BIM在上海国际旅游度假区核心区管理中心的应用
BIM在上海国际旅游度假区核心区管理中心的应用
概况
上海国际旅游度假区核心区管理中心位于上海国际旅游度假区的南大门。总用地面积22590m2，建筑面积约45180m2（不含地下建筑面积）。作为园区的门户，在设计上要有一定的可识别性。利用开放的绿化屋顶、平台、地下广场、地面广场等，为城市提供一个立体开放的公共空间。功能上以管理办公为主，同时兼具综合办公、展览会议以及少量配套商业等综合性功能，为周边地区居民、商务人群、园区游客提供全方位服务。放眼未来，充分考虑建筑对环境的影响，力求打造国际先进水平的高品质建筑（图1）。
项目设计理念
本项目设计理念由“山峦”、“溪谷”、“阳光宝盒”等构成。“山峦”是绿色脉络彰显时代的生态精神；“溪谷”是奔流不息象征重视交流共享的空间语言；“阳光宝盒”是悬浮于绿丘之上、极简抽象风格的空间语言（图2）。基于上述理念，打造一座经得起时间考验，能够抵御岁月洗礼，历久而弥新的经典公共建筑。
项目BIM应用的背景
随着上海国际旅游度假区的开发建设，种类繁多、关联
度高、工艺复杂的工程项目大量投入建设。建设单位决定上海国际旅游度假区核心区管理中心项目全程推行BIM技术，以数字化、信息化、可视化的方式提升项目建设水平（图3）。
BIM在项目中的应用介绍
BIM在建筑设计中的应用
（1）复杂幕墙设计
项目是以“阳光宝盒”为设计理念的立方体，通过Revit 体量与幕墙系统，利用交点功能与参照线自由地划分幕墙竖挺（图4），通过加载轮廓族的形式建立外围的幕墙框架，最后按照设计师所提供的门窗大样图，建立对应的窗族替换幕墙嵌板，生成最终的立方体（图5）。
（2）异形屋顶的空间定位
项目中“异形绿坡”的设计是难点。在以往的二维CAD 图纸中无法直观和可视化地判断空间上的位置关系，而通过BIM技术的应用可以准确地定位出绿坡中三角面各个角点的空间位置（图6），从而准确地建立每个绿坡及其相邻的楼梯模型，最终优化出整个上人屋面的空间关系（图7）。
（3）虚拟现实技术的应用
采用虚拟现实软件进行模拟演示，设计人员可在三维场景中对模型进行任意的漫游活动模拟，供业主查看。采用这种人机交互的形式，可以发现很多不易察觉的设计缺陷，从而减小由于规划不周全等原因造成的无可挽回的损失，大大
提高项目的评估质量（图8）。
（4）总结
BIM技术在项目中的应用提供了便捷的可视化功能，将以往二维线条表现的构件转化为三维模型来进行展示，通俗地讲即是“所见即所得”。与效果图不同的是，这些三维构件的信息库是自动生成的，能够清晰地反映出构件之间的互动性和关联性。例如，幕墙的划分、竖挺的形态、窗户的类型等信息，都会在可视化的状态下进行创建，设计师可以更便捷地推敲方案设计，更直接地表达自己的设计理念。虚拟现实技术与实时碰撞检查的应用，使设计师在项目中可以持续对所发现的专业冲突进行跟踪、整理和记录BIM报告，使各专业配合的质量和效率得到显著的提高，解决了二维平面图纸较难发现不同专业碰撞的问题。BlM在结构设计中的应用
（1）异形屋顶结构定位
本项目中，为了契合“山峦”和“溪谷”的设计理念，建筑师利用山丘状裙房屋顶，打造出通往三层标高的开放式屋顶绿化空间。主楼裙房亦采用绿化平台，结合屋顶绿化，形成宛如公园的开放空间，从悬于空中的立方体办公楼内可以眺望迪斯尼园区和远方的城市天际线，给人以独特的景观及视觉体验。
由于采用立体化的建筑屋面形式，结构师结合造型建立
起由多块异形楼板组成的结构屋面，因而如何保证下部会议会展中心的净高就成为要攻克的难题。以北侧的种植屋面为例，预应力大梁的应用特性决定了其无法随屋面楼板任意弯折，如何明确结构框架定位就成为了设计难点。在传统二维设计中，结构师需反复计算并与建筑师反复校核才能给出较为准确的定位，同时如此异形的结构在计算软件中的数据计算也非常复杂。而通过BIM技术的应用，设计师可以抛开二维图纸直接在三维模型中定位结构框架，直观清晰地表达构件的空间关系，最大程度地满足设计需求（图9）。
