摘要：杭州G20主會(huì)場(chǎng)精裝修工程，由浙江亞廈股份有限公司擔(dān)綱核心區(qū)的施工重任。本工程核心區(qū)造型多變、工藝復(fù)雜、工期緊、交叉作業(yè)突出，總體設(shè)計(jì)及施工難度非常高，而G20主會(huì)場(chǎng)又是核心區(qū)的重難點(diǎn)。我司BIM團(tuán)隊(duì)利用3D激光掃描分析現(xiàn)場(chǎng)、參數(shù)化建模推敲形體、精細(xì)化設(shè)計(jì)對(duì)接加工等一系列的BIM技術(shù)手段，協(xié)助設(shè)計(jì)師與項(xiàng)目部完美完成此次任務(wù)，保證了G20主會(huì)場(chǎng)順利完工。

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項(xiàng)目BIM應(yīng)用背景與目標(biāo)

杭州國(guó)際博覽中心作為浙江省重點(diǎn)項(xiàng)目與杭州地標(biāo)性工程， 2016年G20會(huì)議在此召開(kāi)，特殊的功能與緊張的工期導(dǎo)致項(xiàng)目施工難度非常大，而造型復(fù)雜工藝要求最高的G20主會(huì)場(chǎng)，就是其中最難的關(guān)鍵點(diǎn)。為了攻克這個(gè)難關(guān)，我司在項(xiàng)目尚未進(jìn)場(chǎng)就開(kāi)始籌備BIM技術(shù)的應(yīng)用。公司給予充分的支持，由項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員、施工人員與BIM中心人員成立了專(zhuān)門(mén)的小組，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)深化與施工過(guò)程中深入應(yīng)用BIM技術(shù)，提升項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工水平，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高效、可控的整體目標(biāo)。

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BIM具體應(yīng)用介紹

2.1 BIM與3D激光掃描技術(shù)的配合應(yīng)用

裝飾工程是建設(shè)項(xiàng)目的最后一道工序，土建、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電等施工質(zhì)量與誤差會(huì)對(duì)裝飾設(shè)計(jì)與施工造成極大影響。在本項(xiàng)目中為消除這類(lèi)問(wèn)題，采用了3D激光掃描技術(shù)，使用國(guó)際先進(jìn)的激光掃描儀，將已竣工的土建、鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，然后逆向建模還原現(xiàn)場(chǎng)，接著與BIM設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對(duì)，快速、直觀、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)施工錯(cuò)誤與誤差。

2.1.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與逆向建模

項(xiàng)目一進(jìn)場(chǎng)，我司就首先安排對(duì)現(xiàn)場(chǎng)已竣工的土建鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核，根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，竣工的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比或多或少都會(huì)有偏差。因此項(xiàng)目的特殊性，我司直接安排最先進(jìn)的3D激光掃描儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掃描測(cè)繪，采集土建鋼結(jié)構(gòu)完整的竣工數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與逆向建模，完整的在電腦中還原竣工現(xiàn)場(chǎng)三維數(shù)據(jù)模型。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪作業(yè)

主會(huì)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)掃描數(shù)據(jù)成像

現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)云數(shù)據(jù)

CATIA鋼結(jié)構(gòu)逆向建模

2.1.2 基于逆向模型的設(shè)計(jì)分析

有了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)后，本項(xiàng)目的裝飾深化設(shè)計(jì)直接在與現(xiàn)場(chǎng)一致的逆向模型上展開(kāi)。搭建完成的精裝設(shè)計(jì)模型被安放到逆向現(xiàn)場(chǎng)模型中，發(fā)現(xiàn)了逆向的現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)模型與施工圖中的參照鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不符，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的吊頂與現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)模型沖突非常嚴(yán)重，整個(gè)吊頂幾乎都嵌入了鋼結(jié)構(gòu)模型中，四個(gè)角的挑檐造型甚至超出了鋼結(jié)構(gòu)1米多，按照原設(shè)計(jì)的吊頂將完全無(wú)法施工安裝。我方設(shè)計(jì)、施工人員經(jīng)過(guò)緊急磋商尋找解決方案，由于項(xiàng)目工期太緊，已經(jīng)無(wú)法再對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，最終多方協(xié)商后確定依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)去重新修改吊頂造型并適當(dāng)降低高度。

CATIA逆向鋼結(jié)構(gòu)模型與吊頂沖突

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)模型

2.2 基于BIM的設(shè)計(jì)優(yōu)化與深化

BIM被公認(rèn)為建筑工程行業(yè)的一次新的變革，直接三維設(shè)計(jì)與出圖是設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。這一變革不僅僅是從技術(shù)層面改變，更重要的是整個(gè)流程的革新。本工程在設(shè)計(jì)深化階段搭建了土建、鋼結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝全專(zhuān)業(yè)BIM模型，以直觀的三維場(chǎng)景全方位推敲，真正實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)計(jì)，如空間關(guān)系、透視效果、門(mén)窗等復(fù)雜造型優(yōu)化等，所見(jiàn)即所得，讓設(shè)計(jì)師做出最優(yōu)的決策。

2.2.1可視化方案比選

由于影響最大的北面兩個(gè)挑檐檐角高度必須降低一米多，項(xiàng)目主設(shè)非常擔(dān)心影響整體效果。于是我方BIM團(tuán)隊(duì)利用參數(shù)化建模技術(shù)多次針對(duì)吊頂曲面形狀進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)數(shù)輪方案對(duì)比，最終放棄北高南低的方案，確定四個(gè)檐角一起降低，然后通過(guò)增加吊頂曲度，在保證凈空高度前提下，做到幾乎不影響整體視覺(jué)效果，此方案得到了項(xiàng)目主設(shè)與業(yè)主的一致認(rèn)可。

