BIM技術在異形建筑設計中的優(yōu)勢探討——以海南文昌月亮灣酒店為例

李　卓　俞　侃　龍黎霞

(上海陸道工程設計管理股份有限公司，上?！?00333)

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BIM技術在異形建筑設計中的優(yōu)勢探討
——以海南文昌月亮灣酒店為例

李卓俞侃龍黎霞

(上海陸道工程設計管理股份有限公司，上海200333)

本文回顧了海南文昌月亮灣酒店的建筑方案設計過程，以相對復雜的異形建筑設計為研究對象，探討如何應用BIM技術突破原有二維設計方式局限，在精準、高效的三維技術幫助下，優(yōu)化設計工作流程和各專業(yè)協同，獲得對項目進度、質量和成本的更好把控。在介紹BIM技術輔助設計心得體會的同時，反思現階段設計院推行BIM過程中遇到的實際困難，探尋解決之道。

BIM技術； 異形建筑； 推行困難

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.05

1　引言

工程建設行業(yè)信息化技術是未來大趨勢，不僅僅意味著建筑行業(yè)內的技術革命，更上升到國家戰(zhàn)略層面。根據住建部意見：“到2020年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應掌握并實現BIM與企業(yè)管理系統和其他信息技術的一體化集成應用?！盵1]這一戰(zhàn)略對設計、管理、生產、施工全產業(yè)鏈轉型升級提出嚴峻考驗，各相關企業(yè)必須告別粗放型、高增長時代，面對行業(yè)周期下行的“新常態(tài)”尋求突破點。而BIM被認為“是建筑全生命期的紐帶和建筑行業(yè)發(fā)展、提升的助力，是推動建筑行業(yè)轉型升級的必然方向?！盵2]陸道工程設計管理股份有限公司在國內率先采用建筑信息模型(BIM)設計，將BIM上升至企業(yè)生存的技術核心層面，專注于BIM與設計一體化。在企業(yè)內部成立“BIM設計中心”，確保為項目提供可持續(xù)的服務支持。本公司已在中國金融信息中心、世茂北外灘總部大廈、河南鄭州亞新廣場、山東濟寧第一醫(yī)院、上海思言小學、上海松江納米魔幻城公寓等20多個重點項目中應用BIM技術，從企業(yè)層面在BIM技術的推廣方面進行了不懈探索，為設計階段的提質增效積累了經驗。

“BIM是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。具有可視化、協調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點?！盵3]BIM的這些特點對于建筑造型規(guī)則、平立面較為標準、結構體系簡明的工程項目具有明顯優(yōu)勢，體現在建模更加迅速、修改直觀即時、出圖便捷。而海南文昌月亮灣酒店屬于曲線不規(guī)則造型，功能相對復雜。本文將結合該實際項目，探討如何通過BIM可視化信息模型，提高各參與方的參與度，解決復雜形體、協同設計、精細化設計等方面的問題，利用BIM更好地協助甲方對設計決策發(fā)揮作用。

2　BIM技術在月亮灣酒店的應用

2.1總體設計

圖1　海南月亮灣總平面圖

月亮灣酒店位于海南文昌，東臨浩瀚南海，西靠昌灑鎮(zhèn)，南接銅鼓嶺月亮灣?；乜偯娣e90 933m2，本項目為五星級酒店，建筑面積34 500m2(圖1)。共設客房標準間258間。酒店建筑坐落在兩個不同標高的臺地上，地上12層，地下2層。建筑總高度66.6m。方案設計充分挖掘“月亮”元素，并結合海島、愛情等浪漫主題，確定了傾斜式月牙形方案，使酒店成為環(huán)境中的標志性景觀。這也成為該項目最大的設計亮點與難點(圖2)。

圖2　概念方案階段效果圖

月亮灣酒店月牙異型形體，沒有標準層，其屋面定位、功能布局、流線設計、消防疏散相當復雜。在概念設計階段，使用的是CAD、Sketchup、3DMax等常規(guī)軟件。為了更好地滿足業(yè)主要求，做到快速反應，從方案設計階段開始，我們使用了信息互相關聯的Revit作為輔助工具。整體設計需要綜合權衡建筑平面、立面造型、結構體系、機電設備等各種因素，不能也無法如傳統模式一樣——平面布局與立面外皮分開設計、各專業(yè)依序分別進行。這個項目對前期控制、流程安排、協同作業(yè)提出了很高要求。尤其重要的一點是，該項目由于業(yè)主的項目定位、投資控制發(fā)生變化，方案進行了多次調整，這其間，BIM輔助設計技術的應用發(fā)揮了重要作用(圖3)。

