厦门新体育中心体育馆BIM协同设计应用

厦门新体育中心体育馆BIM协同设计应用摘

要：厦门新体育中心体育馆作为特大型体育建筑，建筑面积约15.5万平方米，其建筑造型和内部空间复杂，对于BIM技术在设计阶段的应用是一次高难度的挑战。论文提出了二维设计与BIM技术协同工作的一种模式，介绍了此工作模式下完成设计阶段性能化分析、碰撞检查、提资出图、BIM正向设计等方面的方法与成果，以探索BIM技术在设计阶段深入应用的可行性。关键词：BIM；Revit；BIM协同设计；DynamoBIMcollaborativedesignapplicationofXiamenNewSportsCenterGymnasiumBaodan1，WanXiaomei2（ArchitecturalDesignandResearchInstituteCo.LtdofSoutheastUniversity,

NanjingSipailou2#）Abstract：Asamega-sportsbuildingwithanapproximately155,000squaremetergrossfloorarea,XiamenNewSportsCenterGymnasiumhascomplexarchitecturalshapesandinternalspaces.ItisagreatchallengefortheapplicationofBIMtechnologyinthedesignstage.Thispaperpromotesamodeoftwo-dimensionaldesigncollaboratedwithBIMtechnology,andintroducesthemethodsofperformanceanalysis,collisioncheck,workingdrawingproposal,andBIMforwarddesignunderthisworkingmode.

Thegoalistoexplorethefeasibilityofin-depthapplicationofBIMtechnologyinthedesignstage.ThepaperalsostudiesvariousmethodsofdatatransferbetweencommonlyusedstructuraldesignsoftwareandBIMsoftware,andcomparestheadvantagesanddisadvantagesofthemethodsandtheirapplicablescope.Thehopeistoefficientlysolvetheproblemofcomplexspatialstructuremodeling.Keywords：BIM；Revit；BIMcollaborativedesign;

Dynamo

引言近年来，随着BIM技术在建筑工程行业高速发展，如何应用BIM技术进行正向设计及利用BIM模型的三维直观特点辅助设计人员达成设计愿景是实现其价值落地的主要目标。当前在应用BIM进行建筑设计的过程中，普遍存在根据二维图纸进行三维模型“翻模”的现象，BIM的应用价值还未得到真正体现。“翻模”式BIM应用需在各专业图纸均已成熟时介入，其成果对建筑设计产生大幅优化建议时则往往不被接受，只能从机电专业着手进行优化。因此，“翻模”式BIM应用成果具有一定滞后性及被动性。本文将以厦门新体育中心体育馆项目为例，介绍全阶段BIM协同设计模式、应用点，并使用BIM技术正向设计出具部分图纸的应用经验。1工程概况1.1

项目概况厦门新体育中心项目（下文简称项目）位于厦门市翔安区，拟建为2023年足球亚洲杯比赛场馆。本项目总建筑面积约53万平方米，由6万座体育场、1.8万座体育馆、5千座游泳馆组成、2千座综合训练馆及地下室组成，项目整体效果如图1所示。

图1

项目整体效果图

1.2项目难点与特点本项目体育馆单体体量大，形体及空间结构复杂，设计与建设周期紧张，协调难度大。2协同模式本项目由专业设计团队与BIM技术团队搭配组成，各专业设计小组均配对2-3名BIM设计师，专业设计师与BIM设计师一起办公，各司其职并相互配合，设计进度与模型进度同时推进。如图2所示。BIM协同设计模式可以让设计师更直观高效地看到自己及他人设计成果在三维模型中的布置，使设计理念更准确落地。同时，涉及多专业协同的一些问题也可以尽早的暴露出来，并通过点对点的沟通方式高效解决。图2

项目人员组织架构3BIM协同应用点3.1基于BIM模型的设计分析（1）体育场馆看台视线分析在项目方案阶段，建筑师利用参数化可变高宽的BIM看台模型生成多角度剖面视图进行看台视线分析，反复调试看台的高宽，确保所有所有坐席都能看到完整的比赛场地，分析最不利处视距、视角并优化[1]。如图3所示。图3参数化观众看台（2）体育场馆声学分析建筑设计师利用BIM模型转化为网格模型，进行场馆内声学分析，验证声衰变时间、扩声系统语言传输指数等指标是否满足规范要求[2]。如图4所示。图4声学分析图（3）暖通气流组织模拟暖通设计师在BIM模型的基础上，利用专业流体动力学软件对场馆内部进行气流组织模拟，找出了一些存在明显的温度分层的区域以及存在涡流的区域，设计师对这些区域进行了空调风口位置、数量的优化。如图5所示。图5体育馆比赛空间气流组织模拟图3.2BIM协同设计应用点（1）平面提资得益于BIM协同模式的优势，在设计的各个阶段，BIM模型进度能保持与图纸进度高度同步。设计师可以通过导出指定高度下的BIM平面模型获得准确的结构框架、外幕墙剖切及投影轮廓，并套用至平面图纸中；也可以在不同高度分析不同位置的楼板面、外幕墙、结构框架的空间关系及退让距离，从而避免混凝土结构、钢结构与幕墙施工时常见的碰撞问题。如图6所示。图6三层加压机房屋面楼板退让（2）剖面提资设计师使用BIM模型为基础，创建局部剖面并导出为CAD工作图。大量的局部剖面中完整地表达了看台、屋面钢结构、混凝土结构及幕墙的投影及剖面形态，为设计师绘制建筑剖面图提供了依据。如图7所示。图7体育馆建筑局部剖面工作图（3）斜板楼面设计因体育馆屋面为斜屋面，体育馆机房层（顶层）的顶板与斜屋面下的钢梁可能会产生碰撞。设计师应用BIM模型的碰撞检查功能找出了存在此类碰撞的区域，并在三维模型中分析出每处碰撞位置严重程度。设计师使用BIM模型剖切出体育馆48个轴线处的剖面，并准确计算出碰撞的深度及需要退让的距离。设计师将此区域的楼板设计为斜楼板，按照楼板上方避开钢梁、楼板下方保证设备安装空间的原则，在BIM模型中整合全专业模型进行调试，逐个确定碰撞处楼板的四个角点标高，最终完善地解决了此问题。如图8所示。图8屋面斜楼板设计（4）马道设计体育场馆顶部的马道设计需要考虑屋面形状、屋面结构、设备、舞台工艺等多专业条件，在传统二维设计中无法精准掌控。建筑设计师在BIM模型中进行马道标高、走向的设计，参考马道平、剖面避开与结构体系、设备的碰撞，使马道设计兼具美观、实用、便利为一体。如图9所示。图9马道设计3.4BIM正向设计出图（1）楼梯大样设计出图体育馆内部分楼梯从地下室一直通到马道层，其中一层至四层为剪刀梯（服务于比赛大厅、包厢层、楼座观众休息厅），四层往上为机房层、马道。在不同功能属性的楼层，整个楼梯的形式、踏步高宽、转折方向都有较大的不同及变化，使用传统二维的方式进行设计将变得复杂并难以想象。设计师利用三维的优势在BIM模型中设计这几个复杂的楼梯，并校验其是否满足规范要求，最终使用BIM软件导出了楼梯大样做为施工图深化设计的基础。如图10所示。图10