吊頂表皮曲線造型進(jìn)行調(diào)整

不同弧度的吊頂造型對(duì)比選擇

吊頂最終方案

吊頂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍照片

2.2.2精細(xì)化深化與優(yōu)化

BIM設(shè)計(jì)流程能夠讓多個(gè)設(shè)計(jì)師在同一個(gè)模型載體中工作，相關(guān)專(zhuān)業(yè)的信息也全部匯集進(jìn)模型，多專(zhuān)業(yè)之間協(xié)調(diào)更直接更流暢，設(shè)計(jì)師之間溝通也更順暢，少走了很多設(shè)計(jì)彎路，把工程設(shè)計(jì)人員從不斷的改圖中解放出來(lái)，能夠把更多的時(shí)間和精力放在方案優(yōu)化、改進(jìn)和復(fù)核上，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)。

原窗造型

優(yōu)化后窗造型

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍窗造型

主會(huì)場(chǎng)的中式挑檐設(shè)計(jì)共有四根大梁，原設(shè)計(jì)方案為600寬900高弧形梁，但項(xiàng)目主設(shè)在BIM深化模型中發(fā)現(xiàn)大梁過(guò)于凸顯，于是我方在BIM整體模型中創(chuàng)建不同大小的角梁方案進(jìn)行效果對(duì)比，最后經(jīng)過(guò)幾次討論與調(diào)整，最終確定改為600寬600高的角梁，另外斗拱設(shè)計(jì)也有針對(duì)性的進(jìn)行了調(diào)整。

原方案600x900角梁效果

最終方案600x600角梁效果

原角梁與斗拱方案

優(yōu)化后角梁與斗拱方案

角梁與斗拱現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍照片

2.3 參數(shù)化應(yīng)用于加工對(duì)接

BIM設(shè)計(jì)流程還是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化設(shè)計(jì)的捷徑，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中就把施工與加工的影響因素考慮進(jìn)去，深化BIM模型直至加工精度，并提取加工數(shù)據(jù)信息，直接與加工對(duì)接。G20主會(huì)場(chǎng)項(xiàng)目，弧形吊頂?shù)墓灿?52根大小弧線不一的椽子，一旦吊頂曲面形狀有點(diǎn)微調(diào)，所有椽子的數(shù)據(jù)也要跟著調(diào)整。由于現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)所參照鋼結(jié)構(gòu)不符，在施工深化階段吊頂曲面的方案仍需找型調(diào)整對(duì)比，方案對(duì)比時(shí)需要多個(gè)不同的詳細(xì)方案，而一旦確定了方案又要立刻提取出加工數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法根本無(wú)法滿足這種精度與節(jié)奏，于是我們采用先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件CATIA進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要步驟如下：

1) 制定吊頂上表面曲面方案

2) 確定椽子與角梁截面

3) 椽子與角梁通過(guò)參數(shù)與曲面進(jìn)行約束

4) 椽子與角梁利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)隨形變化自動(dòng)排布生成吊頂

5) 每一根椽子與角梁的三維模型直接剖切出圖

6) 到CAD中標(biāo)注完畢提給加工廠商進(jìn)行加工

用此參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，只要吊頂曲面方案調(diào)整確定，椽子的加工數(shù)據(jù)就可以快速輸出，大大提升設(shè)計(jì)與加工的銜接效率與準(zhǔn)確性。在本項(xiàng)目工期如此短促方案又反復(fù)調(diào)整的情況下，不用參數(shù)化設(shè)計(jì)完全不可能實(shí)現(xiàn)的。

確定曲面造型

椽子根據(jù)曲面自動(dòng)排布生成吊頂

加工深度的參數(shù)化模型

模型直接切出加工圖紙

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結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目我司投入了最先進(jìn)的技術(shù)與最高端的人才，在采集了完備的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的前提下，進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)，并基于BIM模型提供建筑形體系數(shù)、概預(yù)算數(shù)據(jù)、合理可行的加工圖。正是有此先進(jìn)技術(shù)的支撐與有力執(zhí)行保證，各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)友人才能置身此飛檐之下，欣賞著中國(guó)風(fēng)情與江南特色，共商國(guó)是。

近年來(lái)BIM在中國(guó)的發(fā)展很快，借助2008年北京奧運(yùn)會(huì)與2010年上海世博會(huì)的契機(jī)，在中國(guó)開(kāi)始大范圍推廣應(yīng)用。建筑裝飾行業(yè)BIM應(yīng)用起步相對(duì)較晚，此次恰逢G20盛會(huì)，有G20主會(huì)場(chǎng)這樣的高端項(xiàng)目，必將促進(jìn)建筑裝飾行業(yè)BIM的大發(fā)展。

論文類(lèi)

[1] 黃白. 關(guān)于當(dāng)前我國(guó)建筑裝飾行業(yè)BIM發(fā)展的若干認(rèn)識(shí)[N]. 中華建筑報(bào). 2015 (008)

[2] 張玉平. 淺論BIM的建筑裝飾裝修工程運(yùn)用與發(fā)展[J]. 城市建設(shè)理論研究:電子版, 2013(24).

[3] 呂芳,韋巍,楊家躍. 上海現(xiàn)代工程咨詢(xún)有限公司借助BIM快速提升項(xiàng)目總控能力[A]. BIM與工程建設(shè)信息化——第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集[C]. 2011

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