摘要：ＢＩＭ正向設(shè)計(jì)時(shí)代正在來(lái)臨，ＢＩＭ即將成為行業(yè)最新發(fā)展方向的代名詞。浙江樹(shù)人大學(xué)紹興楊汛橋校區(qū)游泳館采用的是ＥＰＣ模式，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，從方案的比選優(yōu)化，初步設(shè)計(jì)階段的性能分析和施工圖階段各專(zhuān)業(yè)的出圖，都采用ＢＩＭ進(jìn)行正向協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)一步挖掘了ＢＩＭ技術(shù)潛力，為類(lèi)似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造提供參考。
關(guān)鍵詞：ＢＩＭ；正向設(shè)計(jì)；三維協(xié)同；性能分析；工程量
浙江樹(shù)人大學(xué)楊汛橋校區(qū)游泳館項(xiàng)目采用ＥＰＣ的項(xiàng)目模式。該項(xiàng)目地下建筑面積為２０３ｍ２，地上建筑面積為４９０５ｍ２，為兩層的公共建筑。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，大跨度屋面采用鋼結(jié)構(gòu)桁架。設(shè)計(jì)使用年限為５０年，安全等級(jí)為二級(jí)，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)。
游泳館集游泳、乒乓球、壁球、辦公等多功能于一體，空間交錯(cuò)，外立面造型獨(dú)特，功能復(fù)雜，設(shè)備和管線(xiàn)較多，為鋼筋混凝土框架與大跨度鋼結(jié)構(gòu)組合而成的混合結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖１。本項(xiàng)目為ＥＰＣ項(xiàng)目，對(duì)造價(jià)控制、設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度要求非常高，需要在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中緊密協(xié)調(diào)各參與方。
１ＢＩＭ三維協(xié)同設(shè)計(jì)
１．１三維設(shè)計(jì)與二維表達(dá)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式采用Ｒｅｖｉｔ平臺(tái)直接進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，遵循了常規(guī)的正向設(shè)計(jì)流程。在建筑方案模型深化后，結(jié)構(gòu)利用建筑的軸網(wǎng)標(biāo)高布置墻柱和梁板，設(shè)備根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的布置考慮設(shè)備和管線(xiàn)布置，設(shè)計(jì)過(guò)程中各專(zhuān)業(yè)能直觀(guān)看到其他專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)情況，在三維空間中能更好解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，大幅提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升建筑性能［１］。
因?yàn)楝F(xiàn)行圖審、交付成果的需要，三維的模型不能直接使用，必須以二維的圖紙來(lái)表達(dá)，造成三維模型完成后，還需要根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的出圖標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化為二維的平面表達(dá)，這和ＣＡＤ直接繪圖有所不同，具體流程見(jiàn)圖２。
因?yàn)楸卷?xiàng)目為ＥＰＣ項(xiàng)目，圖紙齊全后，還須提交給預(yù)算方，進(jìn)行成本測(cè)算，如不滿(mǎn)足要求，還需反饋給設(shè)計(jì)方，進(jìn)行調(diào)整修改，最后提圖審。
１．２方案比選和優(yōu)化
在方案階段，直接采用Ｒｅｖｉｔ軟件建模，對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比選和優(yōu)化。
１）考慮周邊環(huán)境，為方便管理，主人口由南面改到北面；
２）為控制造價(jià)，減少了無(wú)功能或功能性弱的空間，取消二層的內(nèi)挑欄和泳池南面的檢修通道，縮小其余檢修通道的寬度；
３）在外立面的美觀(guān)性方面，對(duì)７個(gè)方案進(jìn)行比選，在遵循原投標(biāo)方案的基礎(chǔ)上，最終選擇了功能性、美觀(guān)性、經(jīng)濟(jì)性兼顧的方案，見(jiàn)圖３。
１．３協(xié)同模式
Ｒｅｖｉｔ協(xié)同主要有兩種模式，即鏈接和工作共享，大項(xiàng)目多采用鏈接＋工作共享。工作共享就是工程師同一時(shí)間在同一模型的本地映射的各自工作集上合作。鏈接類(lèi)似ＣＡＤ的外部參照合作模式。由于本項(xiàng)目面積較小，且只有一個(gè)單體，故采用中心協(xié)同的方式［２］，在服務(wù)器中建立中心文件，各專(zhuān)業(yè)建立獨(dú)自的工作集，協(xié)同更加直接高效，原理見(jiàn)圖４。