圖3　方案調整后效果圖

2.2平面及交通設計

在平面設計中，為增加客房數采用了雙邊客房。由于平面呈放射狀，在滿足最小處面寬的情況下，經過推敲，決定采用“單跨2+3”模式，即面海處設置2間，背海處設置3間。這種處理方式不但讓客房數量大幅增加，同時也使扇形房間對住客的體驗影響降到最小(圖4)。

依據高層酒店疏散距離規(guī)范，各層盡端客房按15m控制。月亮灣退臺式的建筑主體不可避免地會增加樓梯數量及交通面積。通過Revit輔助，垂直交通上下對應、將交通核減至最少、，可以迅速判斷每層客房的疏散距離是否滿足規(guī)范要求(圖5、6)。

圖4　客房單元平面圖

圖5　四層客房平面圖圖

圖6　垂直交通示意圖

2.3立面設計及屋頂設計

月亮灣酒店立面設計為現代簡潔風格，凸出橫向線條，公共部分以玻璃幕墻為主，客房部分也無多余附加，面?？头烤坝^浴缸處為落地玻璃，可使酒店更好地融入環(huán)境(圖7)。

圖7　月亮灣酒店東立面圖

月亮造型的屋頂是該酒店的標志特色，屋脊及屋檐的空間定位為工作重點。如果該應用傳統工作模式，各類視圖互相割裂，建筑師很難保證圖紙信息的吻合性，而且立、剖面需要重新繪制，繁瑣、低效，無法保證設計精度和效率。而在REVIT建模過程中，屋頂設計高程點的邏輯關系嘗試過幾套函數方案比選，包括等差數列、拋物線等，但設置完以后造型都不太理想。最后通過逆向思維，脫離月牙造型，把屋頂想象成空間弧線，然后以柱網交點取得高程點數值。在Revit中可應用“樓板修改子圖元”功能為每一個點定義高程。由于Revit信息相互關聯，在三維、平、立、剖各類視圖中均可實時查看屋頂修改的變化情況，為弧線方案比選提供了極大的便利(圖8)。

2.4結構專業(yè)的密切配合

本項目設計中，結構專業(yè)一開始就介入到建模過程中。海南文昌抗震設防烈度為8度，且為臺風登陸地區(qū)，基本風壓0.85kN·m-12。酒店為不規(guī)則弧形、展開面寬近200m，抗震、抗風存在難度，這給結構計算帶來一定挑戰(zhàn)。根據結構師建議，在弧長1/3的位置挖空，一方面可使走道更加通透，增加通風效果，另一方面成為超長結構的變形縫處理。這樣，結構總長度分為3個區(qū)段設抗震縫斷開，低區(qū)為框架結構； 中區(qū)和高區(qū)為框剪結構； 屋面為輕鋼結構。整體以地下室頂板作為結構嵌固端，基礎形式采用樁筏基礎，確保了結構合理性與安全性(圖9)。

圖8　月亮造型屋面建模示意圖

圖9　月亮灣酒店剖面圖

2.5機電專業(yè)的多次調整

本項目最初方案采用中央空調系統，冷源來自地下二層冷凍機房的制冷機組，冷卻塔設置在主樓屋頂。熱源來自地下一層鍋爐房內的全預混真空熱水機組?？头繀^(qū)采用四管制空調水系統，可同時制冷供熱。后來應甲方控制成本的要求，取消室內游泳池、取消地下室冷凍機房、中央空調系統改為VRV系統，我方相應地進行了平面和立面上的調整。在BIM的幫助下做到了快速應對(圖10)。

