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【AT】BIM技术在米兰世博中国企业联合馆设计中的应用

发布者:未知 发布日期:2015-12-19 阅读:0
 

2015年意大利米兰世博会中国企业联合馆选择“中国种子”作为展馆主题意象,建筑表皮卷裹的动势是对种子萌芽和生长过程的模拟;双重环形坡道则是对DNA分子结构的隐喻;建筑核心的垂直绿化直接将生机引入建筑内部。同时,建筑设计构建了“方圆”、“内外”、“虚实”、“刚柔”、“动静”等一系列空间形态的二元关系,与“道法自然”、“有无相生”的思想相通。从建筑的任何角度都可以看到内外空间的自然衔接,空气和光线可以完全到达建筑的最深处。

非线性设计
为了营造出“道法自然”、“有无相生”的思想意境,从建筑外部轮廓到环形中庭,都采用大量的非线性设计元素。

建筑为方形体量,当中嵌入树状柱筒、环形中庭及其内部的绿核,设计并非常规的“横平竖直”,而是采用灵动的曲面造型,以达到观展流线在内外之间不断转换的效果,并让游客在不知不觉中到达屋顶花园。

紧张的空间
米兰世博会提供给每个展馆的用地相对较小,周边道路用地也比较紧张。国家馆之外的所有展馆建筑高度严格控制在12m以内;而且主要室内空间要满足不小于3m净高的舒适度要求。而企业馆是一个由多家企业联合集资建设的场馆,各企业都要求有尽量多的展示面积,以在世博会期间实现其宣传的目标。需在930m2的净用地面积中设计约2 000m2的使用面积。在局促的空间里给足业主需要的面积,并满足内部的净空要求,这对建筑、结构以及设备工程师都是巨大的挑战。

BIM流程
前期设计阶段,土建专业直接在BIM模型中协同工作,最先确定建筑的形体、边界、结构形式等大方向,找出各专业在该项目设计中可能遇到的瓶颈问题,并逐一解决,避免后期出现颠覆性的改动。确定之后,各专业继续深化模型,为下一步专业间配合做准备。
中期各专业配合阶段,建筑与结构专业的BIM模型已逐步完善,基本达到施工图建模深度,建筑专业需要确认在现有的结构布置下,满足建筑功能与空间需求。此外,设备专业的主管线与大型设备也要体现在BIM模型之中,对于现有的碰撞问题,设备专业与结构专业共同协商,寻求最佳的解决方案,并对工作重点进行总体安排。
后期管线综合优化阶段,建筑与结构专业不断完善模型,并根据项目需要进行局部微调,设备专业全面介入,所有的支管与设备均在BIM模型中有所反映。结构专业根据前期的工作计划,在设备专业管线确定的基础上,直接在BIM模型中根据实际尺寸开预留孔洞,这对日后的深化设计与施工安装具有极强的指导意义。
 
立面桁架设计
由于建筑体量较小,方案设计的策略是简化外立面元素,用纯净的材料、简约的细部使建筑充满力量感。建筑入口处,外表皮向上掀起,划出一道与地面相切,直至屋面的大弧线造型。结构师选用适应建筑轮廓的立面桁架形式,高效地实现了力流的转化和落地,呈现出“帘幕掀起”的效果。
同时,采用大悬挑代替了立柱,模糊了建筑内外空间的边界与隔阂,从而实现了建筑出入口的开敞效果。设计师以BIM设计为依托,首先用Rhino搭建出建筑外轮廓,然后结构设计师用Revit软件在建筑外轮廓中进行结构布置,并导入结构分析软件。

树状柱设计
为了给中企馆的结构构件赋予美学涵义,在建筑核心设置了树状柱,它们相互交叉支撑,整体形成一个椭圆形柱筒。结构师依照不规则造型布置钢结构折形柱,使树状柱成为建筑设计的亮点。绿核影厅由树状柱筒吊挂,可取消影厅下部立柱,-2m展厅的边界得以无碍地延伸到枝状柱,环形光井被纳入展厅空间。此外,树状柱还承担着环形坡道的重量,是结构设计中的关键部分。
在枝状柱的生产和安装方案中,柱筒整体被分成内、外两个展开面以及若干小的侧面来拼装,保证了很好的表面平整度。树状柱是整个建筑内核的竖向受力构件,无法按照常规的思路进行设计。由于柱之间是相互交错的,所以二维设计甚至连柱定位这项工作都无法实现。对于这种罕见的结构形式,BIM设计发挥出了巨大的优势。
首先,建筑师与结构师可以同时在Revit中心文件中工作,建筑设计师给出建筑专业想要的柱的定位与形态,结构设计师直接根据建筑师的模型进行结构分析,最大程度地满足了建筑师的设计意图,保留了整体建筑的设计精髓;此外,由于采用树状柱的特殊设计,所以树状柱区域的管线综合就必须完全依赖于BIM模型,设备专业的工程师在已经确定的树状柱模型上进行布管工作,避免了后期的大量修改。


