BIM技術(shù)案例分享：中交南方總部大樓項(xiàng)目中的BIM應(yīng)用

1、項(xiàng)目概述

擬建的中交南方集團(tuán)總部項(xiàng)目位于廣州市海珠區(qū);地上43層，地下3層;地上部分由一棟高層辦公樓和附樓組成。主樓為高層辦公樓，建筑面積約95385㎡，建筑物總高度198.9m，屬超B級(jí)高度高層，平面尺寸為47.5×47.5m，采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)(框架柱采用鋼管混凝土疊合柱)，核心筒平面尺寸為22.4×22.6m。

2、BIM的實(shí)施過(guò)程

團(tuán)隊(duì)結(jié)合“中交集團(tuán)南方總部項(xiàng)目”的施工圖設(shè)計(jì)，運(yùn)用Bentley系列軟件，開(kāi)展信息化建模及多專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同，利用信息化模型在實(shí)際項(xiàng)目施工前期檢查、排除以往難以解決的各類(lèi)問(wèn)題，并在此模型平臺(tái)上嘗試進(jìn)行施工圖生成、CFD模擬分析、施工模擬等工作。

2.1三維模型搭建、修改及可視化表達(dá)

隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，以及日益豐富的建筑功能、造型等需求，出現(xiàn)了越來(lái)越多的新、奇、特、異建筑。這些建筑往往在造型、構(gòu)件甚至建造工藝上突破常規(guī)，僅通過(guò)傳統(tǒng)的平面手段及二維圖紙通常難以表現(xiàn)。BIM模型所能提供的三維可視化特性，意義顯得越來(lái)越重大。

三維可視化作為工程溝通的有效媒介，可使業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等各參與方，都能在同一模型環(huán)境下，進(jìn)行正確地理解、溝通、協(xié)調(diào)，可有效提高工作效率，避免不必要的返工與浪費(fèi)。同時(shí)，三維模型可隨時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)空間，動(dòng)態(tài)的觀察推敲空間結(jié)構(gòu)，展示各商業(yè)業(yè)態(tài)的要求，滿足業(yè)主對(duì)施工圖高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合項(xiàng)目施工圖及后續(xù)修改方案，搭建并實(shí)時(shí)更新了中交南方總部大樓的三維模型。

2.2三維協(xié)同工作

在設(shè)計(jì)階段，過(guò)去通過(guò)二維CAD電子圖紙采集信息來(lái)單向解決“信息孤島”，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的雙向聯(lián)動(dòng);而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用真正意義上實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，它將各種分散的二維CAD圖紙和數(shù)據(jù)表格統(tǒng)一到信息化建筑模型中。

為此，我們BIM團(tuán)隊(duì)在工作初期便開(kāi)始嘗試進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)的三維協(xié)同工作?；谕瑯觼?lái)自于Bentley公司的ProjectWise程序(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PW)，我們對(duì)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)空間配置進(jìn)行了定制，建立了該項(xiàng)目在PW系統(tǒng)下的三維協(xié)同管理組織架構(gòu)。通過(guò)參數(shù)化的變更引擎自動(dòng)維持各種信息模型、文檔之間的關(guān)聯(lián)，保證參與BIM工作的各專(zhuān)業(yè)人員使用實(shí)時(shí)統(tǒng)一的項(xiàng)目環(huán)境，參考實(shí)時(shí)更新的各專(zhuān)業(yè)三維模型，甚至各專(zhuān)業(yè)的切圖都是隨模型同步更新過(guò)的，減少了來(lái)回檢查、重復(fù)作業(yè)以及過(guò)程協(xié)調(diào)中的各種浪費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)過(guò)程的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3三維碰撞檢測(cè)及管線綜合

在大型復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，設(shè)備管線的布置由于系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的情況，這不僅給施工帶來(lái)麻煩，更影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工或浪費(fèi)，甚至存在安全隱患。