圖10　客房VRV空調圖

3　BIM在異形建筑設計中的優(yōu)勢體現

如果說BIM在建模方面具有可視化的精確、直觀優(yōu)勢，其更鮮明的優(yōu)勢是體現在設計修改、協同作業(yè)方面。而且，在與甲方溝通過程中，BIM模型的所見即所得、工程量自動統計功能得到甲方的高度認可，對其有效、快速決策起到了很好作用。

3.1直觀精確，三維可視

圖紙可快速、清晰表達，立剖面圖自動生成，只需簡單添加標注即可使用。房間自帶顏色信息，并跟隨房間名稱變化而變化，通過顏色可清晰表達設計意圖、平面分區(qū)等內容，并且完全省略了傳統Photoshop填色工序，效率倍增。利用REVIT模型生成漫游動畫，幫助業(yè)主直觀把握整體造型。還跳過3DMAX建模環(huán)節(jié)，將FBX格式模型提供給效果圖公司進行后期渲染。讓模型公司建立精確的沙盤模型，都有效節(jié)約了成本和時間(圖11)。

圖11　沙盤模型

3.2信息關聯，一改全改

海南月亮灣項目為非線性造型、空間復雜，二維技術幾乎無法準確定位成型。而且CAD平立剖等圖紙互相分離，無法應對多次反復的修改，不可避免地產生各種錯漏碰缺。在REVIT模型中，所見即所得，信息關聯，一改全改，極大地節(jié)省了人力與時間成本。我們配合甲方要求進行了多次修改調整，如：宴會廳由原來的800m2縮到400m2、減少休閑娛樂區(qū)面積、壓縮后勤區(qū)域面積、調整地下車庫位置、調整客房總數……如果沒有REVIT輔助設計的話，其修改難度、時間成本是設計公司難以想象更難以承受的(圖12)。

圖12　地下二層平面圖前后方案調整對比

3.3數據自動統計

BIM技術不僅可通過三維協同平臺進行設計與模型建構，還可以便捷地獲得精確的技術經濟指標、工程量等指標。Revit模型中每層平面邊界發(fā)生變化后，明細表中也會自動調整數值，極大地方便了建筑師、業(yè)主控制建筑規(guī)模和成本。后期還可以生成材料用量表，銜接概預算專業(yè)，增強概預算可信度。

3.4多專業(yè)、多軟件協同

由于Revit模型空間直觀可視，建筑建模與結構建模同時進行，可以隨時觀察曲線、三角形空間的高度是否滿足使用要求。最后以Naviswork軟件對總裝模型進行了漫游、動畫模擬、碰撞檢查等分析。方便各專業(yè)開展性能分析和審閱，對建筑方案進行優(yōu)化，平衡合理性與造價，協助業(yè)主進行決策。

4　BIM推行中的困擾

盡管公司BIM設計中心成立之初試圖“以BIM全專業(yè)施工圖設計(建筑、結構、給排水、暖通、電氣)為目標”并致力于實現這一目標，在提升效率、減少錯誤率、加強設計質量方面取得明顯進展，但總體而言，摸索過程中也遇到諸多困擾。

4.1本土化標準不成熟

二維CAD尚存在標準不統一問題，三維BIM的標準牽扯面更為繁雜。線型粗細、文字大小，尤其是族數量匱乏、制作繁復、工作量極大?，F行BIM技術軟件能力有限、不同功能成熟度不同，各專業(yè)、上下游之間的數據傳遞不全，即使本企業(yè)內的技術人員也存在協調難度。

4.2施工圖深度和精度不足

受軟件性能限制，異形建筑用Revit尚難以獨立完成施工圖設計。如對異形建筑節(jié)點而言，雖然可通過剖切三維模型獲得精確的結構、建筑尺寸，但還需要輔以二維繪圖修正來補充表現構造特征。因此，在施工圖編制深度、節(jié)點詳圖精度方面直接影響出圖效率。

4.3工作流程轉變加大前期工作量

BIM設計思維在一定程度上突破了以往的設計流程，許多后端工作必須前置。如結構梁柱規(guī)格、機電管線位置、高度等，甚至在方案階段就要統籌考慮。但由于部門分割、利益不明，存在組織協調上的難度。

