制制的基基本方方案:人致振振动分分析2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计采取MTMD减振体体系后后，大大型悬悬挑楼楼盖与与浮空空影院院步道道的振振动舒舒适度度满足足要求求。ANSYS有限元元划分分模型型ANSYS有限元元划分分模型型人致振振动分分析结构抗抗震性性能化化设计计2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计利用BIM技术得得到沉沉浸影影院的的计算算模型型，采采用SAP2000软件进进行稳稳定分分析，，可以以直观观地显显示结结构失失稳部部位。。稳定分分析第一阶阶屈曲曲模态态第二阶阶屈曲曲模态态第三阶阶屈曲曲模态态结构抗抗震性性能化化设计计2.3基于BIM的复杂杂结构构设计计复杂钢钢结构构节点点的精精细化化设计计相对于于传统统钢结结构深深化设设计，，基于于BIM的结构构模型型进行行钢结结构的的深化化设计计的优优势：：3D模型更更加直观，BIM模型节节点设设计相相对传传统节节点更更便于理理解，，高效效、快快捷。BIM模型能能反应应连接接板与与螺栓栓的布布置，，能更更好地地指导施施工。使用ANSYS对本工工程关关键部部位节节点进进行最最不利利工况况下的的强度度验算算，以以保证证工程程的安安全可可靠。。斜拉索索张拉拉端节节点有有限元元分析析节点网网格划划分图图节点Mises应力云云图斜拉索索锚固固端节节点有有限元元分析析节点网网格划划分图图节点Mises应力云云图2.4基于BIM的机电电设计计中央大大厅气气流组组织模模拟及及空调调送风风方式式优化化传统送送风方方式：：百叶送送风口口缺点：：1.送风距距离不不足，，无法法到达达人员员活动动区。。2.送风气气流组组织较较差，，冬季季热舒舒适性性差。。优化方方案：：筒形喷喷口+地面辐辐射供供暖优点：：1.气流组组织均均匀，，人员员区空空调效效果好好，无无吹风风感。。2.冬季热热舒适适性好好。通过中中央大大厅CFD模拟，，选择择合理理的空空调送送风形形式2.4基于BIM的机电电设计计中央大大厅气气流组组织模模拟及及空调调方式式优化化喷口送送风温温度场场（1.0m人行区区）百叶送送风温温度场场（1.0m人行区区）通过中中央大大厅CFD模拟，，选择择合理理的空空调送送风形形式大厅温温度分分布（（喷口口）大厅温温度分分布（（百叶叶）大厅速速度分分布（（百叶叶）大厅速速度分分布（（喷口口）通过CFD模拟结结果，，对比比两种种送风风方式式，喷喷口送送风+地暖较较传统统百叶叶送风风方式式，气气流组组织及及热舒舒适性性更优优，实实际设设计时时选择择“喷喷口送送风+地面辐辐射供供暖””方式式。2.4基于BIM的机电电设计计暖通负负荷计计算科技馆馆revit模型导导出gbxml文件利用HY-EP负荷计计算软软件打打开xml空间文文件典型房房间负负荷计计算明明细表表典型房房间负负荷计计算3D折线图图典型房房间负负荷计计算边边界条条件设设置典型房房间负负荷柱柱状分分析图图2.4基于BIM的机电电设计计暖通负负荷计计算科技馆馆1~2层负荷荷计算算界面面科技馆馆1~2层负荷荷计算算3D折线图图科技馆馆1~2层负荷荷计算算报表表生成成Excel负荷计计算表表格2.4基于BIM的机电电设计计暖通负负荷计计算2.5BIM施工图图出图图2.63D可视化化表现现DESIGN设计应应用SYNERGYBIM协同GREENARCHITECTURE绿色建建筑EXPEND技术拓拓展LEARNED应用心心得INFORMATION项目基基本信信息3.1管线综综合及及碰撞撞专业间间采用用链接接的方方式在在一个个模型型体上上设计计,实现专专业间间信息息传递递的准准确、、及时时、完完整，，同时时通过过协同同和可可视化化及时时发现现、解解决问问题。暖通给排水水电气3.1管线综综合及及碰撞撞在设计计完成成后，，应用用BIM技术的的优势势，在在Navisworks中进行行漫游游观察察和碰碰撞检检查，，从而而较好好的解解决传传统二二维设设计下下无法法避免免的错错、漏漏、碰碰、撞撞等问问题。。3.1管线综综合及及碰撞撞在Navisworks中进行行碰撞撞检查查，生生成碰碰撞报报告，，直接接索引引到碰碰撞位位置，，找到到相应应的构构件调调整管管线。。碰撞检检查前前碰撞检检查修修改后后3.2合理利利用结结构层层空间间23m及39m标高均均为四四米钢钢结构构层，，通过过BIM三维模模型平平台，，优化化结构构斜撑撑，合合理利利用此此空间间作为为设备备层及及研究究用房房。