cover_image

BIM正向设计案例 | 桃花源科技创新园二期(扩建)项目

BIM技术事业部 同济设计BIM技术事业部
2024年07月31日 09:01
图片

近年来,随着硬件软件的逐渐发展,三维设计在工具层面的瓶颈已经减弱,全国一些地区的企业及高校也将BIM的侧重点从之前单纯为了相应政府政策而产生的附加成果而进行逆向设计翻模,逐渐转向利用BIM的优势进行正向设计,区别于传统采用BIM相关软件的逆向设计翻模的工作,正向设计借助数字技术从项目设计的某一阶段开始,全部采用三维设计出图及模型交付,其价值也得到了真正的发挥。

本文将以实际项目为例,介绍项目中利用BIM正向设计解决重难点问题,为今后建筑行业的信息化,为工程行业者带来一些参考意义。
图片

项目名称:桃花源科技创新园二期(扩建)项目

项目地址:深圳市宝安区桃花源科技创新园

建设单位:深圳市宝安区科技创新局

建筑功能:科研设施

用地面积:78036.28平方米

建筑面积:81558平方米

建筑高度:82.5m

项目概述:

本项目地块位于宝安区桃花源科技创新园二期用地,建筑平面南北长约126米,东西宽约94米,建筑主体包括两层地下室,一栋17层塔楼,一栋13层塔楼及4层裙房组成,容积率2.6。建筑回应场地条件,长边呈南北向分布。场地四周高差较大,设计针对场地四周高差较大的条件,采用坡地建筑“多首层”的设计策略。

塔楼采用钢筋混凝土核心筒+钢桁架+钢拉索+钢框架的混合结构体系,裙房采用混凝土框架(部分钢框架)结构体系,地下室部分为混凝土框架结构。

基于项目本身的复杂程度,场地高差大而立面及造型比较复杂且对完成效果要求高,这就需要借助三维手段辅助整个设计过程,本项目从扩初阶段至施工图阶段采用Revit软件正向设计出图及模型交付。


什么是BIM正向设计




“BIM”即建筑信息模型的英文单词缩写,它利用数字技术将项目全生命周期各个阶段的信息数据整合起来,为项目的不同阶段的参与方提供实时的反馈信息,并根据信息数据进行不断的优化进而完善模型。

BIM正向设计是相对于“逆向”设计而言,逆向设计即根据传统二维设计软件绘制的设计图纸进行三维翻模,查找图纸相关问题后再返资设计,进行图纸修改完善。而正向设计区别于逆向设计,是直接采用BIM系列软件进行三维建模,直接出图的模式。

BIM正向设计工作流程




图片
传统的计算机辅助设计将平面和立面推敲分割在两个阶段,这种分离式设计方法往往就造成设计师对于功能和形式之间关系的不均等。在项目推进的过程中,BIM三维正向设计的工作流实现了从方案模型到施工模型的线性递进,减少了二维与三维之间转换产生的误差,将其合二为一,通过三维设计,协同优化到同步导出模型与图纸,实现了功能和形式上的统一,也加强对整体的空间序列关系的把控。
图片

各专业通过工作集链接

项目准备




由于该项目规模较大,场地、造型、立面复杂,为了提升软件效率及方便项目管理,在项目的工作集管理中参照了骆驼式命名法(Camel-Case),建筑将项目单体按子项拆分为不同模型,结构、机电各专业也分别建立各自的模型进行设计。各专业在局域网平台上创建中心文件,并在一定的时间周期内将本地的设计内容同步至局域网内的中心文件中。其他专业的工程师可以通过工作集链接的方法,查看其他专业的模型的设计进度及最新设计内容。
图片

部分出图模板的设置

图片
工作集分类方式

BIM三维正向设计技术应用




1. 结构优化

根据项目建筑造型特点,主塔楼上部采用钢筋混凝土核心简+外框钢结构+伸臂桁架的混合结构体系,伸臂桁架设置在塔楼顶部,吊挂下部外框钢结构,同时伸臂桁架上托部分楼层,形成伸臂桁架上托下挂的悬挂外框体系。
图片
图片

由于多种结构体系共同作用,形成复杂的结构空间和连接节点,通过BIM技术将盈建科结构计算模型转换为REVIT模型,精确定位混凝土核心筒、钢梁和钢桁架的大小与位置,避免了混凝土构件与钢结构构件交接时产生偏差与不匹配。外框采用密排吊柱承担竖向荷载,营造室内无柱大空间,方便使用与出租,实现建筑底部无柱通透的大空间。

图片
图片
图片

同时,对于楼面竖向荷载,通过400x200x12x12箱型截面吊柱向上传递到顶部桁架层,然后通过桁架层水平传递到核心筒,最终由核心筒竖向传递到基础。这一特殊的结构受力形式也决定了特殊的结构施工工序,在正向三维设计的过程中,我们可以提前考虑施工的可行性,用BIM模型模拟吊车位置,塔楼支撑,钢框架、悬挑行架级钢拉索的施工顺序,确保设计落地。

