湘江璀璨明珠，夢幻冰雪世界——基于BIM 的三維設(shè)計實踐與

王 凱 王 承 施晨歡 林凡舟

(華東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200041)

1 項目概況

大王山旅游度假區(qū)位于長沙西南部，距離城市中心約8.5km?；貣|面湘江，西靠大王山，自然條件優(yōu)越。冰雪世界總占地面積1.5 公頃，總建筑面積約18 萬m2，架設(shè)在60m 深的礦坑之上，建成后將成為世界最大的雪與水為主題的室內(nèi)樂園(圖1)。

冰雪世界項目的難點主要有以下三個方面:

(1)復(fù)雜的地理條件

項目用地呈不規(guī)則多邊形狀，基地內(nèi)地形較復(fù)雜，地勢較豐富，基地遺留原湖南省新生水泥廠采石場深達70m 的礦坑。整體地塊東西長約440m，南北寬約350m，項目用地面積為183 993 m2，場地整體呈東北高西南低的趨勢，地塊內(nèi)最大高差近100m。

(2)獨特的建筑方案

冰雪世界方案造型新穎獨特，主體結(jié)構(gòu)位于礦坑上，依附山體建造，為礦坑賦予了新的生命同時，給設(shè)計深化和施工帶來極大的挑戰(zhàn)。

(3)工程周期短

項目建設(shè)周期進展，因此設(shè)計必須少走彎路，盡快落實，盡量不要出現(xiàn)“錯、漏、碰、缺”等設(shè)計失誤，盡量減少后期設(shè)計過程中的設(shè)計變更。

2 BIM 實施環(huán)境構(gòu)建

(1)集成工作平臺

項目通過BIM 模型進行全專業(yè)的三維和二維協(xié)同設(shè)計。所有的模型數(shù)據(jù)存在共享的協(xié)同平臺上，實現(xiàn)上海-長沙-奧地利設(shè)計聯(lián)動，各專業(yè)信息和提資準(zhǔn)確無誤，顯著提高了工作效率。

項目在推進過程中，產(chǎn)生海量的設(shè)計數(shù)據(jù)和工程文檔，服務(wù)器會定期進行備份，所有文件都可以實現(xiàn)版本追溯。針對不同的項目參與者，分別設(shè)定不同的管理組及人員權(quán)限，使文件訪問與創(chuàng)建等變得井然有序［1］。

(2)硬件平臺構(gòu)建

項目硬件配置的宗旨是文件安全和便捷。主要設(shè)備都設(shè)置在華東院本部，包含主服務(wù)器及數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、文件服務(wù)器，不同服務(wù)器的服務(wù)對象與內(nèi)容都妥善地進行管理。為滿足較大的數(shù)據(jù)計算和節(jié)約硬件成本，還租用了云計算服務(wù)器。

(3)軟件平臺構(gòu)建

經(jīng)過評估，為了滿足設(shè)計多方面的需求，我們以RHINO、SKETCHUP 和手繪作為建筑方案設(shè)計工具，以CATIA 作為模型深化設(shè)計工具，采用Revit、Navisworks 作為中心集成軟件，對模型進行集成管理，出圖輔以AutoCAD 等(圖2)。

(4)人員組織架構(gòu)

由集團信息中心配合設(shè)計工作的開展，負責(zé)BIM 工作的總體規(guī)劃。各專業(yè)設(shè)計負責(zé)人對模型及相關(guān)輸出成果負責(zé)，并通過模型進行溝通協(xié)調(diào)和互相提資。所有的工作都在項目總負責(zé)人的監(jiān)督管理之中。

(5)標(biāo)準(zhǔn)文件編制

為了讓項目實踐有章可循、順利實施。編制項目標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)也成為甲方對BIM 模型最終驗收的依據(jù)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有《三維協(xié)同設(shè)計手冊》、《冰雪世界項目建模標(biāo)準(zhǔn)》、《冰雪世界項目BIM 實施導(dǎo)則》等。標(biāo)準(zhǔn)文件隨著項目的推進，進行升版、完善。

3 BIM 設(shè)計方法

(1)總體流程設(shè)計

本項目設(shè)計及顧問團隊眾多，各團隊在不同設(shè)計階段進行工作銜接是一項艱巨任務(wù)。因此，針對冰雪世界的工程特點建立一個科學(xué)合理、邏輯清晰、組織有序的總體流程設(shè)計至關(guān)重要［2］，從而實現(xiàn)對設(shè)計進程、BIM 實施、工地施工進行綜合控制。總體流程設(shè)計充分考慮了影響建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、保障運行的基礎(chǔ)性系統(tǒng)因素，同時，將工程進程的時間概念也考慮在內(nèi)，形成一整套多層次、多維度、持續(xù)進化完善的總體流程。

