[摘要] 摘要：以上海国际旅游度假区核心区管理中心项目为例，分别从建筑、结构、机电三方视角切入，探讨了BIM技术应用在建筑设计中的难点、亮点及
摘要：以上海国际旅游度假区核心区管理中心项目为例，分别从建筑、结构、机电三方视角切入，探讨了BIM技术应用在建筑设计中的难点、亮点及应用心得。
在“互联网+”、中国建筑行业信息化革命的大背景下，BIM技术的发展应用已势不可挡。以上海国际旅游度假区核心区管理中心项目为例，分别从建筑、结构、机电三方视角切入，探讨了BIM技术应用在建筑设计中的难点、亮点及应用心得。
概况
上海国际旅游度假区核心区管理中心位于上海国际旅游度假区的南大门。总用地面积22590平方米，建筑面积约45180平方米（不含地下室）。作为园区的门户，考虑具有一定的识别性的设计。利用开放的屋顶绿化、平台、地下广场、地面广场等，为城市提供开放、立体的公共空间。以管理办公为主，结合综合办公、展览会议中心、少量配套商业等的综合性功能，提供涵盖周边地区的居民到商务人群、园区游客的全方位服务。放眼未来，充分考虑对环境的影响。努力实现达到国际先进水平的高品质建筑。
上海国际旅游度假区核心区管理中心效果图
>>项目设计理念
本项目设计理念由“山峦”、“溪谷”、“阳光宝盒”等构成。“山峦”绿色脉络彰显时代的生态精神；“溪谷”奔流不息象征重视交流共享的空间语言；“阳光宝盒”悬浮于绿丘之上、极简抽象风格的空间语言。基于以上理念打造一座经得起时间考验，抵御岁月洗礼，历久而弥新的经典公共建筑。
>>项目BIM应用的背景
随着上海国际旅游度假区的开发建设，工程项目种类繁多、关联度高、工艺复杂，需要深入详细的交流，由此建设单位决定上海国际旅游度假区核心区管理中心项目全程推行BIM技术，以数字化、信息化和可视化的方式提升项目建设水平。
BIM各专业拆分图
BIM在项目中的应用介绍
>>BIM在建筑设计中的应用
(1)复杂幕墙设计
本项目以阳光宝盒为设计理念的立方体，通过Revit体量与幕墙系统，利用交点功能与参照线自由的划分幕墙竖挺，通过加载轮廓族的形式建立外围的幕墙框架，最后按照设计师所提供的门窗大样图，建立对应的窗族替换幕墙嵌板生成最终的立方体。
幕墙网格划分示意
幕墙外观
(2)异形屋顶空间定位
本项目异形绿坡的定位是设计难点，在以往的二维CAD图纸中无法直观且可视化的判断空间上的位置关系，而通过BIM的应用可以准确的定位出绿坡中三角面各个角点的空间位置，从而准确的建立各个绿坡与相邻的楼梯，最终优化出整个上人屋面之间的空间关系。
绿坡平面示意图
绿坡外观
(3)虚拟现实
采用虚拟现实软件进行逼真的模拟演示，设计人员可在三维场景中对模型进行任意的漫游供业主查看，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易的被发现，减少由于事先规划不周全而造成无可挽回的损失和遗憾，大大提高项目的评估质量。
(4)总结
BIM技术在上海国际旅游度假区核心区管理中心项目中的应用提供了非常方便的可视化功能，也就是我们常说的所看即所得。将以往的二维线条表现的构件转化为三维视觉进行展示，跟效果图所不同的是，这些三维构件的信息库是自动生成的，能够反应出构件之间的互动性和关联性。包括对于幕墙的划分，竖挺的形态，窗户的类型都在可视化的状态下进行创建，设计师可以更直观的推敲及表达自己的设计理念和想法，而虚拟现实技术与实时碰撞检查的应用在本项目中持续对所发现的专业冲突进行跟踪，整理和记录BIM报告，使各专业的配合质量得到显着的提高,解决了二维平面图纸较难发现不同专业的碰撞问题。
>>BIM在结构设计中的应用
(1)异形屋顶结构定位
本项目中，为了贴合“山峦”和“溪谷”的设计理念，建筑师利用山丘状裙房屋顶，打造通往3层标高的开放式屋顶绿化空间。主楼裙房亦采用绿化平台，积极设置屋顶绿化，形成宛如公园的开放空间，从悬于空中的立方体办公楼内可以眺望迪斯尼园区和远方的城市天际线，体会到独特的景观。
