BIM設(shè)計(jì)在鞍山市體育中心游泳館中的應(yīng)用

黃傳浩

(中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,北京 100048)

1 項(xiàng)目概況

鞍山市體育中心設(shè)計(jì)立足鞍山的城市特色,發(fā)掘其地域文化,以“金鑲玉”作為主題,將玻璃與鋼結(jié)構(gòu)巧妙地鑲嵌在一起,使建筑既有鋼鐵的雄偉力量之美,又具有玉石溫暖華麗之美。

圖1 鞍山市體育中心建筑群

游泳館是體育中心建筑群的一個(gè)重要部分,其造型元素與體育中心遙相呼應(yīng)。游泳館地下一層,地上最高三層,分別為地下機(jī)房層,1層,2層,3層,地下機(jī)房層主要作為水、暖、電設(shè)備用房。2層、3層主要為觀眾活動(dòng)及貴賓看臺(tái)區(qū)域,1層主要為運(yùn)動(dòng)員功能區(qū)、賽事管理區(qū)、場(chǎng)地運(yùn)營區(qū)。

2 三維設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)主體采用混凝土和空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),整體造型為橢球體?？磁_(tái)部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);屋頂罩棚采用鋼結(jié)構(gòu),建筑結(jié)構(gòu)需要鋼結(jié)構(gòu)部分與鋼筋混凝土部分合二為一?？臻g結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜性,為設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。

用傳統(tǒng)的平面軟件難以建構(gòu)復(fù)雜的三維關(guān)系,平面的 2D線條大大局限了建筑師對(duì)三維空間的感受和分析。而且大量的繪圖工作將擠占設(shè)計(jì)時(shí)間,難以保證高質(zhì)量和高效率。因此通過比較和評(píng)估,該項(xiàng)目設(shè)計(jì)選用了 ArchiCAD軟件。

圖2 鞍山市體育中心游泳館

圖3 游泳館三維模型

難得的是,ArchiCAD的工作方法完全符合建筑師的思維方式和工作習(xí)慣。使用 ArchiCAD建模與平面繪圖軟件的操作方法基本相同,事先設(shè)定好層高、墻厚、門窗、比例、尺寸,在平面圖上進(jìn)行繪制。繪制平面的同時(shí),注意協(xié)調(diào)好 Z向的高度問題,分樓層建模,模型自然形成一個(gè)如圖3的整體。

為了提高工作效率,我們充分利用了 ArchiCAD 12中文版中的中國模板,內(nèi)含已經(jīng)預(yù)設(shè)置好的 400多項(xiàng)常用的 3D構(gòu)件、圖庫對(duì)象、2D線條、尺寸標(biāo)記等,如圖4所示。在建模和繪圖時(shí),直接選用,或?qū)ζ溥M(jìn)行微調(diào),大量節(jié)約了元素設(shè)置的時(shí)間。

圖4 直接運(yùn)用建模與繪圖元素的模板

圖5 三維模型深入細(xì)化

隨著設(shè)計(jì)的逐步深入,模型不斷細(xì)化,某些特殊的構(gòu)件,如圖5中的網(wǎng)架,則需要與鋼結(jié)構(gòu)配合后,按照實(shí)際尺寸建立三維模型。之后的細(xì)化工作,主要是與各個(gè)專業(yè)的協(xié)調(diào)配合,確定房間大小、工藝流向、墻體、門窗定位、標(biāo)注細(xì)化等工作。

3 施工圖

圖6 游泳館的施工圖設(shè)計(jì)

使用 ArchiCAD,在設(shè)計(jì)的任意階段,隨時(shí)都可以自動(dòng)生成立面圖、剖面圖,甚至詳圖。整個(gè)模型實(shí)際上是一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫,所有的平立剖面圖、詳圖都來自這個(gè)中央數(shù)據(jù)庫。因此,只要在任意視窗里修改一個(gè)地方,其他所有的視窗都會(huì)自動(dòng)發(fā)生修改。這就避免了以前經(jīng)常出現(xiàn)的平立剖面圖不符的情況。

施工圖方面,作為三維軟件,ArchiCAD“所見即所得”的優(yōu)勢(shì)非常明顯:

1)立面、剖面自動(dòng)生成,無錯(cuò)位遺漏;

2)墻剖節(jié)點(diǎn)利用剖面框架添加細(xì)節(jié)即可;

3)平面各層可疊影顯示,對(duì)準(zhǔn)墻體、洞口等;

4)設(shè)備專業(yè)配合走線,可在模型下直觀模擬;

5)生成 VBE文件實(shí)時(shí)觀看模型,方便快速。

本項(xiàng)目在施工圖繪制過程中,發(fā)現(xiàn)了許多平面軟件發(fā)現(xiàn)不了的碰撞交叉,如外裝修和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)斜撐的交叉,暖通管道和網(wǎng)架空隙的碰撞等。這些問題都在設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)得以避免。

為了更生動(dòng)的表現(xiàn)細(xì)部,除了常規(guī)的平立剖面圖、詳圖外,還生成了 3D文檔,便于施工方更清楚明白地施工。

圖7 游泳館的 3D模形

4 協(xié)同和協(xié)調(diào)

在數(shù)據(jù)交換和共享方面,Archi-CAD具有非常優(yōu)秀的兼容性。

導(dǎo)入或?qū)С?DWG文件時(shí),我們使用 ArchiCAD 12中文版里預(yù)設(shè)置好的 DWG轉(zhuǎn)換器,如圖8所示?？梢詫D層、畫筆、顏色、線型、字體等進(jìn)行完美轉(zhuǎn)換。

