圖1中國(guó)尊遠(yuǎn)景

在數(shù)字化時(shí)代下,我們的建筑觀也產(chǎn)生了很大變化,BIM 技術(shù)不但使建筑設(shè)計(jì)成果表達(dá)上達(dá)到了空前的水平,更重要的是改變了傳統(tǒng)思維,。在建筑的美學(xué)追求,、技術(shù)控制,、產(chǎn)品加工和建造方面提供了前所未有的可能,。

—朱小地董事長(zhǎng)北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

信息化的技術(shù)手段,、系統(tǒng)化的科學(xué)方法、整體化的嚴(yán)謹(jǐn)控制,能使項(xiàng)目的BIM 成果全面深入地運(yùn)用到包括概念設(shè)計(jì),、方案設(shè)計(jì),、施工圖設(shè)計(jì)、施工配合,、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段的各個(gè)層面,力保以精密制造的生產(chǎn)方式打造超高完成度的建筑作品,。

BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用,可以讓建筑師以前所未有的精度來(lái)控制建筑從設(shè)計(jì)到建造的各個(gè)環(huán)節(jié),將推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的下一次重大變革。

—邵韋平執(zhí)行總建筑師、Z15中國(guó)尊項(xiàng)目主持人北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

AutodeskRevit 軟件目前是建筑領(lǐng)域里針對(duì)建筑的一個(gè)最成熟軟件,。它可以按照建筑師和設(shè)計(jì)師的思考方式進(jìn)行設(shè)計(jì),為項(xiàng)目提供了更高質(zhì)量,、更加精確的建筑設(shè)計(jì)。

—陳宜 BIM 研究室總工程師北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

圖2 項(xiàng)目的模塊劃分概念
數(shù)字化精密打造北京新高度 Z15'中國(guó)尊'項(xiàng)目中的 BIM 技術(shù)應(yīng)用

北京 CBD 核心區(qū) Z15地塊項(xiàng)目,因其獨(dú)特的造型,又名'中國(guó)尊',。中信集團(tuán)以其雄厚的實(shí)力和卓越的眼光,引進(jìn)國(guó)際高端業(yè)態(tài)資源,集金融,、辦公、商業(yè),、觀光等功能為一體,著力打造世界一流的總部服務(wù)平臺(tái),。

'中國(guó)尊'項(xiàng)目位于北京 CBD 核心區(qū)中軸線上,總占地面積約1.15公頃;總建筑面積為43.7萬(wàn)平方米,地上35萬(wàn)平方米、地下8.7萬(wàn)平方米,地上108層,、地下7層;高度達(dá)到528米,建成后將成為北京第一高樓,成為北京新的地標(biāo)性建筑,。

塔樓從中國(guó)傳統(tǒng)禮器'尊'的形體特征中汲取造型的靈感。在解決結(jié)構(gòu)和辦公空間出租需要的同時(shí),通過(guò)抽象處理和比例優(yōu)化,既保持了尊形突出獨(dú)特的弧形效果,又形成了比例上的高雅和秀美,。塔樓平面為帶有圓角處理的正方形,而且寬度漸變,。塔底幾何基形為78米寬,在385米處的腰部為54米寬,頂部為69米寬。

圖3 城市尺度的建筑造型研究

Z15建筑是集超高超大于一體的超級(jí)工程,?；诖藸顩r,設(shè)計(jì)師已無(wú)法用常規(guī)的概念來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑方案,設(shè)計(jì)上必須針對(duì) Z15工程特點(diǎn)建立一個(gè)科學(xué)合理、邏輯清晰,、組織有序的總體設(shè)計(jì)框架,。

總體設(shè)計(jì)框架構(gòu)想以建筑的巨框結(jié)構(gòu)和十個(gè)功能分區(qū)為前提條件?？紤]到規(guī)模,、交通、消防,、安防,、氣象等因素,Z15建筑劃分五個(gè)單元模塊,其中 ZB 區(qū)與Z0區(qū)為模塊一,Z1區(qū)與Z2區(qū)為模塊二,Z3區(qū)與Z4區(qū)為模塊三,Z5區(qū)與Z6區(qū)為模塊四,Z7區(qū)與Z8區(qū)為模塊五。

基于模塊劃分,在條件允許的情況下,所有系統(tǒng)應(yīng)按照以上模塊劃分的原則進(jìn)行設(shè)置,。在設(shè)計(jì)中首先基于模塊概念構(gòu)建關(guān)于建筑整體運(yùn)行的基礎(chǔ)性系統(tǒng),通過(guò)基礎(chǔ)性系統(tǒng)的建立保證每個(gè)模塊具有相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行和安全保障條件,每個(gè)模塊之間具有可靠的安全分隔,局部的突發(fā)事件的處理優(yōu)先被控制在模塊內(nèi)部解決,。

基于 BIM 的歐特克軟件為'中國(guó)尊'項(xiàng)目解決了來(lái)自空間、結(jié)構(gòu),、專(zhuān)業(yè)等方面的各項(xiàng)難題,。

項(xiàng)目難點(diǎn)

