在2010年上海世博會的建筑盛宴中,現代設計集團華東建筑設計研究院有限公司(以下簡稱“現代設計集團華東院”)奉獻出了兩座典范建筑:一是世博文化中心,面積126000平方米,是世博核心區一軸四館的永久性建筑之一。它的外形宛如飛碟、又似貝殼,其穿梭騰飛的姿態和極具未來感的獨特外形,傳遞出了對城市未來的美好憧憬。二是世博上海案例館,它用15萬塊上海舊城改造時拆除的舊石庫門磚頭砌成,集生態智能技術于一身,通過“風、光、影、綠、廢”五種主要“生態”元素的構造與技術設施的一體化設計,展示了未來“上海的房子”。
“現代設計集團華東院的定位是做市場的高端、前端,因此做的多是地標性建筑。我們希望在技術上能保持在中國乃至全球的領先位置。我們及早的預見到BIM將是未來技術變革的方向,并積極的推進BIM。” 現代設計集團華東院技術中心主任助理徐浩表示,就目前情況看,BIM技術的使用在項目品質的提升、效率的提高,以及和業主的溝通等一系列方面都帶來了很大的好處,推廣BIM的意義非常重大,而歐特克公司的Revit、Navisworks、Ecotect等一系列軟件在BIM的應用上發揮了極其重要的作用。

世博文化中心

上海案例館
應用的“平臺化”模式
世博文化中心是一個自由造型,依靠傳統的二維方式根本無法出圖并精確表現,BIM變成為了建筑師手中的利器。在進行這樣復雜體形的參數化建模時,現代設計集團華東院首先對演藝中心殼體進行初步找形,然后對殼體進行劃分,確定三維坐標和尺寸,從而實現了對于殼體的完美勾勒,最后導入Revit Architecture形成了BIM模型。而在機電模型方面,現代設計集團華東院充分利用Revit MEP軟件平臺,實現了可靠的專業化計算。
建模僅僅是工作組利用BIM對世博文化中心進行完美呈現的第一步,基于BIM模型的深入應用與分析,包括3D漫游與可視化設計、專業計算與分析、設備材料統計、施工進度模擬與安裝模擬等,才是真正BIM變革的開始。
“BIM是一個信息平臺,它可以集成、分享與管理,它的表現形式是三維的、實時動態的。BIM變革的核心內容是它的理念,但是更重要的是將信息進行分享、管理、提升?!?nbsp;現代設計集團華東院BIM工作組副組長耿躍云表示。
在空間分析與可視化設計上,除了出圖的功能外,建筑師還要對建筑模型有更直觀的認識,以驗證是否實現了最初的設計理念,是否需要進行新一輪的修改。BIM工作組利用Revit Architecture構架建筑模型,輔助建筑師觀察建筑內部空間關系和中心舞臺展示,而通過Autodesk 3ds Max的建筑表現,適時的渲染建筑效果,使得建筑師對最終造型與外觀有了更加感性與直觀的認識。
在專業計算與分析上,BIM平臺的威力得到了更大的發揮。BIM工作組利用Revit MEP形成文化中心的機電模型,并運用專業軟件進行計算。例如在空調通風系統計算方面,依靠建筑師手工輸入圍護結構數據的傳統方式,效率慢而且容易出錯?!袄肂IM模型,可以對建筑師已經搭建好的模型進行空調的負荷計算,非常快速,精度很高,而且還可以根據模型的調整進行實時更新。這對于暖通空調來說,是一個非常大的技術進步?!惫④S云說。
在施工進度模擬與安裝模擬方面,BIM工作組應用Revit模型和相應軟件配合,找出施工的先后順序,從而有效避免施工順序錯亂帶來的問題。同時,利用BIM進行相關技術優化,可以很容易找出施工密集區與零散區,以實現兩者之間的合理空間分配,從而從整體上達到優化進度、縮短工期的效果。“BIM作為一個擁有全部信息的數字模型,讓施工模擬成為一個真正可見的現實,在給每個構件加上了時間、信息之后,我們可以人為地將理念安排在整個模型當中,并能夠完全按照施工的方案把它模擬出來?!爆F代設計集團華東院BIM工作組副組長梁廣偉表示。
打造共時性協同
“更完美的協同”是每一個設計院在BIM推廣中追逐的難點,而現代設計集團華東院的BIM團隊通過多個BIM項目的實踐,總結出了一套自己的辦法。
世博文化中心獨特的殼體屋頂設計,讓建筑師很難用傳統的二維方式予以表達,而機電設計師面對傳統的圖紙設計也將無處是從,管線安裝可能變得極不合理。徐浩表示,如果通過原先的二維方式,材料設備制造廠商也將很難想象如何通管,“如果不做三維模型可能造出來的煙管在現場是無法安裝的。”
“在世博文化中心的項目中,我們遇到的問題和困難是前所未有的。比如它的機電管線非常復雜,機電管線之間的交錯、錯漏碰缺現象非常嚴重,所以,我們需要利用BIM技術進行管線綜合?!惫④S云表示,BIM工作組結合所有屋蓋殼體的結構和各個專業的管線,將Revit模型導入Autodesk Navisworks,對管線和結構進行了碰撞檢查分析,并適時做出調整,合理避讓空間,減少施工難度,以避免返工的現象。
由此,現代設計集團華東院摸索出了一套BIM協同設計的模式,基本思路是先形成Revit三維建筑模型,根據參數設計和施工單位的工種設置對模型進行拆分,并提供給各個專業。在此基礎上,根據不同項目的特點,構建相適應的各專業協調模式。
例如,在世博上海案例館的項目中,BIM工作組摸索出了交互式設計的方式。現代設計集團華東院建筑創作所主創建筑師劉海洋介紹,交互設計模式是由多方設計人員按不同分工在同一時間,相互聯動協同完成一個項目的工作模式。這種模式中交互性的關鍵點在于設計的實時性和聯動性,“一個項目不是由某一團隊完成后再交由下一團隊繼續完成的線性組織模式,也非各方設計人員獨立工作并只在重要時間節點提供設計資料進行相互反饋的組織模式,而是強調共時性,即各團隊在同一設計平臺同時展開工作?!?