4.4人才、組織和制度層面的困擾

一方面是設計周期短、業(yè)主頻繁修改、公司追求利益，一方面是BIM投入成本較高，軟硬件要求高、了解BIM全流程的技術人員匱乏，而業(yè)主雖然能意識到BIM的好處，但一般只把BIM當做輔助性成果，并不愿意為BIM花錢買單。從公司層面來說，完成任務、保證產值是第一位的，目前設計收費標準與設計分配機制混亂而滯后。投資BIM短期難見效益，勢必造成BIM推行舉步維艱。

因此，人才匱乏、標準不成熟、制度不配套、組織難協調，這幾點成為BIM在設計院普及推廣的最大阻力，有業(yè)內設計師指出：“BIM在國內的規(guī)?；七M依舊困難，與國外先進水平的差距有進一步擴大的趨勢?！盵4]BIM的發(fā)展從近期看不容樂觀，

5　結語

在建筑行業(yè)全產業(yè)鏈中，設計是龍頭。長期以來，中國建筑行業(yè)參與各方互相割裂，設計環(huán)節(jié)中各專業(yè)也互相脫節(jié)，造成效率低下、頻繁變更、質量不高、浪費嚴重等現象，BIM技術在中國的強力性推行和指導性標準標志著市場日趨理性、規(guī)范。上海市要求從2017年起，投資額1億元以上或單體建筑面積2萬m2以上的政府投資工程、大型公共建筑、市重大工程等工程，全面實現設計、施工階段BIM技術應用[5]。BIM技術已經成為設計院必須逾越的一道門檻，當今，投資BIM已不是企業(yè)的可選項，而是必選項。

面對行業(yè)大趨勢和BIM推進的實際困難，專家給出“聚合信息，為我所用”[6]的思路。海南文昌月亮灣酒店的BIM應用正符合這一思路，從解決局部問題到整合相關資源，以務實的方法增進項目落地性。市場需求決定了設計院的發(fā)展走向，政府推廣帶給設計院轉型的外部驅動。作為設計師和領導層，從傳統設計走向BIM，從白轉藍、無紙化設計、三維審圖到數字化交付，需要在技術、理念和機制上逐漸轉變適應，主動迎接挑戰(zhàn)。風物長宜放眼量，BIM對于設計公司的技術轉型、競爭力升級，具有不可忽視的重要意義。

[1]住房城鄉(xiāng)建設部.關于印發(fā)推進建筑信息模型應用指導意見的通知[S].2015.

[2]李文娟.BIM—建筑行業(yè)轉型升級的必然方向.工程建設標準化[J].2015(10)：12.

[3]王東，毛亮.BIM 在非線性建筑設計中的應用[J].數字技術與應用.2013(12)：173.

[4]吳吉明.建筑信息模型系統(BIM)的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技術.2011，3(3)：46-52.

[5]上海市城鄉(xiāng)建設和管理委員會.關于在本市推進建筑信息模型技術應用指導意見的通知[滬府辦發(fā)(2014)58號].2014.

[6]黃強.論BIM[M].2016.中國建筑工業(yè)出版社.

Superiorities of BIM Technology in Irregular-shaped Architecture Design——A Case Study of Moonbay Hotel in Wenchang，Hainan

Li Zhuo，Yu Kan， Long Lixia

(DAOEngineeringDesign&ManagementCo.，Ltd.，Shanghai200333，China)

This article reviewes the design of Moonbay Hotel in Wenchang, Hainan.Using a relatively complex irregular-shaped architecture as an example，it is reported here the experience of application of BIM technology to overcome limitations of the original 2D design and to optimize the design work and coordination of all specialties.With assistance of accurate and highly effective 3D technology，it is possible to achieve better management on project schedule，quality and cost.The excise aims at finding solutions to the difficult problems when applying BIM technology in institutes.

BIM Technology; Irregular-shaped Architecture; Difficulties in Popularization

李卓 (1969-)，女，碩士，一級注冊建筑師、注冊規(guī)劃師。主要研究方向：建筑設計、旅游規(guī)劃、BIM技術應用；
俞侃(1984-)，男，碩士。主要研究方向：建筑設計、建筑智能化、BIM技術研發(fā)；
龍黎霞(1977-)，女，碩士。主要研究方向：建筑設計、項目管理、BIM技術應用。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0027-06