上海現代工程諮詢有限公司:

借助BIM快速提升專案總控能力

圖1 新虹橋國際醫學中心鳥瞰

3D 設計讓繁雜變得有序
醫學園區包括了醫療服務、保障支援、管理整合、產業整合等四大功能體系。園區功能的特殊性對交通提出了嚴峻挑戰，相對於一般專案，地下管線種類更為繁多、也更為複雜。園區的規劃主要有三個難點：第一，合理的劃分功能地塊與規劃建設順序；第二，合理的組織地塊交通；第三，合理的佈設地下管線。
針對專案難點公司對原始地塊進行了分析，使用 AutoCAD Civil 3D 根據地形資料進行建模，計算專案建設挖土﹑填土﹑運土的土方。並將 AutoCAD Civil 3D 點雲資訊導入 Autodesk Revit 軟體生成模型，配合建築、交通、市政管網規劃，優化設計方案。

圖2 地形數據導入Civil 3D建模圖3 地形數據導入Autodesk Revit 軟體生成模型

醫學中心由多家醫療機構的單體組成，這就意味著整個園區的建設不可能在短期完成，需要分區分期進行建設。公司使用 Autodesk Revit 將規劃方案在3D 模型中準確表達出來，以便幫助設計與業主用3D 可視模型進行分析、溝通、協調，最終確定分期建設方案。

圖4 園區分期建設表達

道路交通系統的便捷性與流暢性對醫療機構非常重要，為了避免冗長的車流堵塞南側靠近市中心的北青路，園區所有主要入口設在東西兩側的紀譚路與聯友路。一條東西向規劃路連接兩側道路，貫穿整個基地，基地內所有設施由環路進行串聯。為了測試方案的可行性，公司使用 Autodesk Revit 方案模型導入交通分析軟體 UC-win/road 進行類比分析，最終確定了園區交通系統方案。

圖5 園區交通系統規劃圖6 園區 UC-win/road 交通模擬

貫穿基地的東西向市政規劃路是園區的中軸線，在園區的交通中扮演著極為重要的角色，針對該路公司做了多套設計方案，並在Revit模型中進行了類比對比。

規劃路方案一：

規劃路方案二：

醫學中心市政管線有給水、污水、能源、電力、通信、醫療用管六大類，每個專業都需要根據自身的規範要求進行佈置，而且各個專業管線之間的位置關係、管線與地下室的位置關係、管線與地上地下交通的位置關係在一開始都無法進行確認。但通過 Revit，將所有管線按專業建模，表達出管線的尺寸、間距、埋深、坡度等要求，並按現狀、新建、擬建加以區分，形成一個整合模型，滿足市政管線佈置規則，滿足最小水準間距與最小垂直間距的要求，然後利用3D 模型的視覺化與碰撞檢測功能進行分析協調，進行方案優化，問題就迎刃而解了。

由於 Revit 模型具有良好的相容性，使得它的模型能夠直接或者稍微簡化下就能傳遞給分析軟體，節省了以往需要在分析軟體中重複建模的步驟，分析的結果也能更快的回饋到設計，能夠及時對方案作出調整，極大的提高了工作效率。Autodesk Ecotect 是本專案中使用的最主要的分析軟體之一。

案例二：曹妃甸生態城水上會館
曹妃甸生態城水上會館專案位於河北省唐山曹妃甸渤海海岸上，濱海大道南側內海中，距濱海大道僅150 米，地處生態城核心區。水上會館由曹妃甸國際生態城管理委員會籌建，與地塊內遊船碼頭等設施有機結合，旨在提供一個集餐飲、廚房、遊艇俱樂部、國際會議等功能、並能同時容納300 人標準的接待場所。
曹妃甸生態城水上會館主體建築形象靈感來自芙蓉花，交流共用大廳為中心花蕊，設置茶室，餐飲、廚房、遊艇俱樂部、會議等功能則由四片花瓣來表現，四瓣之間設室外觀景平臺。

圖1 曹妃甸生態城水上會館芙蓉花外觀造型

象徵芙蓉花瓣的建築外表面向內傾斜，和有相似傾斜角度的遊船位於同一視線平面。建築外飾面主要採用玻璃幕牆和鋁板幕牆，用以體現建築的現代感，作為花蕊的大廳（茶廳）屋頂材料則使用 ETFE 氣囊膜，體現其通透性，與海水的形態和海邊舒展開闊的景觀氛圍相協調。

