在北京黑騎士高爾夫會所一體化改造中應(yīng)用SketchUp進行輕量化BIM輔助設(shè)計綜述

葛劍敏

摘 ? ?要：在行業(yè)內(nèi)大力推廣BIM的歷史階段，本文記錄了在北京黑騎士高爾夫會所一體化改造項目中，綜合考慮到項目的設(shè)計建造周期、材料和安裝成本等因素，應(yīng)用SketchUp軟件進行輕量化BIM輔助設(shè)計并指導施工的案例。在BIM設(shè)計思維模式下，該項目最終優(yōu)化了設(shè)計流程，解決設(shè)計和施工中部分痛點，大量采用后場加工、現(xiàn)場裝配作業(yè)方式，減少了材料浪費和環(huán)境污染，加快的工程進度，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞;BIM; 一體化; SketchUp;建筑設(shè)計;輕量化 ;室內(nèi)設(shè)計

1 ?引言

建筑信息模型化（BIM）是近年來建筑產(chǎn)業(yè)的一大熱門。然而BIM的真正運用，并不只是設(shè)計施工建模這么簡單，需要全產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。這個過程自上而下的整合是相當不容易的。而且由于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式的強烈慣性，以及相關(guān)人才和成本方面的考慮，現(xiàn)階段的實際可操作性也存在一定的障礙。但是這并不妨礙在某些特定項目的特定階段，以BIM思維為基礎(chǔ)進行階段性的輕量化BIM運用，并帶來項目整體效率的極大提升。本文將以由筆者承當設(shè)計項目負責人的北京黑騎士高爾夫會所一體化改造項目為例對應(yīng)用SketchUp軟件進行輕量化BIM輔助設(shè)計并由此帶來的相關(guān)影響進行闡述。

2 ?項目概況

位于北京首都國際機場附近的黑騎士高爾夫會所是一幢總面積約3000平方米的二層坡頂建筑，始建于2004年，與2006年全面投入使用。限于當年的歷史條件，加上會所建成后國內(nèi)經(jīng)濟高速增長，高爾夫運動也迅速發(fā)展，近幾年來原有的會所規(guī)模偏小、動線不合理的弊端越發(fā)突出。同時原有建筑風格缺乏特色，外部與內(nèi)部形象也逐漸老舊，原有設(shè)備老化且當年的設(shè)計標準較低，故而會所運營方于2016年，也就是會所正式運營的10年后，決定對會所建筑整體進行全面改造。

3 ?輕量化BIM設(shè)計思想確立

在設(shè)計初期，項目就確立為在原有建筑主體不拆除的情況下，由功能優(yōu)化為主導進行一體化改造建設(shè)。自項目一開始就直接面臨建筑內(nèi)外協(xié)同配合的問題。作為設(shè)計項目負責人，筆者需要帶領(lǐng)團隊對該會所建筑外部和內(nèi)部改造的設(shè)計進行整體把控，同時協(xié)調(diào)與景觀的配合。首先對內(nèi)部流線進行梳理，然后迅速反饋給室內(nèi)設(shè)計進行細化，幾乎同時也會反饋到外立面造型，均需要呈現(xiàn)完整設(shè)計方案給項目運營方進行決策。于是決定在設(shè)計方案階段采用設(shè)計模型共享的方式，加強設(shè)計協(xié)同。

隨著項目迅速推進，由于內(nèi)部功能變更、建筑面積增加和建設(shè)標準提高，很快就面臨各種難題：

（1）原有結(jié)構(gòu)因為荷載變大和標準提高需要加固，同時也面臨局部拆除和擴建的問題。這方面需要結(jié)構(gòu)專業(yè)團隊的密切配合。

（2）因為運營方對于改造后的凈高要求高，受限于原有結(jié)構(gòu)主體層高，改造要求設(shè)備專業(yè)提供高標準配合。

（3）會所改造是在整個球場改造之后且完全停止運營的情況下進行的，對于項目完工的時間有著嚴格的限制，故而在改造施工中將會存在大量交叉施工和密切銜接的問題。

以上問題都給項目的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。團隊內(nèi)部各專業(yè)以及景觀配合方協(xié)商之后，發(fā)現(xiàn)完全有條件在利用內(nèi)外部設(shè)計模型一體化的基礎(chǔ)上更進一步，把結(jié)構(gòu)和設(shè)備相關(guān)因素綜合考慮，并在模型上直觀體現(xiàn)出來。于是在該項目中輕量化運用BIM思維進行輔助設(shè)計并指導后期建造安裝的思想就確立了。由于北京地區(qū)環(huán)保的壓力，同時也是工程從工程進度方面考慮，該項目一開始就將裝配式作為主要施工方案，因此輕量化BIM方案也得到了項目運營方的認可和支持。

4 ?輕量化BIM設(shè)計實踐

前文所述的模型一體化，是基于SketchUp這樣一款在建筑師、室內(nèi)設(shè)計師和景觀設(shè)計師群體中廣泛采用的輔助3D設(shè)計軟件。區(qū)別于專業(yè)化大型BIM軟件，這款軟件本身并不是為了BIM打造的。由于其具有直觀易用的特點，通常用于方案設(shè)計階段，亦能通過相關(guān)插件或者和其他軟件配合展示設(shè)計效果。

