信息技術讓“城市之花”絢爛綻放

文｜本刊記者 寧冉

長春市規劃展覽館項目立項可謂一波三折，方案的復雜程度遠超當初的設計初衷。為此，長春市政府先后找過幾家設計單位來做相應的設計方案，但均不滿意。2010年10月，項目負責部門找到中國建筑設計研究院，經過幾次推敲琢磨，最終選定。長春市政府看重的正是中國建筑設計研究院在大型、復雜項目設計上的成熟經驗，尤其是在BIM應用上的優勢資源。

中國建筑設計研究院（CAG）是2000年4月由原建設部四家直屬的建設部設計院、中國建筑技術研究院、中國市政工程華北設計研究院和建設部城市建設研究院組建的大型骨干科技型中央企業。前身是創建于1952年的中央直屬設計公司，改革開放后是第一批進入國際建筑市場，且較早獲得對外經營權的設計企業之一，2000年11月通過ISO9001國際質量體系認證。 主營業務范圍涵蓋前期咨詢、規劃、設計、工程管理、工程監理、工程總承包、專業承包、環評和節能評價等固定資產投資活動全過程。

“當時是以長春市花為創意出發點考慮這個項目的造型的。在國內同類的建筑類型里，基本上是以規矩的方形為主，花瓣造型方案一經推出，長春市相關領導就覺得很奇特，我們也很興奮。這個項目做起來肯定有很大的挑戰，但也有很多的亮點。”該項目建筑負責人之一、中國建筑設計研究院高級建筑師王更生講道。

從設計渲染的效果圖中可以看出，建成后的展館建筑猶如一朵綻放的“城市之花”，優雅地坐落在“北國春城”這片綠色海洋中。建筑與長春市“葉子”型城市規劃相呼應，自由奔放的建筑形態與周邊地塊形成充滿張力的建筑群，整個建筑群猶如政府書寫城市美好未來的案幾和筆洗。

造型結構之“累”

長春城市規劃展覽館項目面臨的第一個難題便是其花瓣造型，如何將花瓣自由、優雅的曲面造型工程化？這對項目設計團隊的每一位成員都提出了挑戰。

“我們對造型進行了一個幾何解析的過程，就是將這個花瓣自由的形狀，解析成一個標準的幾何形狀的拼接。在這個基礎上，我們訂立了與外幕墻有關的弧線，這是幕墻優化的開始。”中國建筑設計研究院建筑師吳錫嘉談道，“雖然國內有一些國外設計所設計的曲面建筑，但大都是平曲面，這樣的曲面由一個完整面包裹。而我們的項目難點在于，在一個完整面的基礎上又做了一些褶皺，即在一次曲面的基礎上，又生成了第二次曲面。給曲面的定位、曲面的設計帶來了很大的困難。”

據介紹，項目除造型難度大之外，更艱難的過程在于項目反復調整完善。從2010年10月開始，該項目從當時的4萬平米，增長到接近6萬平米，期間經過兩次重大的調整。開始時該方案是以規劃展覽館為主，規劃設計院、勘探設計院兩個單位辦公為輔，設計方案相對單一。從造型來看，大的花瓣是規劃展覽館，小的花瓣是辦公區域。后來業主提出要將長春市博物館加入其中，方案調整難度可想而知。同時，受制于東北獨特的寒帶氣候特征，項目施工周期特別短，每年的4月中旬至11月底為施工期，只有短短7個月的時間，可謂時間緊、任務重。

“一方面，信息化對施工單位要求越來越高。另一方面，很多環節需要提前預知，如果不能實現，很難知曉工程難度在哪里。剛開始我們覺得這個項目不難，和其它工程沒什么區別，但后來發現非常復雜，很多構件并不像在標準結構體系里那樣，它的跨度是唯一的，而曲面、尺寸的大小卻都不同，需要精細化測量，因此信息模型發揮的作用就比較大。”中國建筑設計研究院建筑院第六工作室主任、高級建筑師李靜威是長春城市規劃展覽館項目的設計總工程師，他非常清楚該項目的難度和復雜性。

用BIM完成不可能完成的任務

“實際上，長春市規劃展覽館及博物館項目在設計之初并沒有考慮要采用BIM技術，但隨著逐漸深入，項目越來越復雜，甚至有一些階段，圖紙呈現出了最終的效果，但內部結構是怎樣的，根本想不清楚。我們就想了一下，還是要團隊合作。”王更生強調道。

鑒于工程造型比較特別，多是異形的建筑，工程量也隨之加大了。項目中期，中國建筑設計研究院邀請北京點構數字技術有限公司（以下簡稱“點構技術”）加入。點構技術成立于2000年，是一家具有國際視野的數字視覺技術服務機構。多年來一直致力于通過數字化三維技術和新穎的創意，為客戶提供與國際同步的全方位數字視覺服務。主要業務范圍包括：BIM咨詢服務、建筑表現、三維動畫制作、虛擬現實、多媒體等，并在數字展陳、數字城市等領域積極創新，為不同行業客戶提供基于數字圖像服務的整體解決方案。在BIM技術的運用與創新領域有著突出的優勢。

北京數字點構技術有限公司的加入，無疑為項目在BIM技術的應用上帶來了更大的保障。北京點構數字技術有限公司總經理遲順慶介紹到：“我們是從去年開始介入的，主要與中國建筑設計院的各個專業進行配合，同他們一起解決鋼結構、建筑結構等方面的問題，幫助他們一起用BIM技術解決設計過程中的問題。.”