通過(guò)三維協(xié)同設(shè)計(jì)，建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、水暖電模型共同組成了游泳館協(xié)同模型，本項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)的模型和整體模型見(jiàn)圖５。
２ＢＩＭ可視化的實(shí)現(xiàn)
通過(guò)ＢＩＭ的可視化，可以對(duì)外立面、樓梯和其他復(fù)雜節(jié)點(diǎn)做到更直觀(guān)更精細(xì)的設(shè)計(jì)。立面設(shè)計(jì)中，從美觀(guān)角度調(diào)整了幕墻橫檔的間距，隱藏了外立面的風(fēng)口百葉，調(diào)整了體塊間的比例，細(xì)化了體塊間的穿插關(guān)系，調(diào)整后的立面見(jiàn)圖６-９，墻身的細(xì)部節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)接關(guān)系見(jiàn)圖１０。
在樓梯設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了樓梯的舒適性，一層到二層的梯段由三跑改為兩跑，采用軟件自帶的凈高檢査功能進(jìn)行核査梯段凈高。為了加強(qiáng)樓梯間的自然采光，結(jié)合屋面的檢修口設(shè)置了側(cè)窗。為方便進(jìn)人泳池四周檢修設(shè)備管廊，檢修口位置由泵房里調(diào)整到樓梯休息平臺(tái)處，提升泵房使用率，樓梯三維大樣見(jiàn)圖１１。
３ＢＩＭ模擬性
３．１建筑性能模擬
通過(guò)ＢＩＭ的模擬性，將Ｒｅｖｉｔ模型導(dǎo)人Ｅｃｏｔｅｃｔ軟件，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，定義外墻、窗戶(hù)、幕墻、屋面等屬性，進(jìn)行采光、輻射和溫度分析，驗(yàn)證和優(yōu) 化建筑性能。建筑師可以方便快捷地得到各種直觀(guān)的數(shù)據(jù)，并結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，利用自然界的陽(yáng)光、風(fēng)力，選用合理的節(jié)能措施，改善和創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境，盡量少消耗常規(guī)能源。
３．２結(jié)構(gòu)分析模型
ＢＩＭ模型是參數(shù)化的模型，可導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行力學(xué)分析［３］。通過(guò)Ｒｅｖｉｔ與結(jié)構(gòu)分析軟件的轉(zhuǎn)換接口，分別將Ｒｅｖｉｔ幾何模型導(dǎo)人了ＹＪＫ和Ｍｉｄａｓ軟件，在結(jié)構(gòu)軟件中定義材料和邊界條件，施加荷載，對(duì)桁架進(jìn)行力學(xué)模擬分析，控制主衍架桿件的應(yīng)力比不大于０.９，其中支座處的桿件應(yīng)力比不大于０.８５，次桁架桿件的應(yīng)力比不大于０.９５，控制主桁架的最大撓度約為４２ｍｍ，精細(xì)化的對(duì)比分析使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。Ｍｉｄａｓ軟件的應(yīng)力和位移分析見(jiàn)圖１５。
４ＢＩＭ協(xié)調(diào)性
通過(guò)ＢＩＭ的協(xié)調(diào)性，設(shè)計(jì)風(fēng)管穿越桁架，使得泳池上方的凈空抬升了0.６ｍ，見(jiàn)圖１６。同時(shí)在風(fēng)管和馬道交叉的地方，對(duì)風(fēng)管進(jìn)行上翻處理，方便檢修人員順利通過(guò)，見(jiàn)圖１７。
另外，為了控制成本，鋼結(jié)構(gòu)屋面與混凝土屋面高差很小，屋面設(shè)備的風(fēng)管無(wú)法直接從鋼結(jié)構(gòu)屋面和混凝土屋面的小山墻穿到泳池室內(nèi)。為此在屋面設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)換井道，通過(guò)ＢＩＭ良好的協(xié)調(diào)性，在狹小空間內(nèi)，順利解決了分管穿側(cè)板、樓板、梁和桁架，見(jiàn)圖１８。
５ＢＩＭ優(yōu)化性
５．１空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化
通過(guò)ＢＩＭ的優(yōu)化性，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管進(jìn)行了多次優(yōu)化，這既保證了泳池上空的恒溫恒濕，又節(jié)省了造價(jià)。優(yōu)化前后的風(fēng)管布置，見(jiàn)圖１９。
５．２消防系統(tǒng)優(yōu)化
對(duì)二層消防環(huán)網(wǎng)進(jìn)行分析，因空間交錯(cuò)，可以合并一些主管，從而減小了管線(xiàn)路徑，使得室內(nèi)空間干凈整齊，系統(tǒng)更加合理，并且節(jié)省了造價(jià)。優(yōu)化前后的消防管線(xiàn)布置，見(jiàn)圖２０。