需要出渲染圖時(shí),我們可以在ArchiCAD里使用內(nèi)置的 Lightworks渲染引擎直接渲染,也可以將 Archi-CAD模型輸出為 3DS文件,交給效果圖公司進(jìn)行渲染。不僅節(jié)省了效果圖公司二次建模的時(shí)間,而且確保了設(shè)計(jì)和渲染圖的一致性。

本項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架部分,由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供三維數(shù)據(jù),經(jīng)一系列轉(zhuǎn)換過程后,以 3ds格式導(dǎo)入 ArchiCAD。

圖8 DWG轉(zhuǎn)換器應(yīng)用

圖9 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

圖10 管道碰撞檢查優(yōu)化

對(duì)于其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,在向結(jié)構(gòu)工程師提資料時(shí),我們?cè)?ArchiCAD里將結(jié)構(gòu)工程師需要的圖層導(dǎo)出為 IFC格式,將 IFC文件導(dǎo)入相關(guān)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件,如 Etabs、Tekla Xsteel里進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算完畢后,又將新的結(jié)構(gòu)模型以 IFC格式導(dǎo)入 ArchiCAD,替換原來的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,獲得準(zhǔn)確的三維模型。

除此之外,也可以將相關(guān)的結(jié)構(gòu)圖層以 DWG格式導(dǎo)出到 PKPM里,進(jìn)行計(jì)算。再將 DWG文件導(dǎo)入ArchiCAD,使用“描繪 ＆參照”功能可以很容易地發(fā)現(xiàn)建筑圖和結(jié)構(gòu)圖之間的不同。使用預(yù)設(shè)置的 DWG轉(zhuǎn)換器,只有結(jié)構(gòu)專業(yè)需要的三維構(gòu)件和二維圖形導(dǎo)出,避免了無關(guān)內(nèi)容對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的干擾。

水暖電工程師可以使用ArchiCAD中的 MEP插件,對(duì)主要管道系統(tǒng)進(jìn)行建模,進(jìn)行碰撞檢驗(yàn),優(yōu)化MEP系統(tǒng)。此外,也可以使用 DWG文件進(jìn)行交流。

5 工作流

在優(yōu)化工作流方面,ArchiCAD 12中文版為我們提供了很好的模板,符合中國設(shè)計(jì)院的工作模式和中國建筑師的工作習(xí)慣。這是我們能夠從方案階段,一直做到最后的施工圖,整個(gè)設(shè)計(jì)過程全部使用 ArchiCAD軟件的一個(gè)重要原因。

如圖11所示,在瀏覽器的視圖映射里,Archi-CAD 12中文版按照不同的設(shè)計(jì)階段組織視圖,將所有視圖按照 5個(gè)目錄組織:方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、提資料、項(xiàng)目表單、統(tǒng)計(jì)計(jì)算。在不同的設(shè)計(jì)階段,針對(duì)不同的需要,各個(gè)專業(yè)使用各自不同的視圖集。每一個(gè)視圖代表保存了圖層組合、比例、畫筆集等設(shè)置的視點(diǎn)。圖層組合分為 4大類,建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、專業(yè)綜合,如圖12所示。這些都是內(nèi)置在 ArchiCAD 12中文版里的。當(dāng)然我們也可以自行編輯設(shè)定。

這讓我們的整個(gè)設(shè)計(jì)工作更加規(guī)范,各專業(yè)之間的協(xié)同也更加順暢和方便。

圖11 各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的視圖瀏覽

圖12 協(xié)同設(shè)計(jì)中的各專業(yè)視圖組織

6 虛擬瀏覽

在設(shè)計(jì)的任意階段,我們可以在模型的任意位置、任意角度,查看模型外部,進(jìn)入模型內(nèi)部,推敲外部造型和內(nèi)部空間。

我們只需簡單的定義一系列相機(jī),自動(dòng)連成一個(gè)路徑,就可以生成一個(gè)動(dòng)畫。這在以前,生成動(dòng)畫對(duì)于建筑師來說,幾乎是不可能自己完成的。

現(xiàn)在,使用 ArchiCAD,我們不僅自己生成了動(dòng)畫,還生成了.mov格式的VR動(dòng)畫和 VR場(chǎng)景?？梢杂檬髽?biāo)在 mov視頻文件里隨意旋轉(zhuǎn)、縮放,觀察建筑的內(nèi)部空間和外部造型。

除此之外,更令人興奮的是,使用 ArchiCAD的“虛擬建筑瀏覽器”插件,我們還生成了一個(gè).exe格式的 VBE文件,將其交給客戶和施工單位。這樣,客戶不需要安裝任何軟件,只要雙擊該 exe文件,就可以自由的在 3D模型里進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽、漫游、飛行,甚至可以對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量、平面圖定位、查看構(gòu)件信息、關(guān)閉或打開圖層等操作。

7 小結(jié)

在鞍山市體育中心游泳館項(xiàng)目中使用 ArchiCAD軟件進(jìn)行 BIM設(shè)計(jì),不僅解決了復(fù)雜空間形體的建模問題,而且在施工圖設(shè)計(jì)、工作流優(yōu)化、專業(yè)協(xié)同方面進(jìn)行了探索和深入。同時(shí),利用先進(jìn)的技術(shù)提高生產(chǎn)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量也是令人無比興奮的。希望新技術(shù)的引進(jìn)和使用,能夠?yàn)橹袊慕ㄖ袠I(yè)帶來新的發(fā)展空間。

圖13 內(nèi)部動(dòng)畫漫游

圖14 內(nèi)部空間細(xì)部動(dòng)畫