在劉海洋看來,在設計過程中出現的一些典型問題,比如建筑與結構的構件沖突、結構與設備的沖突等,基本不是因一個專業內部的設計問題所造成的,而是由于各專業缺乏共時性協同。
在世博上海案例館的設計中,BIM工作組通過交互設計工作模式,所有專業在一個模型上進行整合,通過構建一個信息數據庫,每個專業的每個更新改動都會反映在這個唯一性的數據庫中,其他專業也能清晰地了解到相關專業的設計進度和成果,非常便于及時調整,提高工作的效率。
推動更深遠的BIM變革
當BIM成為設計院各專業的核心平臺,一系列的深入拓展便水到渠成,許多情況是二維設計時代無法想象和完成的。
[Page]
在上海案例館的設計中,它從風、光、綠化等三個方面作為切入點進行設計,強調將建筑材料及技術設備與建筑形體設計相結合,實現一體化設計,也即技術集成。通過中央控制系統對各終端系統的整體協調,使各設備針對于不同氣候下人的環境需求進行協同調節,使各生態技術手段的作用得到最優化體現,達成整體建筑的綠色節能目的。
為此,現代設計集團華東院基于BIM信息模型,完成了采光定量分析計算,根據不同使用需求,進行設計優化,實現了對于生態建筑、綠色建筑的精準闡釋。
綠色、低碳同樣也是世博文化中心的亮點,它秉承了3R設計原則,即減量化(Reduce)、再使用(Reuse)、再循環(Recycle),統籌安排新能源利用、節能、節水、資源回收和再使用。項目采用了江水源熱泵系統、冰蓄冷技術、氣動垃圾回收系統等多種有效技術手段,并對能源和水消耗、室內空氣品質和可再生材料的使用等多方面進行控制,使得文化中心成為真正意義上的綠色建筑,被評為三星級的中國綠色建筑。
而BIM技術的應用使得上述各種綠色技術手段得以更加高效、順暢的在項目中實施。例如,現代設計集團華東院將Revit模型導入到Autodesk Ecotect軟件中進行日照分析、采光分析和熱環境模擬,導入到專業燈光分析軟件Dulax進行入口燈光真實模擬,導入到Gambit軟件中進行室外風環境模擬,還可以導入到CATT軟件中進行大廳聲學分析。
“以前無論是日照分析、采光分析、照明分析、風環境分析等,我們都必須在各軟件之間另起爐灶重建模型。有一些比較復雜的圖形往往會需要用一些相似的體形替代它們,而這樣的簡化可能會帶來一些誤差。而有了BIM平臺,可以減少這些由簡化帶來的誤差,提高精確度。” 梁廣偉表示,有了BIM模型,設計中還可以對一些細節(如:入口、柱子、梁等部分的照明等)模擬出很精細的實際效果,從而提高設計的精細度。
在徐浩看來,BIM提供了將現代設計集團華東院優勢技術與資源向外輸出和拓展的良好機遇,向著建筑設計過程最重要的兩個節點——設計和施工,逐步實現對于整個建設過程全生命周期的管理整合。
目前,推進BIM已經成為現代設計集團華東院的重頭工作,公司已經完成或正在進行著十多個BIM項目的試點。現代設計集團華東院在2009年初專門成立了BIM工作組,成員都是從各部門的精英中選出,這種集中與分散相結合的模式,使得研究院既有能力做一些特殊的BIM試點,又可以在全院進行BIM推廣。“工作組的模式,使得BIM在現代設計集團華東院已經形成了星火燎原之勢?!毙旌普f。