沈維龍

BIM技術(shù)在商業(yè)綜合體項(xiàng)目中的運(yùn)用

沈維龍

（南京長江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司）

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合上海某綜合體工程項(xiàng)目案例，系統(tǒng)闡述了BIM協(xié)同設(shè)計(jì)理念在當(dāng)前工程項(xiàng)目中的運(yùn)用。通過日照節(jié)能系列BIM軟件在建筑方案規(guī)劃中的運(yùn)用，以及Revit軟件在建筑信息模型的構(gòu)建與后期深化設(shè)計(jì)階段Navisworks在管道綜合設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，由點(diǎn)到面體現(xiàn)BIM建筑信息模型在建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的潛在價(jià)值，并且對BIM后期的發(fā)展予以期待。

【Abstract】In this paper, a complex project based on BIM technology combined with shanghai project case, the system elaborated the BIM concept of collaborative design in the application of the current project. Energy-saving series of BIM software by the sun in the application of construction program planning, Revit in the construction of a building information model, and the later design stages Navisworks in comprehensive design of pipe used for point, institution transference reflected BIM building information model in the construction design, construction and operational phase of the potential value, and the prospect for the development of BIM in the late.

BIM；日照分析；管道綜合；協(xié)同設(shè)計(jì)

【Keywords】BIM; sunshine analysis; pipeline comprehensive; collaborative design

1　引言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是以三維信息技術(shù)為基礎(chǔ)集設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)維管理于一體的數(shù)據(jù)平臺[1]。利用BIM技術(shù)可以對建筑設(shè)計(jì)前期方案的戶型、單體的方位角進(jìn)行不斷優(yōu)化，解決后期建筑成型時(shí)因日照未達(dá)到規(guī)定而時(shí)常造成的各種民事糾紛問題。應(yīng)用目前主流的建模軟件Revit展現(xiàn)BIM的整個建模流程，對于一些具有一定特色的異性建筑，可以用Rhino、SketchUp等軟件進(jìn)行模型構(gòu)建，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行參數(shù)化對接檢查，保證后期施工的正常進(jìn)行。應(yīng)用Navisworks軟件對建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣的管線進(jìn)行綜合碰撞檢查。根據(jù)碰撞報(bào)告在施工前提出具體的優(yōu)化方案，依Navisworks的漫游功能為業(yè)主提供一個可視化的建筑模型，便于對建筑的結(jié)構(gòu)性功能進(jìn)行更好的規(guī)劃。

2　工程概況

該綜合體位于上海，屬夏熱冬冷地區(qū)，總建筑面積為73395.9m2，建筑高度39.85m。在滿足業(yè)主要求建筑為精品酒店，并配套建設(shè)商業(yè)主體功能的同時(shí)，從其所處的地理位置出發(fā)以《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378—2014）為基準(zhǔn)，進(jìn)行各種方案的被動式日照采光節(jié)能分析[2]，本項(xiàng)目最終定位主體為地下4層，地上10層。地下第1層為設(shè)備用房及酒店配套商業(yè)、娛樂用房；地下第2層主要功能為酒店后勤用房；地下第3~4層為設(shè)備用房及汽車庫。地上第1層為酒店入口門廳及配套商業(yè)；地上第2層主要功能為宴會廳及酒店配套餐飲；地上第3層為會議及SPA 泳池；地上第4層主要為客房、宴會儲藏及部分SPA功能間；地上5～10層主要為客房層；其中第6層?xùn)|側(cè)為酒店特色餐飲。保留建筑現(xiàn)狀5層，每層約500m2，共計(jì)2500m2。從節(jié)能和工程投資方面考慮，本工程的空調(diào)冷熱源由位于園區(qū)西北角的能源中心站提供，不單獨(dú)為建筑設(shè)置能源站，整個建筑的夏季總冷負(fù)荷為7300kW，冬季熱負(fù)荷為3900kW。

該工程項(xiàng)目中，BIM主要運(yùn)用于前期樓層及造型選擇方案的認(rèn)證和后期施工階段協(xié)助施工總承包方對地下及地上空間機(jī)電管線的進(jìn)場前的校驗(yàn)，以期達(dá)到減少施工變更，縮短工期的目的。地上樓層凈空高度有限且管線較為錯綜復(fù)雜，利用BIM三維空間布線技術(shù)可以有效解決放線、構(gòu)件定位等一系列復(fù)雜空間施工問題。

3　初期方案中的協(xié)同

現(xiàn)階段日照分析的精細(xì)化計(jì)算涉及建筑戶型、樓宇的地域位子、日照時(shí)間要求等多種客觀因素，將這些因素考慮到一起，運(yùn)用先前的人工算法是非常困難的，而且即使用平面建筑圖紙估算結(jié)果也相當(dāng)不準(zhǔn)確，遇到樓盤過于密集的情形就不能解決底層的建筑中每個戶型的日照采光問題。在進(jìn)行采光日照計(jì)算之前，需根據(jù)國家住宅日照標(biāo)準(zhǔn)及項(xiàng)目的具體參數(shù)進(jìn)行時(shí)間設(shè)置、地點(diǎn)設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，選擇大寒日、時(shí)間參數(shù)為上午8:00到下午4:00，如圖1、表1所示。

