實例解讀最新BIM技術(shù)在超高層應(yīng)用

實例解讀最新BIM技術(shù)在超高層應(yīng)用第一頁，共29頁。目錄一、項目概述二、BIM的實施過程

1、三維模型搭建、修改及可視化表達(dá)

2、三維協(xié)同工作3、三維碰撞檢測及管線綜合

4、三維出圖5、氣流組織(CFD)分析6、施工模擬第二頁，共29頁。一、項目概述擬建的中交南方集團總部項目位于廣州市海珠區(qū)；地上43層，地下3層；地上部分由一棟高層辦公樓和附樓組成。主樓為高層辦公樓，建筑面積約95385㎡，建筑物總高度198.9m，屬超B級高度高層，平面尺寸為47.5x47.5m，采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)（框架柱采用鋼管混凝土疊合柱），核心筒平面尺寸為22.4×22.6m。該建筑的沿江透視圖如圖1所示。返回第三頁，共29頁。一、項目概述圖1建筑沿江透視圖返回第四頁，共29頁。二、BIM的實施過程團隊結(jié)合“中交集團南方總部項目”的施工圖設(shè)計，運用Bentley系列軟件，開展信息化建模及多專業(yè)三維協(xié)同，利用信息化模型在實際項目施工前期檢查、排除以往難以解決的各類問題，并在此模型平臺上嘗試進(jìn)行施工圖生成、CFD模擬分析、施工模擬等工作。返回第五頁，共29頁。二、BIM的實施過程隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，以及日益豐富的建筑功能、造型等需求，出現(xiàn)了越來越多的新、奇、特、異建筑。這些建筑往往在造型、構(gòu)件甚至建造工藝上突破常規(guī)，僅通過傳統(tǒng)的平面手段及二維圖紙通常難以表現(xiàn)。BIM模型所能提供的三維可視化特性，意義顯得越來越重大。三維可視化作為工程溝通的有效媒介，可使業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工等各參與方，都能在同一模型環(huán)境下，進(jìn)行正確地理解、溝通、協(xié)調(diào)，可有效提高工作效率，避免不必要的返工與浪費。同時，三維模型可隨時虛擬現(xiàn)實空間，動態(tài)的觀察推敲空間結(jié)構(gòu)，展示各商業(yè)業(yè)態(tài)的要求，滿足業(yè)主對施工圖高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求。1、三維模型搭建、修改及可視化表達(dá)返回第六頁，共29頁。二、BIM的實施過程設(shè)計團隊結(jié)合項目施工圖及后續(xù)修改方案，搭建并實時更新了中交南方總部大樓的三維模型，如圖2所示。1、三維模型搭建、修改及可視化表達(dá)圖2中交南方總部大樓三維總裝模型返回第七頁，共29頁。二、BIM的實施過程在設(shè)計階段，過去通過二維CAD電子圖紙采集信息來單向解決“信息孤島”，無法實現(xiàn)設(shè)計信息的雙向聯(lián)動；而BIM技術(shù)的應(yīng)用真正意義上實現(xiàn)了這一點，它將各種分散的二維CAD圖紙和數(shù)據(jù)表格統(tǒng)一到信息化建筑模型中。為此，我們BIM團隊在工作初期便開始嘗試進(jìn)行多專業(yè)的三維協(xié)同工作?；谕瑯觼碜杂贐entley公司的ProjectWise程序（以下簡稱PW），我們對項目標(biāo)準(zhǔn)空間配置進(jìn)行了定制，建立了該項目在PW系統(tǒng)下的三維協(xié)同管理組織架構(gòu)，如圖3所示。通過參數(shù)化的變更引擎自動維持各種信息模型、文檔之間的關(guān)聯(lián)，保證參與BIM工作的各專業(yè)人員使用實時統(tǒng)一的項目環(huán)境，參考實時更新的各專業(yè)三維模型，甚至各專業(yè)的切圖都是隨模型同步更新過的，減少了來回檢查、重復(fù)作業(yè)以及過程協(xié)調(diào)中的各種浪費，提高了設(shè)計過程的效率和設(shè)計質(zhì)量。2、三維協(xié)同工作返回第八頁，共29頁。二、BIM的實施過程2、三維協(xié)同工作圖3ProjectWise平臺下的三維協(xié)同管理目錄返回第九頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合在大型復(fù)雜的建筑工程項目設(shè)計中，設(shè)備管線的布置由于系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的情況，這不僅給施工帶來麻煩，更影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工或浪費，甚至存在安全隱患。為了避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)的設(shè)計流程中通過二維管線綜合設(shè)計來協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置，但它只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進(jìn)行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進(jìn)而確定各管線的原則性標(biāo)高，再針對關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖。而對于大型復(fù)雜的工程項目，采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維管線綜合設(shè)計有著明顯的優(yōu)勢及意義。BIM模型是對整個建筑設(shè)計的一次“預(yù)演”，建模的過程同時也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題，這些問題往往不涉及規(guī)范，但跟專業(yè)配合緊密相關(guān)，或者屬于空間高度上的沖突，在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中很難被發(fā)現(xiàn)。返回第十頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合表1