四层研研究用用房39M23M设备用用房3.2合理利利用结结构层层空间间三层设设备层层结构构优化化前，，人字字形桁桁架限限制了了机房房设备备有效效安装装高度度，使使得机机房有有效空空间不不足，，不满满足机机房设设备安安放条条件。。3.2合理利用结构层空空间三层设备层结构优优化后，桁架结构构呈八字形，在保保证结构的同时增增大设备房有效空空间，使空调机组组有效安装高度得得以大幅提升，满满足机房设备放置置要求。3.2空间可视化分析及及优化在Naviswork模型中漫游，对内内部空间进行可视视化分析，发现三三楼展厅风机盘管管高度过低，通过过对机电模型的优优化和修改，提高高了风机盘管的高高度，提高了空间间的利用率，改善善空间感受。优化前优化后3.3维修空间模拟与分分析在Navisworks中进行设备机房维维修空间模拟，杜杜绝隐性空间不足足问题。DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREENARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息4.1绿色建筑设计目标标以最新颁布的《绿色建筑评价标准准》GB/T50378-2014为依据，利用BIM平台，设计阶段通通过进行日照分析析、风环境分析、、能耗分析、光环环境分析、声环境境分析等，指导和和优化设计，并利利用BIM模型精准控制；运运行阶段智能化节节能运行，使本项项目达到绿色建筑筑三星评价标准。。绿色建筑BIM节地与室外环境节能与能源利用节材与材料资源利用节水与水资源利用室内环境质量运营管理施工管理提高与创新4.2基于BIM的设计前期信息整整合通过BIM系统的信息整合优势，针对武汉全全年气候数据归纳分析和可视化解读，获知大量对设计有指导导意义的项目环境信息。最佳朝向太阳直射辐射太阳直射辐射气候参数分析全年盛行风向全年温湿度分析4.3设计阶段基于BIM的模拟计算冬至日全天阴影轨轨迹根据太阳高度角全全真模拟（冬至日中午12点）日照分析4.3设计阶段基于BIM的模拟计算能耗分析4.3设计阶段基于BIM的模拟计算能耗分析4.3设计阶段基于BIM的模拟计算展厅等室内大空间间过渡季节热舒适适度优化设计自然通风模拟结果果对比方案1：利用展厅四周悬挑挑底板部位设进风风口，展厅顶部设设出风口方案2：利用楼梯间进行自自然通风，展厅顶顶部设出风口进风口出风口风环境分析进风口出风口楼梯间通风4.3设计阶段基于BIM的模拟计算展厅等室内大空间间过渡季节热舒适适度优化设计自然通风模拟数据据分析对比9个模拟空间中，方方案1有7个空间的室内温度度超过27℃（最大值为28.9℃），方案2只有1个空间室内温度超超过27℃（最大值为27.7℃）。故选择方案案2为设计方案。模拟空间编号室内距楼板1.5平面的平均温度（℃）方案1方案2100226.225.8300127.526.8300227.126.2300328.526.1300427.226.1300527.225.6300628.927.7300727.526.5300826.826.6风环境分析3001300230033004300630073008100230054.3设计阶段基于BIM的模拟计算方案工况平均采光率（%）采光达标率（%）达标率要求（%）1设置导光管36个，地板采用深灰色无溶剂环氧面涂层0.288.87102设置导光管72个，地板采用浅灰色无溶剂环氧面涂层0.3313.9410方案1：设置导光管36个方案2：设置导光管72个停车库光导管优化化设计利用AutodeskEcotectAnalysis软件对BIM模型中地下车库的的光环境进行模拟拟，对增设光导管管的数量和定位进进行比选，结合车车库地面材料的选选择，确定最佳增增设方式，使车库库综合节约照明用用电40%，估计年节约电能能为7.08万kwh。光环境模拟方案原方案优化方案内墙面未做吸声处理微孔吸声铝板地面大理石材质铺贴大理石材质铺贴一层天花吊顶矿棉吸声板材吸声格栅天花吊顶二、三层天花吊顶矿棉吸声板材穿孔铝板造型吊顶中庭喇叭筒中部为微孔吸声格栅中部为微孔吸声格栅4.3设计阶段基于BIM的模拟计算声环境模拟模拟中庭声环境科技馆类建筑中庭庭易出现噪声过大大等问题，利用BIM模型模拟中庭声环环境，指导设计控控制中庭的混响时时间、杜绝声聚焦焦、降低中庭噪声声。声学模型早期衰减时间EDT室内声压级分布混响时间T20、30室内装饰模型4.3设计阶段基于BIM