圖1　眾智日照參數(shù)設(shè)置

將該建筑與周圍已建的樓宇一同進(jìn)行考慮，才能最大限度地找到該建筑最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。通過在眾智日照中拉伸體量模型與外圍的建筑進(jìn)行比較，運(yùn)用以前日照計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)選用沿線分析功能，進(jìn)行建模分析計(jì)算。若發(fā)現(xiàn)方案不能滿足日照規(guī)范的要求，可以先使用日照軟件自帶的建筑物高度推算及相關(guān)的位置推算方案在軟件中進(jìn)行自動調(diào)整，盡量在軟件模型變換中先自我調(diào)整。該地段樓層排布較為錯綜復(fù)雜，需要進(jìn)行日照分析的樓層、戶型較多，現(xiàn)選取其中某一戶型進(jìn)行日照逐時(shí)計(jì)算，見圖2、圖3。

該區(qū)域中有部分未達(dá)到日照2h的要求，需進(jìn)行方案的重新規(guī)劃，由于前面的建筑已建成，不好進(jìn)行修改，所以只能從即將建設(shè)的建筑著手，采用退臺的方法盡可能多地改變?nèi)肷浣堑拇笮?，以解決日照采光不足的問題。這樣可以有效避免降層帶來的建筑面積損失的問題，從而盡可能多地利用城市有限容積。為了達(dá)到美觀及綠色節(jié)能的要求，還可以將退臺的女兒墻做成透明的玻璃幕墻，更有利于陽光的照射。應(yīng)該選用板式及塔式混搭的建筑框架，通過凹凸處來增加照射采光的有效時(shí)長。

表1　住宅日照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

圖2　建筑樓群中某戶型的日光照射

圖3　該區(qū)域中每一點(diǎn)的詳細(xì)日照結(jié)果

4 中期建模中的協(xié)同

4.1各專業(yè)邊界參數(shù)的協(xié)同

由BIM團(tuán)隊(duì)中的一員，依據(jù)建筑總圖為將建的模型建立統(tǒng)一的軸網(wǎng)，以各個樓層平面作為該建筑的標(biāo)準(zhǔn)邊界參數(shù)模板。在云平臺上建立一個該項(xiàng)目的文件夾，并分享給每一位參與項(xiàng)目的BIM工程師，這樣可以確保在接下來的模型整合中，選擇各專業(yè)的模型按原點(diǎn)到原點(diǎn)，可以使它們具有相同的三維坐標(biāo)方位系。鏈接時(shí)選用原點(diǎn)到原點(diǎn)的命令，可以使得鏈接時(shí)位置準(zhǔn)確無誤。

4.2不同專業(yè)模型搭建時(shí)的協(xié)同

將CAD圖紙導(dǎo)入Revit軟件進(jìn)行建模，把二維圖紙中錯綜復(fù)雜的線條轉(zhuǎn)化為具有參數(shù)化、信息化、可視化特點(diǎn)的三維模型。為了在后期做管線綜合碰撞時(shí)避免過多的碰撞，首先在建模初期就得要考慮各個專業(yè)內(nèi)部自身的碰撞。每個MEP設(shè)計(jì)師在建模過程中，首先要避免本專業(yè)內(nèi)部綜合管線的碰撞，在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，管線布置基本原則是小管讓大管，風(fēng)管讓水管，無壓管線讓有壓管線、水管不得翻越橋架[3]；其次應(yīng)避免與風(fēng)井、梁柱發(fā)生交叉現(xiàn)象（見圖4）。該預(yù)留孔洞的，要按要求開洞保證后期正常布線的需求，減少錯漏碰缺和變更發(fā)生，提高后期工程的質(zhì)量和效率。

在建Mep模型時(shí)，要算清空間管線的位置高度，懂得相對標(biāo)高、絕對標(biāo)高、地基間凈空高度在Revit三維空間的轉(zhuǎn)變。前期每個專業(yè)標(biāo)高計(jì)算精確與否，關(guān)系到后期管線綜合碰撞的精確度，尤其在后期Navisworks中選用軟碰撞進(jìn)行碰撞檢查時(shí)，空間高度越精確越有利于解決關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的布線問題，為布線提供一個可靠的解決方案。每根管線到地面的凈空高度在建模時(shí)要查看相關(guān)專業(yè)的規(guī)范有沒有最低要求，比如車庫建模時(shí)最低高度一定要達(dá)到規(guī)范要求，不能等到竣工后驗(yàn)收工程時(shí)出現(xiàn)高差不足再想辦法彌補(bǔ)的現(xiàn)象。

