上海建筑設計研究院有限公司:沈陽文化藝術中心—— BIM助力下的集成化設計與管理

項目概況
沈陽文化藝術中心位于中國遼寧省沈陽市，項目總建筑面積10萬平方米，其中地下部分4萬平米。主要功能區域有1800座綜合劇場，1200座音樂廳，500座多功能廳。建筑主體長178米，寬120米，高度為54米。

圖1 沈陽文化藝術中心效果圖

項目難點：
1. 空間復雜：無樓層，全部按標高表達平面 ；
2. 功能復雜：大型劇場、音樂廳及多功能廳，且呈豎向布置；
3. 結構、機電復雜：結構、機電復雜（超大體量的混凝土工程，機電工程的管線綜合）
4. 協調管理復雜：專業內及專業間的協同工作；
5. 數據模型管理復雜：模型容量達5G，子模型數量達50多個。
解決方案：
鑒于建筑業的單件性、地域性、時間性、復雜性等特點，BIM實踐不能生搬硬套傳統制造業的模式，另外由于后續需要與眾多項目協作單位進行協作和數據交換，出于兼容性和擴展性的考慮，項目選擇造型軟件在方案階段協助設計團隊來控制形體的變化，在擴初階段，配合專業工程師深化構造和優化設計。其中，Autodesk Ecotect等分析工具非常好的扮演了建筑性能化分析論證的角色，為各種建筑形體的優化和設計方案的比選提供了科學決策的依據。在施工圖深化設計階段使用與傳統AutoCAD平臺銜接更簡便的Autodesk Revit系列軟件進行建筑、結構、機電等專業更為深入的模型建立、BIM模型數據整合及施工圖出圖輔助。整個過程中，通過對Autodesk Vault等軟件的定制，做到全過程的文檔管理、流程控制。

圖2 復雜空間

基于BIM協同設計與質量控制沈陽文化藝術中心造型復雜，團隊從方案階段開始介入對幕墻進行優化，實現了幕墻與土建的完美配合，幕墻精準定位，減少了安裝成本。
團隊伴隨著設計過程的深入完成建筑、結構和機電模型的搭建，由于沈陽文化藝術中心項目空間復雜，模型很好的充當了建筑結構及機電專業集成設計的平臺，同時模型的搭建過程實際就是對設計的一次三維校核過程，在此過程中發現了大量隱藏的設計問題，以更為科學準確的可視化方式與各專業確認修改，各專業的變更能迅速地反映到模型上以校核其變更帶來的影響，保證了設計的質量。
在傳統的設計流程下，二維CAD設計是在建筑、結構、給排水、暖通、電氣等專業完成平面圖設計后，設計師以“拍圖”的方式，將各專業按照一定原則進行簡單的疊加得以確認設計空間的可行性。由于沈陽文化藝術中心項目結構異常復雜，機電系統繁多，布局復雜，這種依靠經驗確定設計空間可行性的方式顯然無法勝任項目的挑戰；在BIM的協調模式下，各專業模型搭建完成后拼裝成一個整體作為各個專業提資、溝通的平臺，建筑、結構及機電專業以實體的形式平等的直觀呈現，為了達到設計目的，各個專業綜合考慮各自能做出的努力或妥協，保證了決策的科學性、合理性。
在沈陽文化藝術中心項目中，由業主方牽頭，設計和施工總包突破傳統的較為孤立的工作模式，建立新的協作機制：1、圍繞BIM模型開展協調和交底工作；2、施工總包通過BIM模型向設計反饋和說明現場情況；3、設計使用BIM模型為總包解決現場問題。在設計和施工方的積極合作下，幕墻定位、機電深化、支吊架優化等問題得到了有效的解決。這一全新的設計——施工集成模式，為項目的開展提供了有力的保障。
管線綜合協同設計對于復雜的項目，各專業的協調在二維設計模式下都是一個巨大的挑戰，項目設計過程中，各專業的“打架”現象在所難免，很多問題要到施工階段對施工造成重大影響時才被提出，而此時各專業的調整余地已經很少，從而造成項目質量的下降。BIM模型的管線綜合及碰撞檢測為此問題提供了全新的解決之道。
按照管線綜合的經驗將目標進行分解：
1、找出不滿足凈高要求的最不利位置；
2、分析和評估凈高過低的原因；
3、尋找合理有效的解決方案，提供決策支持。通過這種有效的工作方式，以BIM模型為橋梁迅速匯集各工種的專業意見，同時與施工總包通過視頻會議及郵件等方式溝通管線綜合的成果，吸取來自施工方的意見，圓滿解決傳統協同方式難以協調的問題，保證的項目的質量。