二維與三維管線綜合的比較返回第十一頁，共29頁。二、BIM的實施過程3、三維碰撞檢測及管線綜合作為BIM應(yīng)用初步階段的主要成果，三維管線綜合為該項目的設(shè)計及后期施工、安裝提供了重要幫助。通過Bentley軟件各模塊的自檢功能及Navigator的碰撞檢測工具，發(fā)現(xiàn)并檢測出各專業(yè)間的設(shè)計沖突，并及時反饋給各專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行調(diào)整、修改模型，然后重新復(fù)核檢測后將新的問題再次反饋給設(shè)計人員。如此往復(fù)幾次，最終逐層完成各層的碰撞檢測及管線綜合工作。

返回第十二頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖在設(shè)計過程中，由于二維圖形能反應(yīng)的空間信息比較有限，設(shè)計人員的空間信息只能通過大腦模糊的形成。三維模型在這一點上的優(yōu)勢不言而喻。然而，目前行業(yè)內(nèi)最慣常的設(shè)計圖紙仍是以二維形式呈現(xiàn)，所有的制圖標(biāo)準(zhǔn)及出圖規(guī)則也均是針對二維圖紙。因而在現(xiàn)階段，采用BIM進(jìn)行三維設(shè)計的成果，仍需要轉(zhuǎn)化為二維圖紙。返回第十三頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖4暖通風(fēng)管總裝圖返回第十四頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖5電纜橋架總裝圖返回第十五頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖6給排水專業(yè)總裝圖返回第十六頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖7綜合管線碰撞檢查結(jié)果返回第十七頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖8碰撞點三維瀏覽返回第十八頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖9設(shè)計校審文件返回第十九頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖然而，在完成設(shè)計后重新繪制二維施工圖不僅費時費力，也是對已有三維模型的浪費。因此，最簡便、最有效的方法無疑是直接由三維模型抽取二維圖紙。通過一系列的前期定制，并采用Bentley軟件最新的DynamicView功能，我們成功從已有的三維模型中抽取了二維管線綜合剖面圖，如圖10所示。同時，在第一次標(biāo)注時，通過關(guān)聯(lián)設(shè)置將所做的標(biāo)注與三維模型設(shè)定關(guān)聯(lián)。這樣一來，當(dāng)我們的三維模型發(fā)生變化時，二維圖紙將自動與三維模型同步，使設(shè)計人員能從繁瑣的繪圖操作中解脫出來，把精力關(guān)注于設(shè)計。返回第二十頁，共29頁。二、BIM的實施過程4、三維出圖圖10由三維模型切圖生成的二維管線綜合剖面圖返回第二十一頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析隨著能源的日益緊張和人類活動對自然界的負(fù)面影響，如溫室氣體排放、環(huán)境污染等，嚴(yán)峻的現(xiàn)實促使人們對人與自然間的關(guān)系進(jìn)行一次次的反思。其中，綠色建筑的設(shè)計正是其在建筑行業(yè)中的體現(xiàn)。綠色建筑強調(diào)建筑在全生命周期對于自然界的影響，包括節(jié)水、節(jié)電、降低建材消耗和碳足跡等，歸納來說即是盡可能減少建筑營造及運營過程中對自然界造成的負(fù)面影響。