“由于這個項目建筑比較復雜，造型奇特，依靠傳統的繪圖技術顯然無法完成，并且受制于設計師空間感的強弱。BIM介入后，很多空間的概念、造型、選角都比較清楚，這為縮短項目出圖時間提供了技術支持。”負責水處理專業的中國建筑設計院工程師賈鑫介紹說，“因為項目的屋面是一個花瓣造型，所以很多地方是起伏的。開始時用CAD畫圖也不是很明確，很難看出上下圖的關系，后來改用BIM畫圖，看起來就比較明朗。”

通過BIM技術，結合三維的信息軟件和空間定位，整個項目的所有設計關鍵點都可以用坐標來定位。這些坐標點直接傳遞到鋼結構的軟件，這個軟件做完之后直接就能夠送到加工廠，加工廠完成預制之后，再運到施工現場進行拼裝，完全實現了建筑師希望達到的效果。

長春城市展覽館項目在BIM應用方面有其獨到的地方。首先綜合了各種軟件，將多個BIM軟件結合在一起；第二，BIM模擬了施工的全過程。通過BIM團隊后期的模擬和數字化技術，將整個施工過程模擬出來。最終成就了這朵“綻放的城市之花”。

BIM之美

工程項目設計是一個建筑信息數據流動、交換的過程，其中涉及到了各種不同的設計軟件。長春市規劃展覽館及博物館項目實現了BIM技術的完美應用，運用到 Revit 系列軟件，包括Navisworks、3ds Max以及AutoCAD等軟件，為項目在三維技術平臺下進行方案設計、修改以及跨部門協同設計提供技術支持，并實現了數據信息的自由交換。

在用 Revit建模的實踐過程中，設計師記憶最深的，當屬 Revit強大的整合能力和數據協同互通優勢。在項目中，建筑工程外圈采用菱形的鋼結構，外傾部分最大傾斜角度是40度，尺度非常大。外傾之后人的感覺會產生一個拉力，拉力大，設計難度也隨之增大。具體而言，是將基本曲面進行定位后，又將外層鋼絲曲面定位，這些都得益于BIM技術。之后將二次曲面和厚利的鋼結構模型，以及幕墻公司提供的模型，一同整合到Revit的模型里。

在項目中，BIM的優勢還體現在：通過BIM軟件設計出來的模擬圖形，在項目沒有施工前便將整個工程實時地展現在業主面前，又和將來完成的建筑一模一樣，充分地保證了設計的效果。

對于這樣一個復雜的項目，如果不采用BIM技術，只能在項目完成后才能看出項目建成了什么樣，無法預知到項目是否存在問題。而采用BIM技術后，項目團隊在項目建造過程中就能預先清楚地知道問題在哪里，之后在施工過程中將這些問題進行解決，大大提升了工作效率，減少了在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性，進而有效地節省項目成本。

“以往大家說BIM不適合做曲面設計，但要看如何理解BIM，BIM不是一個單一的軟件，而是建一個新的模型，是一個模型整合的概念。我們實現了BIM的整合，目前還沒有其它設計機構用這種整合做曲面的分析。”中國建筑設計研究院建筑院主任工程師孫海林對BIM的理解顯然有著更深的認識。

實際上，BIM并不僅僅是一個軟件信息模型，它所承載的信息量非常大，將來可以實現建筑數據與各類數據間的無縫對接，最終實現從設計、施工、運營，到后來的城市數字化，所以BIM未來的發展空間非常大。

談到BIM在建筑工程中的運用以及未來的發展，中國建筑設計研究院建筑院院長景泉無不感慨，“長春市規劃展覽館及博物館項目難度非常大，我在2005年接觸過一個很有挑戰的項目，也將BIM技術運用其中，這個項目比當年的項目還要復雜的多，如果不用BIM，很多理念難以表達。BIM幫助我們找到了一條可視化、節約型建筑設計施工道路，這條路是信息時代的一個發展。未來，中國建筑的發展，包括施工、城市的發展，BIM將是其中的重中之重。”

當然，目前BIM在中國的發展也面臨著戰略問題，包括施工、城市的發展等，但BIM恰恰是迎合了這樣的發展趨勢，幫助行業找到了一條節約型建筑設計施工道路。眼下，BIM在中國仍處于起步階段，未來的市場一定會更大、更廣。