管线综合出图
企业馆的总高度限制在12m以内,而且主要室内空间要满足至少3m净高的舒适度要求,再加之本项目对通风、照明的苛刻要求,因此如何在有限的空间内实现管线的最优排布,成了后期设计的重点。对此,结构工程师与设备工程师配合,直接在钢梁上开洞,最大限度地发挥了设备工程师的自由度,同时也节省了专业之间相互协调的时间,所有的专业都是同时工作,一次性排定所有管线,然后结构工程师重新进行结构分析,对于受力不足的位置进行局部微调。当结构专业与设备专业设计完成之后,用BIM模型一次出钢梁开洞图与管线综合图,并将BIM开洞模型传递给施工单位,为施工单位下料、安装等工作提供可视化参考。

BIM助力跨文化交流
中企馆项目是一个多方参与的国际化项目,项目的设计方与管理方是中国人,施工与产品供应商是意大利人,这种文化与语言的差异,导致中方与意方在技术交流方面有很大的障碍。双方在电话会议或面对面的交流时,BIM三维模型可以将目前项目的进展与全貌充分展示在屏幕上,通过全景漫游,各参与方可以即时在BIM模型上留下自己的意见以及多方解决方案,会议之后,将这些记录与解决方案上传至BIM管理平台并落实到人,记录清晰、分工明确,保证项目快速高效地推进。


BIM设计思考
BIM设计的优势已经得到了设计师的一致认可。但设计仅仅是建筑行业产业链上的一环,而BIM的初衷是要用信息带动整个建筑行业,并贯穿整个项目的全生命周期,因此BIM的全面推广有赖于整个行业的成熟与联合,从目前的发展来看,BIM在全行业的开展仍存在一些问题。
北京市已经出台了《民用建筑信息模型设计标准》,上海市也于前不久印发了《上海市推进建筑信息模型技术应用三年行动计划(2015-2017)》的通知,国家及地方标准主要用于指导BIM技术在行业中的应用,起到提纲挈领的作用。而在BIM操作过程中,业主更关心我们是否能制定出针对项目的BIM标准,以便于该项目的数据能够实现全生命周期的流动。对此,同济院在实践中根据业主的需求,在项目前期向业主提供了全套的项目级BIM操作手册,在得到业主的认可后,严格用BIM操作手册指导工作,取得了良好的效果。现在,同济院也在尝试根据现有的经验,汇编出一套具有普遍指导意义的项目级BIM应用标准。
目前在BIM操作过程中,设计单位的BIM模型移交给业主之后,它的使命也就完成了。施工单位在做BIM的时候,会根据施工图再建一遍模型。这种设计施工分家的操作方式,与BIM的初衷大相径庭。在这方面,同济院进行了积极的探索,在上海国际旅游度假中心项目中,同济院与施工单位紧密合作。施工单位将自己对BIM模型的建模要求告知同济院,同济院根据这些要求(包括建模方式、命名规则等)修正模型,之后上传至鲁班工作平台,施工单位收到模型之后,直接利用该模型进行施工深化设计与施工管理,并将现场照片上传至鲁班平台与BIM模型比对,及时发现问题并修正。在该项目中,同济院在与施工单位对接等环节中积累了宝贵的经验。


BIM发展的路途可能是崎岖的,它需要建筑行业内各个参与方的全力支持,共同发力,但BIM发展的趋势已然不可逆转,业主、设计单位、施工单位、软件公司等都在自己的岗位上努力从传统思维向BIM思维转变,只有当所有人的努力累加在一起之后,我们才能看到BIM给整个建筑行业带来的深刻变化。让我们一起微笑着面对这场变革,我们也坚信这场变革最终会给我们一个微笑的结果。


作者简介:

李莉
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司BIM中心技术副总监,国家一级注册建造师。曾全程参与上海迪士尼乐园过山车、意大利米兰世博会企业联合馆、上海国际旅游中心办公大厦等大型项目。
 
 
 
 
张峥


国家一级注册结构工程师,现任同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司技术发展部副主任。从事超高层综合体建筑以及体育、会展、文化、交通建筑大跨度复杂钢结构的设计、研发与咨询工作。
 
 
吴杰
 
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司建筑设计二院副总建筑师、国家一级注册建筑师、高级工程师。2004年获第五届中国建筑学会青年建筑师奖。
 
注:文章原文已刊登于《建筑技艺》杂志201510月刊BIM专题。