4.3管線綜合碰撞中的協(xié)同

將每個專業(yè)的Revit模型導(dǎo)出NWC格式的文件，放置到一個文件夾中，打開Navisworks軟件，將先前的NWC文件全都鏈接進(jìn)去，對管線、墻、梁柱進(jìn)行綜合碰撞檢查，根據(jù)實(shí)際情況做硬碰撞或者軟碰撞。Navisworks中軟碰撞的功能極大地彌補(bǔ)了Revit中碰撞檢查在空間協(xié)同上的不足。利用此功能，可以在虛擬三維建筑模型中檢查各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)[4]，這樣，以往CAD圖紙上紛繁復(fù)雜的管線綜合排布在可視化的模型之下就顯得清晰明了，施工方可依此從任意方位查看管線及構(gòu)件的空間排布情況，便于施工。

依據(jù)Navisworks導(dǎo)出的碰撞報(bào)告（見表2），再重新對模型進(jìn)行協(xié)調(diào)更改。對報(bào)告中出現(xiàn)碰撞較多的一些節(jié)點(diǎn)，BIM工程師需要從施工實(shí)際出發(fā)同施工方交流，為即將面臨的施工問題提出切實(shí)可行的解決方案。在綜合體項(xiàng)目中，Revit模型較為復(fù)雜無法快速定位碰撞點(diǎn)時(shí)，可依碰撞報(bào)告中碰撞點(diǎn)的ID號用“查找/替換”命令進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行相關(guān)的修改。修改的基本原則是管線、設(shè)備應(yīng)避開與柱子的碰撞。當(dāng)防火卷簾與機(jī)電設(shè)備相沖突時(shí)，在不違反防火規(guī)范的前提下對其作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以避免碰撞，為無法穿墻的管件重新在模型上打洞使其順利通過，這樣可以有效避免土建施工方竣工后安裝風(fēng)管設(shè)備時(shí)出現(xiàn)返工鑿洞的情況。模型的建立修改都應(yīng)為真實(shí)的施工做準(zhǔn)備，盡量多地提前解決施工中可能會遇到的隱患問題。

4.4后期維護(hù)中的協(xié)同

機(jī)電設(shè)備模型可以存儲豐富的設(shè)備信息，包含了管線的基本材料信息、幾何形狀信息、構(gòu)件參數(shù)、產(chǎn)品信息、建造信息、維保信息，見圖5。

圖4　管線布置及預(yù)留孔洞圖

表2某碰撞點(diǎn)的詳細(xì)報(bào)告

圖5　構(gòu)件信息圖

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，利用互聯(lián)網(wǎng)將相關(guān)設(shè)備信息整合到CAFM軟件中，當(dāng)項(xiàng)目中的機(jī)電設(shè)備需要維護(hù)時(shí)，設(shè)備維護(hù)工程師可即時(shí)通過BIM模型了解問題發(fā)生的正確位置，利用物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部資料庫取得所需的相關(guān)建筑資訊與維護(hù)管理資訊，降低了派往現(xiàn)場的人力，節(jié)約了時(shí)間成本。將相關(guān)維修記錄保存在軟件中備份，以方便今后查看記錄和備料管理，從而大幅縮短維修時(shí)間，增加管理效率及業(yè)主滿意度[5]。

5　結(jié)束語

BIM軟件的三維可視化功能有效解決CAD在空間布局中的不足；各專業(yè)之間建模的協(xié)調(diào)性使得在施工之前就將機(jī)電管線進(jìn)行優(yōu)化，避免施工過程中出現(xiàn)拆卸、返工的局面，增加了三維算量造價(jià)的精確性；強(qiáng)大的物業(yè)運(yùn)維管理、日照分析、建筑周圍環(huán)境的能耗模擬分析等功能，進(jìn)一步地推進(jìn)了BIM的深層次發(fā)展。但也存在著一些不足之處：基于當(dāng)前建筑的復(fù)雜程度，BIM軟件需要和其他專業(yè)軟件配合使用才能完成整個項(xiàng)目的建設(shè)，現(xiàn)有的BIM軟件還無法獨(dú)立完成所有的工程任務(wù)；BIM軟件的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化不足，中國本地化的族文件不全，無法滿足大型項(xiàng)目的需求；國際標(biāo)準(zhǔn)格式IFC還需要進(jìn)一步開發(fā)升級，以充分滿足不同BIM模型之間的轉(zhuǎn)化。

[1]尹航.基于BIM的建筑工程設(shè)計(jì)初步管理研究[D].重慶:重慶大學(xué),2013.

[2]顧海玲.BIM技術(shù)在上海中心大廈建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].給水排水,2012(11):92-97.

[3]張春霞.BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展障礙研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011 （09）:96-98.

[4]Steven D. Silver. Designing technology for managing the information exchange of decision making teams[J].Decision Support Systems,2014.

[5]方婉蓉.基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)研究[D].武漢:武漢科技大學(xué),2013.

The Application of BIM Technology in Commercial Complex Projects

SHEN Wei-long

(Nanjing Yangtze River Urban Architectural Design Co., Ltd.)