為了避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中通過(guò)二維管線綜合設(shè)計(jì)來(lái)協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)的管線布置，但它只是將各專(zhuān)業(yè)的平面管線布置圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對(duì)位置，進(jìn)而確定各管線的原則性標(biāo)高，再針對(duì)關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖。而對(duì)于大型復(fù)雜的工程項(xiàng)目，采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維管線綜合設(shè)計(jì)有著明顯的優(yōu)勢(shì)及意義。BIM模型是對(duì)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的一次“預(yù)演”，建模的過(guò)程同時(shí)也是一次全面的“三維校審”過(guò)程。在此過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，這些問(wèn)題往往不涉及規(guī)范，但跟專(zhuān)業(yè)配合緊密相關(guān)，或者屬于空間高度上的沖突，在傳統(tǒng)的單專(zhuān)業(yè)校審過(guò)程中很難被發(fā)現(xiàn)。

作為BIM應(yīng)用初步階段的主要成果，三維管線綜合為該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及后期施工、安裝提供了重要幫助。通過(guò)Bentley軟件各模塊的自檢功能及Navigator的碰撞檢測(cè)工具，發(fā)現(xiàn)并檢測(cè)出各專(zhuān)業(yè)間的設(shè)計(jì)沖突，并及時(shí)反饋給各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)整、修改模型，然后重新復(fù)核檢測(cè)后將新的問(wèn)題再次反饋給設(shè)計(jì)人員。如此往復(fù)幾次，最終逐層完成各層的碰撞檢測(cè)及管線綜合工作。

2.4三維出圖

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于二維圖形能反應(yīng)的空間信息比較有限，設(shè)計(jì)人員的空間信息只能通過(guò)大腦模糊的形成。三維模型在這一點(diǎn)上的優(yōu)勢(shì)不言而喻。然而，目前行業(yè)內(nèi)最慣常的設(shè)計(jì)圖紙仍是以二維形式呈現(xiàn)，所有的制圖標(biāo)準(zhǔn)及出圖規(guī)則也均是針對(duì)二維圖紙。因而在現(xiàn)階段，采用BIM進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的成果，仍需要轉(zhuǎn)化為二維圖紙。

然而，在完成設(shè)計(jì)后重新繪制二維施工圖不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也是對(duì)已有三維模型的浪費(fèi)。因此，最簡(jiǎn)便、最有效的方法無(wú)疑是直接由三維模型抽取二維圖紙。通過(guò)一系列的前期定制，并采用Bentley軟件最新的DynamicView功能，我們成功從已有的三維模型中抽取了二維管線綜合剖面圖。同時(shí)，在第一次標(biāo)注時(shí)，通過(guò)關(guān)聯(lián)設(shè)置將所做的標(biāo)注與三維模型設(shè)定關(guān)聯(lián)。這樣一來(lái)，當(dāng)我們的三維模型發(fā)生變化時(shí)，二維圖紙將自動(dòng)與三維模型同步，使設(shè)計(jì)人員能從繁瑣的繪圖操作中解脫出來(lái)，把精力關(guān)注于設(shè)計(jì)。

2.5氣流組織(CFD)分析

隨著能源的日益緊張和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然界的負(fù)面影響，如溫室氣體排放、環(huán)境污染等，嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)促使人們對(duì)人與自然間的關(guān)系進(jìn)行一次次的反思。其中，綠色建筑的設(shè)計(jì)正是其在建筑行業(yè)中的體現(xiàn)。綠色建筑強(qiáng)調(diào)建筑在全生命周期對(duì)于自然界的影響，包括節(jié)水、節(jié)電、降低建材消耗和碳足跡等，歸納來(lái)說(shuō)即是盡可能減少建筑營(yíng)造及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中對(duì)自然界造成的負(fù)面影響。

通常對(duì)綠色建筑的檢測(cè)、評(píng)估需要借助專(zhuān)業(yè)儀器以及縮尺甚至足尺模型，往往耗費(fèi)大量的人力、物力，費(fèi)時(shí)費(fèi)材。而B(niǎo)IM技術(shù)的引入為綠色建筑設(shè)計(jì)提供了新的可能。通過(guò)包含真實(shí)尺寸、材料、空間及設(shè)備風(fēng)口等信息的BIM模型，結(jié)合相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行模擬，可以以很小的代價(jià)實(shí)時(shí)的分析、評(píng)估各項(xiàng)指標(biāo)，并便于設(shè)計(jì)師作出判斷和調(diào)整。