５．３泳池泵房?jī)?yōu)化
在泳池泵房設(shè)計(jì)中，通過(guò)ＢＩＭ精細(xì)化設(shè)計(jì)，排布好密集的設(shè)備和管線(xiàn)，使泵房面積減小了２０％，從而控制了泵房層高，節(jié)省了造價(jià)。見(jiàn)圖２１。
６ＢＩＭ虛擬仿真漫游
設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)游泳館進(jìn)行了多次ＶＲ虛擬仿真漫游，感受內(nèi)部空間是否合理，消防主管和消火栓布置是否影響美觀(guān)，檢修是否方便，不斷優(yōu)化模型。消火栓、消防主管以及桁架內(nèi)設(shè)備管線(xiàn)和馬道調(diào)整后的漫游截屏，見(jiàn)圖２２。
７ＢＩＭ出圖
根據(jù)ＢＩＭ的出圖性，模型深化后，在Ｒｅｖｉｔ軟件中通過(guò)出圖樣板的設(shè)置，進(jìn)行施工圖出圖。Ｒｅｖｉｔ軟件側(cè)重于三維實(shí)體的展現(xiàn)，而根據(jù)現(xiàn)行制圖規(guī)范和格式的要求，需要把三維模型采用二維平面的方式來(lái)表達(dá)。根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)，不同的圖紙內(nèi)容，設(shè)置不同的出圖樣板，類(lèi)似于ＣＡＤ的打印樣式和圖層控制，Ｒｅｖｉｔ出圖樣板的設(shè)置較復(fù)雜，許多內(nèi)容在建模前就要考慮好，總體布局好。建筑專(zhuān)業(yè)的平立剖和大樣基本做到Ｒｅｖｉｔ中直接出圖，從出圖效率考慮，結(jié)構(gòu)、水、暖專(zhuān)業(yè)的平面圖基本做到了直接出圖，但一些設(shè)計(jì)說(shuō)明、節(jié)點(diǎn)詳圖和設(shè)備的系統(tǒng)圖則采用ＣＡＤ輔助。各專(zhuān)業(yè)采用BIＭ出圖，見(jiàn)圖２３-２７。
８工程量統(tǒng)計(jì)
ＢＩＭ模型可以直接生成工程量，也可迅速獲?。嵲O(shè)計(jì)變更或優(yōu)化前后的工程量差。本項(xiàng)目也嘗試了對(duì)主要的材料進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，如混凝土、磚墻、型鋼、門(mén)窗、橋架、管線(xiàn)。但利用ＢＩＭ模型提取構(gòu)件的混凝土標(biāo)號(hào)、內(nèi)外墻體、梁板柱墻互相搭接的扣減關(guān)系，以及管線(xiàn)等工程量信息，不符合我國(guó)工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范和各地區(qū)相關(guān)定額對(duì)建筑物構(gòu)件分類(lèi)、編碼和工程量計(jì)算規(guī)則的規(guī)定，無(wú)法直接進(jìn)行造價(jià)分析，需要按計(jì)算規(guī)則予以區(qū)分和扣減，花費(fèi)較多時(shí)間，效率不高。若Ｒｅｖｉｔ建模所使用的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行國(guó)內(nèi)計(jì)量計(jì)價(jià)規(guī)則不匹配，則會(huì)導(dǎo)致軟件對(duì)構(gòu)件的識(shí)別率低，使工程量的誤差率偏大。本項(xiàng)目設(shè)備管線(xiàn)和混凝土的工程量明細(xì)表，見(jiàn)圖２８。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，主要材料的工程量，見(jiàn)表１。
表１本工程主要材料工程量表
9結(jié)語(yǔ)
ＢＩＭ正向協(xié)同設(shè)計(jì)是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，它極大地提高項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量和建筑性能。ＢＩＭ技術(shù)與ＥＰＣ項(xiàng)目全過(guò)程結(jié)合［４］，能加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的管控和各參與方的協(xié)調(diào)，有利于減小項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，為項(xiàng)目的建設(shè)和使用增值。
參考文獻(xiàn)
［１］許蓁．ＢＩＭ應(yīng)用設(shè)計(jì)［Ｍ］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，２０１６．
［２］柏慕進(jìn)業(yè)？ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ２０１６官方標(biāo)準(zhǔn)教程［Ｍ］．北京：電子工業(yè)出版社，２０１６．
［3］程健，張群力，黃俊，等．?dāng)?shù)字建筑參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)分析［Ｊ］．土木建筑工程信息技術(shù)，２０１４（６）：１－７．
［４］杜開(kāi)明，錢(qián)婷亭．ＥＰＣ項(xiàng)目ＢＩＭ技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐［Ｊ］．重慶建筑，２０１６（７）：３０－３２．