2. 幕墙结构一体化设计

建筑外立面由密排细柱兼做幕墙龙骨,增加外立面的通透性,且将结构柱外置于幕墙外,对结构和幕墙的设计精准度和施工精细化提出了极高的要求,需要建筑、结构、幕墙和其它各专业的密切配合。

图片
从建筑幕墙的设计出发,塔楼的幕墙自上到下均采用1500mm的固定模数,与结构主体的模数统一,因此,通过建筑幕墙模型和钢结构模型的相互协调,局部偏移钢梁和吊柱的位置,使得外立面细排密柱均匀分布为3000mm开间,与幕墙模数相匹配。此外,兼做幕墙龙骨的结构吊柱,截面尺寸为400×200,在深化REVIT模型的过程中,实时考虑了立面效果,及时调整立柱方向和偏移量,确保幕墙深化及立面效果。
图片
图片

结构与幕墙节点深化

3. 与机电各专业的协同设计 

此项目裙房与塔楼进退关系很多,立面造型相对于常规办公楼比较复杂。许多阳台、露台加上建筑地上每层平面不一,无标准层的设计给给排水管道的布置及路由带来了较大的挑战,建筑专业需要与水专业协调,保证建筑效果的层面上,合理地布置雨水管,并在借助三维模型进行管线路由设计。
图片

不同排水沟处理方案1

图片

不同排水沟处理方案2

图片
不同排水沟处理方案3

塔楼部分由于特殊的钢桁架+钢拉索结构,暖通设备及管线无法通过平面图纸信息动态的调整管线与钢桁架腹杆体系的关系,为了保证设计工程中不与之碰撞,暖通专业在三维空间辗转腾挪避让结构桁架,在一些无法避让的集中区域将与建筑及结构专业实时拍图调整,或调整结构框架的体系设计,或改变机房在各层的布置,最终高效且完好的实现了暖通专业在设备层的设计工作。

图片

暖通设备管线在桁架层的布置

图片
设备层管线路由优化避开结构桁架

4. 地下室车位优化


由于此项目地下室部分的柱网主要采用了7800x7800mm的柱网,因为车位指标的要求较为严格,柱子最大只能做到550mm宽度,极限满足三辆车位的空间,但进入到施工图阶段,加上2022年结构新规范的更新,不可避免的是许多结构柱截面需要扩大。为此我们利用了Revit进行车位与结构柱的协调碰撞功能,检索出结构柱截面扩大且车位碰撞的位置(见图5),然后与结构专业进行协同,不漏一处, 实施“手术刀”般的柱截面优化方案,保证了地下室车位指标并超额完成,提高了项目的经济性。

图片
车位族与结构柱的碰撞检测

设计成果的发布和传递




三维正向设计施工图是BIM技术应用的一项重要成果。不可否认的是,使用RVT模型同时生成导出设计模型及设计图纸,以二维图纸外加三维模型辅助的形式呈现建筑的设计信息,更具有直观性,准确性,高效性和可修改性等特点。除了技术图纸之外,在建筑信息模型中,构件都是带有属性的,利用这一特性来实时统计所需要的门窗面积、数量等信息,快速生成门窗统计表,批量处理设计内容,如批量设置房间的属性,批量布置喷头,自动标注构件的尺寸,自动设置梁配筋参数等等,都大大提高了设计效率,改变了建筑设计的工作磨师。
此外,设计的最终成果也可以通过PDF、CAD、NWC、RVT 等多种文件形式,上传至云端平台整合共享,根据各方的需求可灵活选用。
图片

Revit图纸发布


思考总结




该高层科研办公楼项目的顺利进行,得益于在不同阶段采用不同的设计工具,比如方案阶段需要频繁的推敲及优化工作,传统的CAD及三维Sketchup软件更适合,而当进入扩初阶段后,项目趋向于稳定,而为了解决复杂立面造型、结构及管线,传统的CAD及Sketchup则略显颓势,而此时Revit作为三维设计软件的优势则凸显出来,协同设计、可视化设计、数据统计、管线综合等优势是其他软件不具备的。

所以BIM不单单是指某一种用来建模翻模的软件,也不仅仅只为了单出追求大而全的BIM全过程配合,它更是多软件多专业协同配合的一系列工作,合理利用各个工具在不同阶段的优势,解决项目中遇到的难点为题,才是BIM设计的关键所在。因为这一切的宗旨是为了更高效更好地解决项目中遇到的疑难问题,提高项目完成度为让公司更多优秀的作品得到更好的呈现,也为业主方、施工方甚至后期运营方带来更高的经济效益。



项目三维正向设计团队:

建筑:过昕、苏冰洋、王明辉

结构:邓玉宇、卫冕、周炜、石林、何克玮、陆安洋、吴尧

机电:张思恩、陈之悦、杜建芬、顾海玲、王宇航、文碧岚、吴婷、钟志彦、李明瑞、谭慧琳、惠慧、李玉杰、沈航涛、杨皓麟、叶筑飞





本期作者:王明辉、苏冰洋

编辑策划:郭丹蕾、曹紫馨


转载、商用、合作请联系

邮箱:51gdl@tjad.cn

继续滑动看下一个
同济设计BIM技术事业部
向上滑动看下一个