（2）结构专业内部协调
在传统二维设计中，人防设计一般由专业的人防设计院单独完成。但是，由于人防设计的特殊性，平时建筑、平时结构、战时建筑、战时结构四个专业的相互配合是非常困难的，设计师很难直接通过二维图纸找出隐藏在各处的问题，这对后期的施工、管线安装等带来了不同程度的影响。而通过BIM三维可视化模型，可以使平时结构与战时结构之间的空间关系一目了然，两者之间的冲突也更容易被察觉，设计师能够最快地将发现的问题反馈给相关专业的人员进行协
调解决。以地下三层6轴交A轴处为例，此处平时结构布置了汽车坡道，而人防却在此设计了人防口部并布置了相应的梁板结构，两者之间的对接就出现了很大问题。利用BIM提前迅速发现问题，通过与设计的协调权衡，修改设计方案最
终成功地解决了这个问题（图10）。
（3）信息传递的研究
项目中，通过项目参数和共享参数的应用，全面录入工程所需信息，为项目各方提供及时、准确的工程数据，以框架梁为例，除去基本的尺寸信息，更添加了耐火等级、材质等信息，为后期的工作提供了数据基础。
BIM依托构件作为信息载体，因此需要大量时间完善族库以打好参数化的基础。相较于传统的CAD标准图块，族的优势在于参数化可变族，这大大地节省了作图时间，提高了设计效率。然而软件自带的族库并不能满足所有需求，这就要求对族库进行扩建。族的本质是通过族参数的添加和变化来控制族的变化，制作复杂的族需要大量的时间和精力，因而通过不同的项目，不断地建设族库也是今后BIM设计的一大目标（图11）。
（4）总结项目中，利用BIM技术明确了异形屋顶结构框架的定位，解决了结构内部不同专业间本易忽视的碰撞问题，并为各结构构件添加了详细参数，使信息能够有效传递。虽然BlM团队也借此项目的契机，投入精力完善扩充族库，但现在的族库储备仍是远远不够的，为了未来更高效、高质量、高规格地完成项目和推进BlM应用，我们还须继续实践钻研，加以统一的族库管理，为Building Information Modeling（BlM）中的“I”打下坚实基础（图12）。
BIM在机电设计中的应用
（1）管线综合及净高分析
利用BIM技术，管线综合能够汇总各专业成果，全方位展示建筑空间关系，清晰、准确地检测管线间的碰撞。借助BIM技术，设计师能有序合理地排布避让管线，使管线走向排布最优化，在不影响最初设计的情况下，尽可能降低施工成本，同时能够兼顾考虑检修空间以及是否便于安装等问题。精细的BIM三维管线综合既是这个项目的难点、重点，也是后期设计与施工方便捷对接的扎实基础（图13）。
项目进行期间，也曾出现过标准层冷凝水系统过长，导致放坡影响净高要求等问题，经过与设计师的协商，最终确定以增加下水点为解决方案，将问题在施工前就解决。
在传统设计中，设计对净高的制定通常只是一个局部估算值，无法全面考虑综合布线及每个区域的局部细节，特别是在一些空间布局复杂、具有夹层或挑高、降板处，以及机械车位、作业区或楼梯休息平台、结构加腋处等。在二维平面图纸上，由于对这些区域难以进行全方位的空间布局观察，更容易出现净高考虑不足等问题。而此项目利用BIM技术实现全面零碰撞管线综合，为业主提供了全套的净高分析，使得整座建筑的净高情况一目了然、准确无误（图14）。
（2）BIM出图的应用
项目中，BIM做到了模型直接出图并双向反提资：对于
施工方关心的管线排布紧张区域，利用BIM可直接导出管综剖面图给到施工单位，从而确认进一步的深化方案（图15）；对于管综后管线布置与设计平面图不一致的情况，BIM直接导出各专业平面图并标注管综后的管线标高，反提给设计师重新计算核准后，使设计出图与BIM模型保持一致（图16）。