空間——'中國(guó)尊'地處北京 CBD 核心區(qū),其在城市層面的空間銜接需要精細(xì)地刻畫(huà),尤其是與城市大型地下公共功能設(shè)施的接駁,建筑須具備與未來(lái)城市發(fā)展需求的可持續(xù)適應(yīng)性。'中國(guó)尊'在塔冠和塔基部分,為城市提供著寶貴的公共活動(dòng)空間,在這些空間處理上,都采取了特殊的造型與材質(zhì),。同時(shí),其自身超高容積率也給設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn),。

結(jié)構(gòu)——'中國(guó)尊'作為第一座在八度抗震區(qū)建造的高度超過(guò)500米的建筑,其對(duì)結(jié)構(gòu)安全提出了嚴(yán)峻的要求。而結(jié)構(gòu)作為建筑造型實(shí)現(xiàn)的根本支撐,需要在其所在空間層面發(fā)揮應(yīng)有的表現(xiàn)作用,。建筑師如何從空間層面實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件的精細(xì)控制是本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn),。

專(zhuān)業(yè)——對(duì)于這樣一個(gè)高精尖的建筑設(shè)計(jì),特聘請(qǐng)了美國(guó)的KohnPedersenFoxAssociatesPC(KPF) 作為建筑設(shè)計(jì)顧問(wèn) ; 英國(guó)的OveArup&PartnersHongKongLtd.(ARUP) 作為結(jié)構(gòu)顧問(wèn) ; 香港的ParsonsBrinckerhoff(Asia)Ltd.(PB)作為機(jī)電顧問(wèn);以及中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司作為專(zhuān)項(xiàng)顧問(wèn),。此外,還聘請(qǐng)了國(guó)際一流的幕墻、照明,、交通,、景觀等相關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)顧問(wèn)公司,共同保證該項(xiàng)目的高端品質(zhì)。北京院作為總體設(shè)計(jì)單位,負(fù)責(zé) BIM 模型的整體制作與維護(hù),。圖4 塔基造型處理

BIM 在建筑設(shè)計(jì)中的典型應(yīng)用

城市尺度的建筑造型研究,。北京院借助自身的 BIM 資料庫(kù)提取出場(chǎng)地周邊的單體信息和場(chǎng)地信息,建立一個(gè)完整的周邊城市區(qū)域模型;并將 CBD 核心區(qū)地下公共空間的BIM模型進(jìn)行共同整合。詳實(shí)完整的數(shù)據(jù)資料,使中國(guó)尊能夠從空間銜接,、市政銜接、造型影響評(píng)價(jià)等各方面進(jìn)行深度控制,。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中,項(xiàng)目通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)進(jìn)行模擬分析,對(duì)塔樓造型進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)也對(duì)場(chǎng)地的環(huán)境設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)支持,。

塔基和塔冠空間造型研究。塔樓在入口處,作為'中國(guó)尊'在街道尺度的標(biāo)志性表達(dá),特意采用了復(fù)雜曲面的挑檐處理手法,。既創(chuàng)造了豐富的空間效果,又為城市公民提供了一份寶貴的公共空間,建筑處理與場(chǎng)地景觀的精妙設(shè)計(jì),可以讓公眾產(chǎn)生獨(dú)特的場(chǎng)所體驗(yàn),。而塔冠處更是為市民提供了360度的北京全景觀景平臺(tái),建成后將成為世界上最高的公眾觀光平臺(tái),簡(jiǎn)潔大氣的空間氛圍營(yíng)造,可以讓普通市民一睹北京作為世界知名的歷史文化古都的獨(dú)特風(fēng)采。

圖5 觀光平臺(tái)空間效果

BIM 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的典型應(yīng)用

整個(gè)塔樓呈中部明顯收腰的造型處理,而這種處理方式也對(duì)塔樓的結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生了重要影響,為了能夠?qū)Y(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行精確的建筑描述,特為'中國(guó)尊'量身定制了幾何控制系統(tǒng),。幾何控制系統(tǒng)控制了塔樓的整個(gè)結(jié)構(gòu)體系造型需求,同時(shí)也對(duì)建筑幕墻及其它維護(hù)體系進(jìn)行了精確描述,。幾何控制系統(tǒng)是以最初的建筑造型原型抽離出典型控制截面,以這些截面為放樣路徑,將經(jīng)過(guò)精確描述的幾何空間弧線進(jìn)行放樣,由此產(chǎn)生基礎(chǔ)控制面。以基礎(chǔ)控制面為基準(zhǔn),分別控制產(chǎn)生巨柱,、斜撐,、腰桁架、組合樓面等結(jié)構(gòu)構(gòu)件,進(jìn)而產(chǎn)生整個(gè)結(jié)構(gòu)體系,。以這種方式產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)體系,是在建筑師和結(jié)構(gòu)工程師密切配合下進(jìn)行的,充分滿足了建筑的造型需求,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全所需要的全部條件,為'中國(guó)尊'的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與建設(shè)提供了最重要的技術(shù)保障,。