此文所提及的“輕量化”，并不是指BIM的工作量變少，也不是說指實施BIM的軟件不專業(yè)。恰恰相反，由于SketchUp軟件并不被結(jié)構(gòu)工程師或設(shè)備工程師所熟悉，在該項目BIM實踐過程中，建筑師和室內(nèi)設(shè)計師的工作量是大量增加的，為此專門增設(shè)了為模型組。然而鑒于前文所述BIM整體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，該項目并不具備全面BIM的條件。所以該項目選擇基于SketchUp部署B(yǎng)IM也是無奈之舉。而所謂“輕量化”則就是指該項目大部分的設(shè)計工作還是建立在以CAD為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)形式上，BIM所建立的模型數(shù)據(jù)，僅限于輔助設(shè)計協(xié)同和有限度的指導建造安裝。且由于SketchUp軟件的局限性，相關(guān)設(shè)計信息數(shù)據(jù)需要靠人工進行輸入，至多依靠一些中間軟件進行計算機輔助轉(zhuǎn)換，與真正的BIM數(shù)據(jù)信息全流程實時共享還是有著極大的差距的。具體實施過程如下：

（1）在設(shè)計工作開展前對現(xiàn)狀建筑進行了全面建模。因為是全面改造，所以為了減少建模周期，建模工作沒有考慮該會所原有的裝飾部分以及墻體門窗等，而是著重與搭建現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)梁板、樓梯、屋頂甚至基礎(chǔ)等必要部分。

（2）正是有了這樣的模型基礎(chǔ)，在進行改擴建方案設(shè)計過程中，直觀呈現(xiàn)改擴建方案中每一項改變對于原建筑的影響，讓參與設(shè)計決策各方能夠快速地提出功能及造型調(diào)整意見，進而對工程進度造價等各方面進行與評估。

（3）最終的改造為了在原建筑二層增加一個四百平方米的大空間宴會廳，需要將原建筑北側(cè)入口大廳部位包括屋頂需完全拆除。在設(shè)計團隊提供的一體化數(shù)字模型中，拆除前后結(jié)構(gòu)的變化以及內(nèi)外部造型清晰明確，結(jié)構(gòu)設(shè)計團隊也迅速跟進，提供了拆除后相關(guān)梁柱加固方案和大廳鋼結(jié)構(gòu)重建方案。由于效果和各項數(shù)據(jù)對比直觀，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過數(shù)輪高強度方案調(diào)整，歷時三個月就確定了改擴建方案。

（4）方案確定后，留給深化設(shè)計的時間相當緊張。經(jīng)過統(tǒng)籌，此過程由建筑室內(nèi)設(shè)計團隊領(lǐng)銜，協(xié)同結(jié)構(gòu)、設(shè)備和外立面團隊進行。具體流程是，室內(nèi)將設(shè)計意圖體現(xiàn)在一體化數(shù)字模型上，反饋給結(jié)構(gòu)設(shè)計團隊進行擴建結(jié)構(gòu)布置及計算，將結(jié)果返回給室內(nèi)設(shè)計團隊，并體現(xiàn)在數(shù)字模型中。如此數(shù)輪之后，分別由室內(nèi)和外立面設(shè)計團隊同步進行深化和調(diào)整。在此過程中室內(nèi)設(shè)計團隊同時需要和設(shè)備工程師各專業(yè)進行同樣的互動，并且同樣由數(shù)字模型為媒介進行最終檢驗確認。

（5）最終設(shè)計成果的完成不但一體化數(shù)字模型發(fā)揮了重要作用，同時數(shù)字模型本身也是一個最終成果。通過數(shù)字模型，室內(nèi)設(shè)計和管線綜合直接產(chǎn)生交互——盡管設(shè)備管線部分的表現(xiàn)形式比較初略，同時也把室外幕墻與屋面界面清晰展現(xiàn)。整個設(shè)計過程歷時四個半月（不含前期策劃部分）。從時間上看似乎并沒有太多的優(yōu)勢，然而輕量化BIM思維帶來的一體化數(shù)字模型的價值卻在后期施工過程中提現(xiàn)出來。

（6）如前文所述，該項目除了部分基礎(chǔ)以及結(jié)構(gòu)加固部分外，現(xiàn)場大部分采用裝配式施工方式。其中結(jié)構(gòu)擴建用的是鋼結(jié)構(gòu)（不過連接采用的現(xiàn)場焊接），室內(nèi)飾面一體墻板使用率也達到70%，而外墻部分更是采用GRC面板，裝配比例接近100%。這些都可以由一體化數(shù)字模型直接或間接提供數(shù)據(jù)，減少了二次建模的工作量。同時在數(shù)字模型的幫助下，設(shè)備安裝進程大大加快。該項目最終建成面積六千平方米，從開工至最終投入試運營，歷時八個月。

5 ?結(jié)語

該項目應(yīng)用輕量化BIM輔助設(shè)計優(yōu)化了設(shè)計流程，解決設(shè)計和施工中部分痛點，大量采用后場加工現(xiàn)場裝配作業(yè)方式，減少了材料浪費和環(huán)境污染，加快的工程進度，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。該項目之所以能夠?qū)嵤┹p量化BIM設(shè)計，是諸多因素共同促成，包括規(guī)模適中、運營團隊理念超前、設(shè)計團隊配合密切等，也有該項目雖在區(qū)位有些特殊要求有關(guān)，有些因素也有著某種不可復制性。因此輕量化BIM不是每個項目都適合。本文并非倡導輕量化BIM設(shè)計。只是作為一個案例以供參考。衷心希望建筑行業(yè)的BIM進程能加快。

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