杭州G20主會場精裝修工程BIM應用介紹

杭州G20主會場精裝修工程BIM應用介紹

盧志宏

亞廈股份BIM技術管理部總監

杜艷靜

亞廈股份BIM技術管理部經理

楊家躍

亞廈股份BIM技術管理部主管

2016年G20峰會在杭州國際博覽中心圓滿落幕，浙江亞廈股份有限公司擔綱核心區的施工重任。本工程核心區造型多變、工藝復雜、工期緊、交叉作業突出，總體設計及施工難度非常高，而G20主會場又是核心區的重難點。公司BIM團隊利用3D激光掃描分析現場、參數化建模推敲形體、精細化設計對接加工等一系列的BIM技術手段，協助設計師與項目部完美完成此次任務，保證了G20主會場順利完工。

3D激光掃描、逆向建模、參數化應用、加工對接

1 項目BIM應用背景與目標

杭州國際博覽中心作為浙江省重點項目與杭州地標性工程， 2016年G20會議在此召開，特殊的功能與緊張的工期導致項目施工難度非常大，而造型復雜工藝要求最高的G20主會場，就是其中最難的關鍵點。為了攻克這個難關，公司在項目尚未進場就開始籌備BIM技術的應用。公司給予充分的支持，由項目設計人員、施工人員與BIM中心人員成立了專門的小組，在項目設計深化與施工過程中深入應用BIM技術，提升項目的設計與施工水平，最終實現高質、高效、可控的整體目標。

2 BIM具體應用介紹

2.1 BIM與3D激光掃描技術的配合應用

裝飾工程是建設項目的最后一道工序，土建、鋼結構、機電等的施工質量與誤差會對裝飾設計與施工造成極大影響。在本項目中為消除這類問題，采用了3D激光掃描技術，使用國際先進的激光掃描儀，將已竣工的土建、鋼結構進行掃描采集現場數據，然后逆向建模還原現場，接著與BIM設計模型進行比對，快速、直觀、準確的發現施工錯誤與誤差。

2.1.1 現場數據采集與逆向建模

項目一進場，公司就首先安排對現場已竣工的土建鋼結構進行校核，根據以往項目經驗，竣工的現場數據與設計數據對比或多或少都會有偏差。因此項目的特殊性，我司直接安排最先進的3D激光掃描儀進行現場掃描測繪，采集土建鋼結構完整的竣工數據，然后對采集的點云數據進行處理與逆向建模，完整的在電腦中還原竣工現場三維數據模型。

現場測繪作業

主會場現場掃描數據成像

現場鋼結構點云數據

鋼結構逆向建模

2.1.2 基于逆向模型的設計分析

有了現場數據后，本項目的裝飾深化設計直接在與現場一致的逆向模型上展開。搭建完成的精裝設計模型被安放到逆向現場模型中，發現了逆向的現場鋼結構模型與施工圖中的參照鋼結構嚴重不符，導致設計的吊頂與現場鋼結構模型沖突非常嚴重，整個吊頂幾乎都嵌入了鋼結構模型中，四個角的挑檐造型甚至超出了鋼結構1米多，按照原設計的吊頂將完全無法施工安裝。公司設計、施工人員經過緊急磋商尋找解決方案，由于項目工期太緊，已經無法再對鋼結構進行調整，最終多方協商后確定依據現場鋼結構去重新修改吊頂造型并適當降低高度。

逆向鋼結構模型與吊頂沖突

依據現場鋼結構調整設計模型

2.2 基于BIM的設計優化與深化

BIM被公認為建筑工程行業的一次新的變革，直接三維設計與出圖是設計行業的發展趨勢。這一變革不僅僅是從技術層面改變，更重要的是整個流程的革新。本工程在設計深化階段搭建了土建、鋼結構、內裝全專業BIM模型，以直觀的三維場景全方位推敲，真正實現可視化設計，如空間關系、透視效果、門窗等復雜造型優化等，所見即所得，讓設計師做出最優的決策。