通常對綠色建筑的檢測、評估需要借助專業(yè)儀器以及縮尺甚至足尺模型，往往耗費大量的人力、物力，費時費材。而BIM技術(shù)的引入為綠色建筑設(shè)計提供了新的可能。通過包含真實尺寸、材料、空間及設(shè)備風(fēng)口等信息的BIM模型，結(jié)合相應(yīng)的專業(yè)軟件進(jìn)行模擬，可以以很小的代價實時的分析、評估各項指標(biāo)，并便于設(shè)計師作出判斷和調(diào)整。返回第二十二頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析基于已建立的BIM模型，我們將中交主樓門廳及風(fēng)口位置導(dǎo)入專業(yè)網(wǎng)格劃分工具進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再導(dǎo)入CFD分析軟件AnsysFluent，如圖11、12所示。再對暖通設(shè)備的噴口、回風(fēng)口以及門廳幕墻、內(nèi)墻設(shè)定相應(yīng)的邊界條件，對主樓門廳進(jìn)行了氣流組織分析（橫向、豎向溫度分布，人體高度溫度、速度切面等），其中橫向溫度分布如圖13所示。采用類似的方法，還可以利用BIM模型進(jìn)行室內(nèi)熱舒適環(huán)境評估（溫濕度、風(fēng)速等）、污染物擴散和換氣效率、高大空間及分層空調(diào)環(huán)境預(yù)測、建筑物外風(fēng)場模擬（包括區(qū)域風(fēng)場模擬和計算風(fēng)工程）、火災(zāi)場景氣流模擬等分析。返回第二十三頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖11門廳BIM模型返回第二十四頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖12AnsysFluent模型返回第二十五頁，共29頁。二、BIM的實施過程5、氣流組織(CFD)分析圖13橫向溫度分布結(jié)果返回第二十六頁，共29頁。二、BIM的實施過程6、施工模擬建筑施工過程是一項十分復(fù)雜的活動，尤其是近年來各類異型的現(xiàn)代建筑應(yīng)運而生，在增加視覺美感的同時，也給項目施工帶來了新的挑戰(zhàn)?？梢哉f，傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)已越來越無法滿足當(dāng)代建筑的施工需求。作為BIM的一項重要應(yīng)用，虛擬施工（VirtualConstruction，簡稱VC）技術(shù)可謂生逢其時。簡而言之，虛擬施工是實際施工過程在計算機上的虛擬實現(xiàn)。它采用參數(shù)化設(shè)計、虛擬現(xiàn)實、結(jié)構(gòu)仿真以及計算機輔助設(shè)計等技術(shù)，在三維仿真軟件及高性能計算機等設(shè)備的支持下協(xié)同工作，對施工活動中的人、財、物、信息流動過程進(jìn)行全真環(huán)境的三維模擬，為施工的各個參與方提供一種易控制、無破壞、低耗費、無風(fēng)險且能反復(fù)多次的實踐方法，能有效提高施工水平，消除施工隱患，防止施工事故，減少施工成本及工期，增強施工過程中的決策、優(yōu)化與控制能力，從而增強項目總承包及施工企業(yè)的核心競爭力。返回第二十七頁，共29頁。二、BIM的實施過程6、施工模擬同時，施工方通過建立BIM模型，可使現(xiàn)場技術(shù)人員全面熟悉圖紙，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的施工問題，有針對性選擇和優(yōu)化施工方案；并且準(zhǔn)確可靠的BIM模型數(shù)據(jù)，可為施工生產(chǎn)、準(zhǔn)備提供可靠數(shù)據(jù)支撐；同時，憑借激光掃描、GPS、移動通訊、RFID和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，還可實現(xiàn)對