BIM正向设计楼梯大样图（2）门窗表出图BIM团队使用Revit门窗表功能对项目内的门窗进行自动统计并出具了门窗表施工图，以避免因设计变更导致的反复计算和修改门窗数量的弊端。如图11所示。图11

BIM导出门窗表（3）材料做法平面示意图出图按照以往项目经验，施工阶段，施工方频繁会因为不确定一些房间的墙面、顶面、地面的做法而与设计方沟通讨论，而设计方的材料做法说明表中往往只写明一些重要的功能房间做法，一些非主要或者房间名称不在表中的房间往往会被忽略。针对此种情况，BIM团队使用Revit房间功能生成了材料做法平面示意图，此图可以作为施工图的一部分交付给施工方。模型中使用共享参数功能创建了三个参数，分别为墙面做法、地面做法、顶面做法；通过明细表功能，对照建筑材料做法说明按照不同房间名称填入做法的编号；未知做法的房间由设计师进行补充完善并填入明细表中；新建一个房间标记，分别标记墙面做法、顶面做法、地面做法的编号，并且在楼层平面图中标记全部房间；将此楼层平面图按房间着色并制图导出即可得到材料做法平面示意图。如图12所示。图12

房间施工做法平面示意图3.5幕墙专业配合本项目幕墙设计由专业团队完成，幕墙专业与BIM专业的技术协同由两种方法完成。在初步设计阶段，幕墙专业进度尚未深入，BIM团队将方案团队的Rhino模型通过sat格式的文件导入Revit体量模型中创建铝板及玻璃幕墙，通过赋予其不同材质及厚度获得其形态，以作为平剖面提资的条件。在施工图设计阶段，随着幕墙设计深度地完善，BIM团队使用Rhino.Inside.Revit插件获得准确的幕墙龙骨、次结构等模型融合至BIM模型中。此部分模型的融合使土建碰撞检查、机电管线排布工作更具深度。如图13所示。图13幕墙节点深化模型4BIM协同设计模式的思考4.1适用场景笔者认为BIM协同设计模式是BIM技术是从“BIM翻模”向“BIM正向设计”过渡中的一种思路，是在尚未解决BIM正向设计如何降本增收增效问题前的一个较为折中的解决方案。BIM协同设计模式需要设计团队与BIM团队紧密配合，将设计团队的专业知识与BIM软件技术深度融合，利用三维设计的优势为设计团队提供更精准高效的解决方案。BIM协同设计模式在建筑外形、结构体系较为复杂的建筑设计应用上更具有意义与价值，此模式可在建筑设计的多个阶段发挥价值。4.2BIM协同设计模式的优势可以解决或避免在复杂的建筑形体或结构体系下多专业协同碰撞问题。可使用BIM模型导出任意标高或任意方向的平面及剖面工作图。大量的工作图既可为设计师全方位理解空间关系从而为专业间协调提供依据，也可为正式施工图绘制提出基础图形。BIM协同设计使设计师逐步认识并感受到三维设计的优势，为BIM正向设计的推进营造更高的接纳程度。4.3BIM协同设计模式的劣势BIM协同模式的劣势在于工程设计中需要增加一个BIM团队，只有这种模式产生的附加价值超过其人力成本上的劣势时才符合市场运行规律。BIM协同模式下，BIM模型的进度始终会比设计图纸慢一个节奏，因此优化设计流程会显得尤为重要。BIM协同模式需要两个团队具有较高的默契程度和配合经验，同时BIM团队的成员也需要足够的专业知识作为基础。5总结BIM协同设计模式在厦门新体育中心体育馆项目的上应用，是一次二维建筑设计与BIM技术的深度融合。项目中实践了设计团队与BIM团队协同设计的工作模式，整个协同流程贯穿了设计阶段的始终。项目团队使用BIM技术实施了部分建筑性能化分析工作、利用三维模型的优势解决了复杂异形建筑隐蔽的碰撞问题、使用BIM模型为建筑设计提供平剖面资料并且部分完成了BIM正向设计的工作。同时，团队在结构设计数据与BIM软件的传递方法上也做了一定的研究，研究的结论对于后续的工作有一定的指导意义，但由