由于建筑屋面的立体化，结构设计师配合设计由多块异形楼板组成的结构屋面，因而如何保证下部会议会展中心的净高成为难题。以北侧的种植屋面为例，预应力大梁的应用使之无法随屋面楼板任意弯折，如何明确结构框架定位是一个设计难点。在传统二维设计中，结构设计师需反复计算并与建筑师反复校核才能给出较为准确的定位，同时如此异形的结构在计算软件中如何简化也是一个复杂的过程。而通过BIM技术的应用，设计师可以抛开二维图纸直接在三维模型中定位结构框架，直观清晰地表达构件的空间关系，保证最大程度地满足设计需求。（见图2.8）
种植屋面
(2)结构专业内部协调
在传统二维设计中，人防一般由专业的人防设计院单独设计。由于人防设计的特殊性，平时建筑、平时结构、战时建筑、战时结构四个专业的相互配合是一大难点，设计师很难直接通过二维图纸找出隐藏在各处的问题，这对后期的施工、管线安装等带来了程度不一的影响。而通过BIM三维可视化模型，平时结构与战时结构之间的空间关系一目了然，两者之间的冲突也更容易被察觉，设计师将发现的问题及时反馈给相关专业协调解决。以地下三层6轴交A轴处为例，此处平时结构布置了汽车坡道，而人防却在此设计了人防口部并布置了相应的梁板结构，两者产生了极大的冲突，通过与设计的协调权衡、修改设计方案最终成功地解决了这些问题。
人防结构和平时结构冲突
(3)信息传递的研究
项目中，通过项目参数和共享参数的应用，全面录入工程所需信息，为项目各方提供及时、准确的工程数据，以框架梁为例，除去基本的尺寸信息，更添加了耐火等级、材质等信息，为后期的工作提供了数据基础。 BIM依托构件作为信息载体，因此需要花大量时间完善族库以打好参数化的基础。相较于传统的CAD标准图块，族的优势在于参数化可变族，这大大地节省了作图时间，提高了设计效率。然而软件自带的族库并不能满足我们的所有需求，这就要求我们对族库进行扩建。族的本质是通过族参数的添加和变化来控制族的变化，制作复杂的族需要大量的时间和精力，因而通过不同的项目，不断建设族库也是今后BIM设计的一大目标。
构件参数化
(4)总结
项目中，利用BIM技术明确了异形屋顶结构框架的定位，解决了结构内部不同专业间本易忽视但后果不容忽视的碰撞问题，并为各结构构件添加了详细参数，使信息有效传递，同时，BIM团队也借此项目的契机，投入精力完善扩充族库。但以现在的族库储备仍是远远不够的，为了未来更高效、高质量、高规格地完成项目、推进BIM应用，我们还须继续实践钻研，加以统一的族库管理，为BuildingInformationModeling中的“I”打下坚实基础。
异形屋顶人视效果图
>>BIM在机电设计中的应用
(1)管线综合及净高分析
利用BIM技术管线综合能够汇总各专业成果，全方位展示建筑空间关系，清晰、准确地检测管线间的碰撞。借助BIM技术，设计师能有序合理地排布避让管线，使管线走向排布最优化，在不影响设计初衷的情况下，尽可能降低施工成本，同时考虑检修空间以及是否便于安装。此次上海国际旅游度假区核心区管理中心项目，达到了零碰撞的管综深度，如此精细的BIM三维管线综合是这个项目的难点重点，也为后期与施工方对接打下了扎实的基础。
碰撞检测
项目进行期间，标准层冷凝水系统过长，导致放坡影响净高要求，经过与设计师的协商，最终确定增加下水点的解决方案，将问题在施工前就解决。
在传统设计中，设计对净高的制定通常只是一个局部估算值，无法做到全面考虑综合布线，及每个区域的局部细节，特别是在一些空间布局复杂、具有夹层或挑高、降板处，以及机械车位、作业区或楼梯休息平台、结构加腋处等等。往往在二维平面图纸上，由于这些区域无法得到全方位的空间布局观察，所以更容易出现净高考虑不足的问题。而此次上海国际旅游度假区核心区管理中心项目中，利用BIM技术全面零碰撞管线综合，为业主提供了全套的净高分析，使得整座建筑的净高情况一目了然、准确无误。
管线综合及标高分析
(2)BIM出图的应用