2.2.1 可視化方案比選

由于影響最大的北面兩個挑檐檐角高度必須降低一米多，項目主設非常擔心影響整體效果。于是公司BIM團隊利用參數化建模技術多次針對吊頂曲面形狀進行調整，經過數輪方案對比，最終放棄北高南低的方案，確定四個檐角一起降低，然后通過增加吊頂曲度，在保證凈空高度前提下，做到幾乎不影響整體視覺效果，此方案得到了項目主設與業主的一致認可。

吊頂表皮曲線造型進行調整

不同弧度的吊頂造型對比選擇

吊頂最終方案

吊頂現場實拍照片

2.2.2 精細化深化與優化

BIM設計流程能夠讓多個設計師在同一個模型載體中工作，相關專業的信息也全部匯集進模型，多專業之間協調更直接更流暢，設計師之間溝通也更順暢，少走了很多設計彎路，把工程設計人員從不斷的改圖中解放出來，能夠把更多的時間和精力放在方案優化、改進和復核上，實現精細化設計。

優化后窗造型

原窗造型

現場實拍窗造型

主會場的中式挑檐設計共有四根大梁，原設計方案為600寬900高弧形梁，但項目主設在BIM深化模型中發現大梁過于凸顯，于是公司在BIM整體模型中創建不同大小的角梁方案進行效果對比，最后經過幾次討論與調整，最終確定改為600寬600高的角梁，另外斗拱設計也有針對性的進行了調整。

原方案600x900角梁效果

最終方案600x600角梁效果

原角梁與斗拱方案

優化后角梁與斗拱方案

角梁與斗拱現場實拍照片

2.3 參數化應用于加工對接

BIM設計流程還是實現工業化設計的捷徑，我們在設計過程中就把施工與加工的影響因素考慮進去，深化BIM模型直至加工精度，并提取加工數據信息，直接與加工對接。G20主會場項目，弧形吊頂的共有352根大小弧線不一的椽子，一旦吊頂曲面形狀有點微調，所有椽子的數據也要跟著調整。由于現場鋼結構與設計所參照鋼結構不符，在施工深化階段吊頂曲面的方案仍需找型調整對比，方案對比時需要多個不同的詳細方案，而一旦確定了方案又要立刻提取出加工數據。傳統設計方法根本無法滿足這種精度與節奏，于是我們采用先進的參數化設計軟件Catia進行設計，主要步驟如下:

(1) 制定吊頂上表面曲面方案

(2) 確定椽子與角梁截面

(3) 椽子與角梁通過參數與曲面進行約束

(4) 椽子與角梁利用參數驅動隨形變化自動排布生成吊頂

(5) 每一根椽子與角梁的三維模型直接剖切出圖

(6) 到CAD中標注完畢提給加工廠商進行加工

用此參數化設計方法，只要吊頂曲面方案調整確定，椽子的加工數據就可以快速輸出，大大提升設計與加工的銜接效率與準確性。在本項目工期如此短促方案又反復調整的情況下，不用參數化設計完全不可能實現。

確定曲面造型

椽子根據曲面自動排布生成吊頂

加工深度的參數化模型

模型直接切出加工圖紙

3 結語

本項目公司投入了最先進的技術與最高端的人才，在采集了完備的現場數據的前提下，進行精細化設計、參數化設計，并基于BIM模型提供建筑形體系數、概預算數據、合理可行的加工圖。正是有此先進技術的支撐與有力執行保證，各國領導友人才能置身此飛檐之下，欣賞著中國風情與江南特色，共商國是。

近年來BIM在中國的發展很快，借助2008年北京奧運會與2010年上海世博會的契機，在中國開始大范圍推廣應用。建筑裝飾行業BIM應用起步相對較晚，此次恰逢G20盛會，有G20主會場這樣的高端項目，必將促進建筑裝飾行業BIM的大發展。

[1] 黃白. 關于當前我國建筑裝飾行業BIM發展的若干認識[N]. 中華建筑報. 2015 (08)

[2] 張玉平.淺論BIM的建筑裝飾裝修工程運用與發展[J]. 城市建設理論研究:電子版, 2013(24)

[3] 呂芳,韋巍,楊家躍. 上海現代工程咨詢有限公司借助BIM快速提升項目總控能力[A]. BIM與工程建設信息化——第三屆工程建設計算機應用創新論壇論文集[C]. 2011

杭州G20主會場精裝修工程BIM應用介紹

責任編輯：符媛