能源大廈設計階段BIM應用

【摘要】BIM的參數化智能模型技術的特點是通過三維協同，在勘察、設計和施工間建立起無縫的溝通橋梁，從而實現有效的信息交互，并數字化、可視化地呈現勘察設計和工程建筑流程中的各個階段，并且減少低級錯誤、協調各專業，提升生產力以及勘察設計質量，節約建造成本。

【關鍵詞】BIM；設計；應用

能源大廈項目坐落于深圳市中心區，位于城市高層建筑軸線的南端，西鄰會展中心。這個重要的地理位置將使深圳能源集團總部大廈成為地標性項目，并成為深圳市天際線的重要組成部分。本項目擬通過BIM技術在能源大廈項目中的應用，實現對大型復雜工程項目實施質量的精確控制，作為行業技術革新的推動力，實踐著促進工程建設行業從粗放型到科技型精細化產業轉型的探索。

1、關于曲面幕墻

在BIM團隊與方案團隊協作的過程中，直觀的交接形式是將Rhino格式的模型文件直接導入BIM軟件中。方法簡單，易操作。經歷多個項目的實踐后我們也發現這種方式存在不足：明顯的問題有：1直接導入的模型作為體量文件形體無法編輯，而后期改動只要涉及到造型，則需要將這部分工作流程重走一遍，也就失去了圖紙關聯性修改的可能性；2外部導入模型的數據格式支持程度有限決定了體量文件無法編輯體積參數等幾何信息，無法支持節能計算與空調能耗計算。因而為了得到可編輯、可輸入信息的Revit體量模型，我們將方案模型中的控制線提取出來，在Revit中重新建模并和方案模型比對驗證。

在準確的體量模型基礎上深化幕墻設計，與施工圖團隊配合完成曲面幕墻的定位及樓板邊界定位。在項目過程中，我們將在BIM環境中生成的圖紙與方案設計團隊提供的尺寸示意圖進行比對，在設計階段嚴格控制數據誤差，經過多種方法反復驗證，確保了施工圖紙定位的準確性。

在施工圖設計中，我們通過研究曲面幕墻與樓板的交接方式，發現水平方向上曲面幕墻的形狀對結構構件的定位會產生直接的影響，同時幕墻豎向的俯仰角也會對樓板的空間位置提出要求。

2、關于系統綜合優化

能源大廈內部管線高度復雜，在標準層辦公區4.5米的層高范圍內需要保證3米的室內凈高對設備管線綜合設計水平提出了極高的要求。為確保工程工期和工程質量，避免因各專業設計不協調和設計變更產生的返工等經濟損失，我們通過對設計圖紙的綜合考慮及深化設計，在未施工前先根據所要施工的圖紙利用BIM技術進行圖紙“預裝配”，通過典型的截面圖及三維模擬可以直觀的把設計圖紙上的問題全部暴露出來，尤其是在施工中各專業之間的位置沖突和標高打架問題。通過在設計階段提前解決碰撞問題，減少在實際施工中因變更和拆改帶來的損失。

在管線設計過程中，各專業在滿足生產、安全和有關規范條件下協商擬定優化原則，對建筑暖通、給排水、電氣等各專業的管線管槽分布進行綜合設計，通過合理布局保證最佳的建筑使用空間。最終的優化結果使管線系統高度集成，全部設備均在指定的有限空間內優化布置完成，所有主管，支管與線槽等均無穿梁情況。

3、關于協同

3.1協同工作基礎環境建設原則

在能源大廈項目BIM工作規劃部署階段，項目組充分認識到準確和充分的數據交換是業務協同的技術基礎。在傳統二維設計模式下，多采用定期、節點性的提資，通過圖紙來進行專業間的業務數據交換，這種傳統方式明顯存在著數據交換不充分、理解不完整的問題。此外，圖紙間缺乏相互的數據關聯性，也經常會造成不同圖紙表達不一致的問題。項目組應用BIM技術后，各方基于統一的BIM模型隨時獲取所需的數據，實現并行的協同工作模式，改善了各專業團隊內部及相互間的工作協調與數據交換方式。基于BIM的協同工作模式的改變，也必將在工作方法與業務流程方面產生一定的變化，以適應新技術的應用，更好地達到協同工作的效果。具體在項目中我們通過BIM執行計劃明確模型協議（Model Protocals）與模型詳細程度（LOD），并由執行建筑師指派一名BIM項目經理對BIM模型進行全面協調管理，相關各專業的BIM工程師與BIM項目經理就模型的提供、協調、上傳時間等相關事宜進行合作。

我們將設計協同理解為協調多個不同設計資源或者設計個體，一致地完成設計目標的過程。設計協同一般可分為內部協同和外部協同兩類，內部協同又可分為專業內協同和專業間協同。

3.2專業內協同設計

我們團隊專業內的業務協同采用基于同一BlM數據模型的實時協同設計方式，即：工作組成員可在本地終端對服務器中的同一個設計中心文件（BIM模型）實時并行設計。如基于Revit的建筑專業內協同設計，每個人的設計內容都及時同步到文件服務器上的設計中心文件中，以確保設計師之間可以互相參照對方最新的設計成果，同時還可以相互借用屬于對方的某些建筑圖元進行交叉設計，從而實現成員間的實時數據共享。

3.3專業間協同設計

在各專業協同設計過程中存在工作集和文件鏈接兩種方式：專業內協同設計采用工作集方式，專業間協同設計采用工作集及文件鏈接形式。

在能源大廈項目中我們首先采用了工作集一中心文件的協同工作模式，幾個相關專業在同一個BIM數據模型中進行協同設計，根據各專業的參與人員及專業性質劃分工作集，以實現實時協同設計和有效溝通。這種多專業單一模型的方式對模型進行集中存儲，數據交換的及時性強，但在操作上我們也發現工作集形式對服務器配置要求較高，同時對于網絡ID權限有嚴格的限制。也就是說，工作集一中心文件協作模式對公司之間的合作可以起到有效的權限限制的作用，但現有網絡環境還不能達到快速響應的要求，對公司內部團隊的工作靈活性也帶來了限制，實際操作中頗為不便。

鑒于此，在深化設計過程中，采用了Revit文件鏈接方式進行多專業協同。這種方式管理相對簡單、方便，使用者可以依據需要隨時加載模型文件，各專業之間的調整相對獨立，但數據相對分散，協作及時性稍差。

3.4任務分配及模型管理劃分方法

在BIM技術協同實施過程中，任務分配及模型管理的劃分是首先要進行的工作，依據能源大廈項目的特點，按專業、樓層、功能區等維度對建模任務進行劃分。其中，按專業將模型拆分為建筑（ARC）、結構（STR）、暖通（AC）、給水排水（PD）、電氣（EL）五個專業子模型。在每個專業內部，均按樓層標高（B4到F42），保存獨立的模型文件。最后使用“鏈接”的方式將各專業子模型連接為統一完整的BIM模型。