项目中，BIM做到了模型直接出图并双向反提资：对于施工方关心的管线排布紧张的区域，BIM直接导出管综剖面图给到施工单位，从而确认进一步的深化方案(见图2.13)；对于管综后管线布置与设计平面图不一致的情况，BIM直接导出各专业平面图并标注管综后的管线标高，反提设计师重新计算核准后，使设计出图与BIM模型保持一致。
运用BIM技术三维出图的优势在于模型修改完全同步，有一处修改，所有涉及到此处修改的图纸也同步修改，这相比于传统二维出图，大大节省了出图时间，更是大大降低了遗漏差错，防止各专业间套图过期，或平面图与系统图、详图不统一的疏漏发生。不仅如此，运用BIM技术可以做到在任何需要出剖面的位置瞬间导出精准完整的剖面图，这是传统出图方式所无法做到的。
利用BIM技术直接将完成管综的模型导出各专业平面图，与施工方完美对接，化繁为简减少项目流程，大大提高工作效率与准确性。
管综剖面图
暖通风系统平面图
(3)BIM模式下设计与施工协作探讨
时下设计单位的BIM成果通常是交付业主，与施工方却没有一个良好的对接，而施工单位会再根据施工图自己建一遍模型进行深化设计，这样重复劳动不仅浪费了人力物力，更是违反了BIM的初衷。
这个现象在本项目中得到了突破，分层交接模型，施工方同步校核模型深化程度是否符合施工要求，提深化意见，BIM团队再根据意见及时修改模型，从而使最终模型无限接近实际施工，且能被施工单位直接用于深化出图与施工管理。
由于在设计后期，施工同时进行，所以要求自下而上分层交付模型，这无疑也增加了工作量，所有管线需要按层断开，起初是以建筑完成面为界拆分上下层，后发现接近屋顶处出现不规则结构楼板的情况，后决定改变拆分界限，以结构楼板为界进行拆分。值得注意的是，当拆分当层模型时，要包含上一层的重力管线及集水井，因为这两者的图纸信息常常在上一层，所以拆分时要注意不要造成遗漏。
经过此次项目的实践，使设计BIM与施工正式接轨，成功迈出了重要的一步。
施工单位深化意见
地下室管线排布
(4)总结
由于机电管线及设备错综复杂，加之建筑结构专业，相较于传统的二维制图模式，BIM技术在机电设计的应用变复杂为有序，使一些建筑结构复杂处、难以从二维图纸上明确空间关系处的设计疏忽、以及结构预留问题得以提前发现。通过BIM三维管线综合，在设计阶段就发现并解决以往在施工阶段才暴露且无法解决的问题，降低项目成本、精简项目流程、减少工程反复。并且通过最合理的管线排布获得最佳的净高空间，从而达到最优化的施工对接。
然而现阶段仍处于探索实践的阶段，在与施工的对接过程中，免不了会出现深度把控不准、或责任分配不清的情况，毕竟设计施工有别，再密切合作设计方也无法做到全面考虑实际施工遇到的问题，而且对于许多支管管道末端而言，在实际施工中是轻而易举就能解决的问题，但在BIM模型中则造成了庞大而又意义不大的工作量。所以针对此现象急需要出台BIM行业标准来规范各领域间的责任深度、成果质量以及BIM传递交接形式等。
结语
上海国际旅游度假区核心区管理中心项目运用BIM技术，基托BIM的3D精细化平台，以数字化、信息化和可视化的方式提升建筑设计水平。同时施工阶段继承设计阶段BIM的成果与信息，使成果应用于后续的施工与安装，提升运维水平与效率。
经过此次与施工单位的配合，我们深刻意识到不同阶段的模型应用有很大差异。BIM技术的核心是信息的可持续流动和应用，而单纯在某一阶段应用BIM技术是无法达到信息流动的目的，这样也就违背了BIM应用的初衷。如何推进BIM技术全生命周期应用应该是我们下一阶段需要关注的重点。与此同时，也期待行业尽快出台完整的BIM行业标准。
通过此次上海国际旅游度假区核心区管理中心项目，不仅对于BIM技术的运用加深了积累，更是进一步得推进了BIM技术在行业中的应用。在“互联网+”、建筑行业信息革命的大背景下，在未来的建筑行业中，BIM必然将深刻影响我们的设计方法和模式。
（作者：杭翼祺同济建筑设计研究院（集团）有限公司BIM研发中心项目主管、建筑工程师，王程韦同济建筑设计研究院（集团）有限公司BIM研发中心结构工程师）