圖3 機電綜合BIM模型

基于BIM的建筑環境模擬輔助可持續設計通過Autodesk Revit軟件構件的基礎模型導出到以Autodesk Ecotect軟件為主的各類分析軟件中，進行基于BIM的建筑環境模擬輔助可持續設計。

圖4 性能化分析

基于BIM的設計集成管理BIM模型的數據集成特點，在沈陽文化藝術中心項目中成為設計管理的有效工具。從技術層面來看，基于BIM的設計集成管理，可以及早發現并解決工程本身的復雜技術問題。從管理層面，基于BIM的設計集成管理，用準確的信息和分析使利益相關者和不同專業的人士共同參與進來，從而協調各方、各專業的利益訴求，做出能夠改善項目質量的決策，實現全面高效的管理，以致最終實現對項目的有效控制。
基于BIM的設計集成管理，從目前基于圖紙的管理方式升級為基于模型和信息的管理方式，從常規的“軸網驅動”升級為模型化的“空間驅動”，提高了設計對最終品質的有效控制；BIM模型的可視化、集成化特點便于各方的理解，加速了各方的響應速度，增強了項目的溝通質量，提高了項目的管理水平；基于BIM的設計集成管理，項目設計數據高效傳遞至業主方，BIM數據模型成為其合理決策的科學依據，使業主方化被動為主動。
BIM在本項目的創新模式創新：由業主方牽頭，設計和施工總包突破傳統的較為孤立的工作模式，建立新的協作機制：
1、圍繞BIM模型開展協調和交底工作；
2、施工總包通過BIM模型向設計反饋和說明現場情況；
3、設計使用BIM模型為總包解決現場問題。這一全新的設計-施工集成模式，為項目的開展提供了有力的保障。
流程創新：項目會審的BIM復核。現場工作創新：遠程通訊技術+BIM+結構檢測。探索了最新的Autodesk BIM 360輔助現場設計數據的傳輸與共享。
管理創新：工作機制，基于GTD理念的BIM協作機制；全員參與；基于數據管理的協作平臺；Autodesk Vault平臺——數據版本管理；工作/任務聯系單，可以通過MS Office Notes平臺的定制部署與實施，設計過程的信息得以通過數據庫進行管理；過程控制；設計過程的數字化記錄（可追溯），信息化的管理平臺的部署建立與定制是實現高效協作與過程控制的技術基礎，但更為重要的是通過近幾年實際BIM項目中的積極運用與貫徹執行，使得整個團隊形成了新的工作習慣、協作機制，進而逐漸影響和改善傳統設計缺乏的集成性。
結論在沈陽文化藝術中心項目中，通過BIM的融合，設計師從繁重機械的繪圖出圖工作中解放出來，有更多的時間和精力思考更高層次的設計問題，實現項目的高完成度的追求。
沈陽文化藝術中心項目是上海建筑設計研究院有限公司在過往探索的BIM協作機制基礎上的又一次深入應用，力求將全員參與、全過程控制、持續改進的項目質量管理理念在“BIM這一新流程、新方法、新模式”上進一步貫徹執行。而實踐是檢驗真理的唯一標準，施工現場是檢驗BIM最好的試金石。行業內一直高呼BIM應用項目建設全生命周期，但是由于設計施工長期分工明確，出于合同義務權限的限制，打破產業鏈間的壁壘并非易事。如何讓建造師沿用設計師的BIM呢？在沈陽文化藝術中心項目中則是采取業主提出需求，設計牽頭施工單位提資，BIM深化驗證，這一流程不失為一種較為成功可行的嘗試和探索，因此，與其說BIM是一個匯集項目各方信息的數據池，不如說是一個數據交換的樞紐更為貼切。簡單地說可以理解為不同裝配等級和不同應用分析需求使用不同詳細程度和特征值的衍生模型，衍生模型繼承了核心BIM模型基因，他們之間是有維系的，可以做到一處修改處處更新，讓參數化聯動不僅局限于單一軟件內，這樣使業主得到的EPC、IPD等產品是設計、施工在BIM助力下高效集成的交付成果。

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