圖2 Revit中的模型渲染圖

BIM綻放而出的芙蓉花
一、應用概況
專案在前期階段就開始應用 BIM 技術，從方案開始即在 Revit 中建立了建築、結構專業的模型。建築外形有一定的特殊性，由於花瓣的建築底面輪廓和頂面輪廓為不平行的橢圓，所以外立面幕牆成不可解析的空間曲面，給幕牆分割造成了一定的困難。公司採用 Revit 軟體中的體量工具建模，以滿足建築表現的效果要求，而且一些關鍵的建築物控制點精度也很高，完全能夠滿足結構和機電專業後期建模以及出圖的要求。
專案採用了中心檔共用的模式進行接下來的擴初和施工圖設計，各專業在同一個中心檔上進行建模操作，用工作集的方式控制各自的工作範圍。專案的擴初圖紙和施工圖都是在3DBIM模型的基礎上，利用 Revit 平臺直接出圖的，全程未採用其他2D繪圖工具，最後用少於計畫的時間完成了擴初和施工圖，比傳統2D出圖的方式更好、也更快。
在 BIM 模型的基礎上，我們進一步完成了建築性能分析（日照、光環境、聲環境、風環境等分析）、管線綜合、工程量統計、施工方案分析、四維施工模擬等工作，並依據分析結果，進一步優化了方案。

二、協同設計與出圖
1. 全新協同模式
現代建築設計集團一直走在技術的前沿，集團目前已經擁有比較成熟的基於 ACA 的2D 協同設計平臺，在提高設計品質方面發揮了重要作用。對於必將啟用的3D 協同設計平臺，公司更是異常重視，已經開始在公司內建設基於 Revit 系列軟體的3D 協同設計平臺，並對個人軟硬體配置進行升級，如 Gigabit 區域網和 BIM 專用高性能伺服器。
專案採用共用中心檔的協同方式，允許多人同時對模型進行操作，同時完成建模、校對、出圖的工作，有別於以前各專業必須互相提資後才能展開2D 設計的模式。現各專業可以齊頭並進，且每個專業都可安排多位工程師同時進行工作，各工種人員的工作成果都可以即時地反應在其他人的螢幕上，極大地提高了工作效率。

圖3 由各專業工程師共同建立的整體模型

2. 視覺化設計
根據建築特異造型，合理劃分功能分區。交流共用大廳設置在中心花蕊即茶室，餐飲、廚房、遊艇俱樂部、會議等功能則設置在四片花瓣，四片花瓣之間設室外觀景平臺。

圖4曹妃甸生態城水上會館建築外形圖5建築內部功能劃分

建築品質要求外飾面重點體現通透性，並與海水的形態和海邊舒展開闊的景觀氛圍相協調，因此花蕊的大廳屋頂材料採用了 ETFE 膜，花瓣部分巧妙利用橫梃功能，在弧面上建了可調角度的百葉，模擬不同的日照效果。經過視覺化的展示，業主最終選擇了這種內百葉的方案。

圖6 花蕊大廈屋頂圖7 完全視覺化的效果對比

結構專業計算的結果顯示必須在靠近入口處的柱子之間增加人字支撐，但是業主對其美觀性提出了質疑，為了讓業主有更加直觀的視覺感受，我們在入口處設置了相機並進行了真實的渲染，最終表明這種處理方式是沒有問題的。

圖8 近入口處結構渲染圖

3. 出圖
曹妃甸生態城水上會館專案施工圖設計完全基於 BIM 模型，通過剖切3D 模型，在視圖上添加必要的標注來完成施工圖紙，對於比較複雜的節點，則同時添加3D 示意圖，這樣的出圖效果不僅符合常規2D 設計方式對合格施工圖的要求，同時3D 示意圖的表達能更好地指導施工放樣，真實表達設計師的意圖。

圖9 建築剖面和3D 模型

圖10 分縫處的複雜節點

三、工程量統計
在曹妃甸生態城水上會館專案中，我們首次嘗試了用 BIM 方式進行工程量統計，同時也請造價工程師用傳統方式進行工程量計算。通過比較，我們發現二者工程量統計誤差僅在5%以內。
Revit 系列軟體中構件都是參數化的，很多構件本身就已經攜帶一些工程量方面的資訊參數並且能夠自動統計，但這些參數並不符合現有的工程量清單計價規範，而且構件的分類和佈置也與計價規範不完全相符。在專案中，我們對構件族參數進行編輯優化，使其符合現有規範，且佈置構件時依照一定的方式，使之符合施工的實際情形，最終得到了合理的統計結果。

四、建築性能分析
曹妃甸生態城水上會館專案按照業主的要求，需體現“低碳、綠色、節能”的理念，因此公司參照中國“二星級綠色建築”的標準進行設計。我們不僅直接在 Revit 中進行陰影與視角效果類比，同時還將不同的方案模型導入 Autodesk Ecotect 及其他相關分析軟體中進行日照分析、採光分析、聲學分析、風環境分析等。

1. 日照、採光、照明、遮陽分析
玻璃幕牆及中庭屋頂 ETFE 膜的應用，使得水上會館室內可以利用自然採光的時間很長，尤其中庭更是達到95%以上。考慮到夏季太陽輻射很強，會增加空調負擔，因此我們在外玻璃幕牆和中庭屋頂做活動百葉遮陽，不僅美觀而且節能。