基于已建立的BIM模型，我們將中交主樓門(mén)廳及風(fēng)口位置導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)網(wǎng)格劃分工具進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再導(dǎo)入CFD分析軟件AnsysFluent。再對(duì)暖通設(shè)備的噴口、回風(fēng)口以及門(mén)廳幕墻、內(nèi)墻設(shè)定相應(yīng)的邊界條件，對(duì)主樓門(mén)廳進(jìn)行了氣流組織分析(橫向、豎向溫度分布，人體高度溫度、速度切面等)。

采用類(lèi)似的方法，還可以利用BIM模型進(jìn)行室內(nèi)熱舒適環(huán)境評(píng)估(溫濕度、風(fēng)速等)、污染物擴(kuò)散和換氣效率、高大空間及分層空調(diào)環(huán)境預(yù)測(cè)、建筑物外風(fēng)場(chǎng)模擬(包括區(qū)域風(fēng)場(chǎng)模擬和計(jì)算風(fēng)工程)、火災(zāi)場(chǎng)景氣流模擬等分析。

2.6施工模擬

建筑施工過(guò)程是一項(xiàng)十分復(fù)雜的活動(dòng)，尤其是近年來(lái)各類(lèi)異型的現(xiàn)代建筑應(yīng)運(yùn)而生，在增加視覺(jué)美感的同時(shí)，也給項(xiàng)目施工帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)?？梢哉f(shuō)，傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)已越來(lái)越無(wú)法滿足當(dāng)代建筑的施工需求。

作為BIM的一項(xiàng)重要應(yīng)用，虛擬施工(VirtualConstruction，簡(jiǎn)稱(chēng)VC)技術(shù)可謂生逢其時(shí)。簡(jiǎn)而言之，虛擬施工是實(shí)際施工過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的虛擬實(shí)現(xiàn)。它采用參數(shù)化設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)、結(jié)構(gòu)仿真以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)，在三維仿真軟件及高性能計(jì)算機(jī)等設(shè)備的支持下協(xié)同工作，對(duì)施工活動(dòng)中的人、財(cái)、物、信息流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行全真環(huán)境的三維模擬，為施工的各個(gè)參與方提供一種易控制、無(wú)破壞、低耗費(fèi)、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)且能反復(fù)多次的實(shí)踐方法，能有效提高施工水平，消除施工隱患，防止施工事故，減少施工成本及工期，增強(qiáng)施工過(guò)程中的決策、優(yōu)化與控制能力，從而增強(qiáng)項(xiàng)目總承包及施工企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，施工方通過(guò)建立BIM模型，可使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員全面熟悉圖紙，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的施工問(wèn)題，有針對(duì)性選擇和優(yōu)化施工方案;并且準(zhǔn)確可靠的BIM模型數(shù)據(jù)，可為施工生產(chǎn)、準(zhǔn)備提供可靠數(shù)據(jù)支撐;同時(shí)，憑借激光掃描、GPS、移動(dòng)通訊、RFID和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)跟蹤。

目前，我們團(tuán)隊(duì)正嘗試將已完成的三維BIM模型與施工進(jìn)度相鏈接，形成4D施工資源信息模型。在下一階段，還計(jì)劃將其與施工資源及成本信息集成一體，將BIM從4D施工模擬延伸到5D成本控制系統(tǒng)，將BIM應(yīng)用在三維協(xié)同設(shè)計(jì)的全過(guò)程(設(shè)計(jì)—分析—審核—出圖)，并為業(yè)主及施工單位提供施工模擬及運(yùn)營(yíng)管理，真正的拓展其全生命周期服務(wù)的價(jià)值。

BIM模型在施工過(guò)程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：中交南方總部大樓項(xiàng)目中的BIM應(yīng)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。