(2)系統(tǒng)化設(shè)計

通常建筑可以分解為若干子系統(tǒng)，冰雪世界項目也不例外。各系統(tǒng)相輔相成，有機結(jié)合，共同形成建筑整體。本項目的系統(tǒng)劃分考慮到了冰雪世界的空間特點和運行特點，系統(tǒng)的層次劃分考慮到可拓展性，系統(tǒng)可以隨著設(shè)計的深化進行進一步細分和完善。系統(tǒng)劃分的深度直接影響到BIM 模型建立、工程量統(tǒng)計和施工模擬等多方面內(nèi)容。

(3)模塊化設(shè)計

復(fù)雜、龐大的項目易劃分為若干個單元設(shè)計模塊，每個模塊應(yīng)具有相對獨立的運行和安全保障條件［3］。劃分邏輯可以是系統(tǒng)或者其它依據(jù)，模塊劃分是BIM 設(shè)計方法的重要組成部分，而各系統(tǒng)是保障模塊化設(shè)計方法得以貫徹的基本要素。

4 BIM 實踐亮點

(1)建筑設(shè)計

BIM 技術(shù)用于方案設(shè)計及推敲、擴初設(shè)計和施工圖設(shè)計。通過三維掃描、三維打印、三維輔助出圖、性能化分析等應(yīng)用，保證了設(shè)計品質(zhì)。

獨特優(yōu)雅的造型有賴于結(jié)構(gòu)構(gòu)件與幕墻構(gòu)造的完美配合。而在本項目中，空間結(jié)構(gòu)柱由滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計需求的截面沿特定路徑放樣而成，從桿件夾角到節(jié)點造型逐一調(diào)整，最終形成美觀合理的鋼結(jié)構(gòu)。幕墻設(shè)計方面，為進一步抑制成本，通過CATIA 進行了深度的細化及加工性優(yōu)化。并在在后期深化過程中與廠家密切交流，確保設(shè)計落地。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計

冰雪世界主要由深坑坑壁巖體承受結(jié)構(gòu)豎向荷載和水平作用。在建筑物使用期內(nèi)，礦坑巖體邊坡在靜力荷載及地震作用下的整體穩(wěn)定、位移等是否滿足安全需要將成為結(jié)構(gòu)方案是否合理可行的關(guān)鍵，通過BIM 模型與結(jié)構(gòu)分析軟件對接，實現(xiàn)多種分析模型的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)多專業(yè)程序的分析比對。

(3)機電綜合

BIM 在機房布置到管線路由的規(guī)劃落實過程中起到重要的作用。借助三維可視化設(shè)計，設(shè)計師可以從容地面對各種突發(fā)的情況。通過BIM 對機電路由的充分研究，提出機房布置的優(yōu)化整合策略，將建筑凈高最優(yōu)化。

(4)集成的信息庫

BIM 模型的本質(zhì)是以實現(xiàn)工程項目的“全記錄”為目標(biāo)，BIM 模型不僅包含基礎(chǔ)幾何信息，還可以整合各類信息，如材質(zhì)特性、物理特性、生產(chǎn)信息等等;這些信息為相關(guān)專業(yè)性能化模擬、后續(xù)階段決策，以及施工、運維階段的應(yīng)用提供了詳實的資料。

5 結(jié)語

BIM 的普及給行業(yè)帶來新的機遇，三維設(shè)計工具為設(shè)計創(chuàng)造了更多可能性的同時，也帶來了新建筑技術(shù)美學(xué)。BIM 技術(shù)在冰雪世界設(shè)計過程中的應(yīng)用，提高了設(shè)計團隊對項目的把控能力、設(shè)計效率，發(fā)揮了協(xié)同設(shè)計的潛能。各專業(yè)設(shè)計師可以更全面、更及時地與其它專業(yè)、各顧問進行配合，成功控制失誤的同時，保證了設(shè)計的合理性，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益的最大化。

［1］高承勇.上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團BIM 應(yīng)用實踐與發(fā)展對策思考［J］.中國建設(shè)信息，2012(20):22-25.

［2］王凱.國外BIM 標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(1):6-16.

［3］卲韋平.數(shù)字技術(shù)語境下的設(shè)計實現(xiàn)——鳳凰國際傳媒中心數(shù)字設(shè)計實踐［J］.世界建筑，2013(09):96-100.