运用BIM技术三维出图的优势在于模型修改完全同步，一处修改，所有涉及到此处修改的图纸也同步修改。相比于传统二维出图，节省了大量出图时间，同时也极大降低了遗漏差错，防止各专业间套图过期，平面图与系统图、详图不统一等疏漏的发生。此外，可以在任何需要出剖面的位置瞬间导出精准完整的剖面图，这也是传统出图方式所无法做到的。利用BIM技术直接将完成管综的模型导出各专业平面图，与施工方完美对接，化繁为简，减少项目流程，提高工作效率与准确性。
（3）BIM模式下设计与施工协作探讨
时下设计单位的BIM成果通常是交付业主，与施工方反而没有一个良好的对接，而施工单位会再根据施工图自己建一遍模型进行深化设计，这样的重复劳动不仅浪费了人力、物力，更是违反了BIM的初衷。这种现象在本项目中得到了改善，此次同济院与施工方密切合作，分层交接模型，施工方同步校改模型，以确保深化程度能够符合施工要求，提出深化意见后（图17），BIM团队再根据意见及时修改模型，
从而使最终模型不断接近实际施工，且能被施工单位直接用于深化出图与施工管理（图18）。由于在设计后期，施工同时进行，所以要求自下而上分层交付模型，这无疑也增加了工作量，所有管线需要按层断开。起初以建筑完成面为界拆分上下层，后期发现接近屋顶处出现不规则结构楼板，最后决定改变拆分界限，以结构楼板为界进行拆分。值得注意的是，当拆分当层模型时，要包含上一层的重力管线及集水井，因为这两者的图纸信息常常在上一层，所以拆分时要注意不要造成遗漏。经过此次项目，同济院获得了宝贵的施工配合经验，也使设计BIM与施工正式接轨，迈出了重要的一步。
（4）总结
由于机电管线及设备错综复杂，建筑与结构专业配合较难。相较于传统的二维制图模式，BIM技术在机电设计的应用可以化繁为简、梳理有序，使一些建筑结构复杂处、难以从二维图纸上明确空间关系处的设计疏忽，以及结构预留问题提前被发现。通过BIM三维管线综合，在设计阶段就发现并解决以往在施工阶段才暴露而且难以解决的问题，以达到降低项目成本、精简项目流程、减少工程反复的目标，并且通过最合理的管线排布获得最佳的净高空间，将施工对接做到最优。
然而现阶段仍处于探索实践的阶段，在与施工的对接过程中，难免会出现深度把控不准、责任分配不清等情况。毕
竟设计和施工有别，设计方再密切合作也无法做到全面考虑实际施工遇到的全部问题，而对于大量支管管道末端而言，在实际施工中本来是轻而易举就能解决的问题，但在BIM模型中反而会造成大量而又意义不大的工作。所以针对此现象急需出台BIM行业标准来规范各领域间的责任深度、成果质量以及BIM传递交接形式等。结语
上海国际旅游度假区核心区管理中心项目运用BIM技术，依托于BIM的3D精细化平台，以数字化、信息化和可视化
的方式提升建筑设计水平。同时施工阶段继承设计阶段BIM 的成果与信息，使成果应用于后续的施工与安装，提升了运维质量和水平，提高了效率。经过此次与施工单位的配合，同济院深刻意识到不同阶段的模型，会存在很大差异。BIM
技术的核心是信息的可持续流动和应用，而单纯在某一阶段应用BIM技术是无法达到信息流动的目的，这也就违背了BIM应用的初衷。如何推进BIM技术全生命周期的应用应该是我们下一阶段需要关注的重点。与此同时，也期待行业尽快出台完整的BIM行业标准。
通过此次上海国际旅游度假区核心区管理中心项目，不仅加深了对于BIM技术的运用，积累了经验，更是进一步推进了BIM技术在行业中的应用（图19）。在“互联网+”、建筑行业信息革命的大背景下，在未来的建筑行业中，BIM必然将深刻影响我们的设计方法和模式。