圖6 在幾何控制系統(tǒng)下生成的中國(guó)尊結(jié)構(gòu)體系

BIM 在機(jī)電設(shè)計(jì)中的典型應(yīng)用

'中國(guó)尊'作為一座超高超大的建筑,機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著獨(dú)有的特點(diǎn)。其在豎向分區(qū)中,各區(qū)之間設(shè)有設(shè)備層,用來(lái)集中作為機(jī)電設(shè)備安放位置,同時(shí),在地庫(kù)中也設(shè)有大量的核心機(jī)電用房,。整個(gè)項(xiàng)目,機(jī)電設(shè)計(jì)大致可以分為三部分內(nèi)容:地庫(kù)核心機(jī)電樓層的設(shè)計(jì),、核心筒內(nèi)機(jī)電豎向的設(shè)計(jì)、辦公標(biāo)準(zhǔn)層的機(jī)電設(shè)計(jì),。在地庫(kù)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,面臨著核心機(jī)房多,、層高條件緊張、凈高控制嚴(yán)格,、各種管線交疊繁多等情況,。

以 AutodeskRevit 作為 BIM 平臺(tái),對(duì)各種機(jī)電信息進(jìn)行及時(shí)錄入,讓模型即時(shí)地反映各種機(jī)電情況,為機(jī)電綜合工作的展開(kāi)創(chuàng)造了優(yōu)越條件。B007層的機(jī)電情況非常復(fù)雜,而層高相對(duì)較小,在這種不利的局面中,通過(guò)對(duì)各種機(jī)電管線的梳理,在保證滿足各種機(jī)電系統(tǒng)安裝,、運(yùn)行的狀況下,依然創(chuàng)造出一些可作為庫(kù)房的空間,使項(xiàng)目對(duì)業(yè)主的價(jià)值最大化,。圖7 B007層機(jī)電綜合的階段成果

BIM 在專(zhuān)項(xiàng)顧問(wèn)工作中的典型應(yīng)用

為了保證'中國(guó)尊'的最終完成效果,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聘請(qǐng)了大量一流的顧問(wèn)公司,這些顧問(wèn)在其工作的過(guò)程中也大量運(yùn)用到了 BIM 技術(shù)手段。

消防性能化顧問(wèn),其通過(guò) AutodeskRevit 軟件對(duì)首層大堂和標(biāo)準(zhǔn)辦公層等建筑典型部位,進(jìn)行煙氣和人員疏散模擬,從理論層面對(duì)塔樓的安全性能進(jìn)行了論述,。此外,還對(duì)大樓在不同級(jí)別火災(zāi)情況下的人員總體疏散情況進(jìn)行了分析計(jì)算,針對(duì)性地做出電梯在疏散過(guò)程中的運(yùn)行策略,。

'中國(guó)尊'作為北京新的地標(biāo)建筑,在綠色和節(jié)能方面有著極高的設(shè)計(jì)要求,。節(jié)能顧問(wèn)通過(guò) AutodeskEcotectAnalysis 對(duì)塔樓標(biāo)準(zhǔn)層不同辦公區(qū)域的日照分析,提出室內(nèi)燈光設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案,同時(shí)也對(duì)塔樓立面的遮陽(yáng)構(gòu)件也提出相應(yīng)的優(yōu)化策略。而對(duì)冷卻塔的冷卻效果分析,更是保證了設(shè)計(jì)的運(yùn)行效果,。對(duì)大堂,、觀光平臺(tái)等重要空間的氣流模擬分析,也極大的提升了'中國(guó)尊'在空調(diào)設(shè)計(jì)方面的舒適性。

圖8 首層大堂火災(zāi)煙氣模擬

'中國(guó)尊'項(xiàng)目的 BIM 實(shí)踐,提升了多團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作的能力,帶來(lái)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的全面性和前瞻性,。

總結(jié)

1. 業(yè)主對(duì) BIM 空前關(guān)注,對(duì)整個(gè)項(xiàng)目 BIM 應(yīng)用起到極大的推動(dòng),。

2. 項(xiàng)目的各個(gè)利益相關(guān)方無(wú)論從整體還是局部都進(jìn)行了系統(tǒng)性的 BIM 實(shí)施計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜大型建筑項(xiàng)目的可管理性。

3. 通過(guò) Z15項(xiàng)目的 BIM 實(shí)踐,提升了多團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作的能力,促進(jìn)了項(xiàng)目各階段工作任務(wù)的前置及融合,帶來(lái)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的全面性和前瞻性,。

4. 建筑設(shè)計(jì)任務(wù)范圍超越單純的施工圖交付,擴(kuò)展至對(duì)施工過(guò)程和運(yùn)維過(guò)程進(jìn)行更進(jìn)一步的控制,。

5. 借鑒工業(yè)化產(chǎn)品交付模式,著力于向業(yè)主提供信息整合的建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)品,使傳統(tǒng)的'按圖施工'發(fā)展成'按模型建造和使用'成為可能。

6. 模型走在圖紙之前的 BIM 設(shè)計(jì)過(guò)程可以更好地在前期就對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行比傳統(tǒng)方式更深層次的研究,不僅僅是專(zhuān)業(yè)間的協(xié)調(diào),更有益的是對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的梳理和思考,。

7. 在 BIM 設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)于多種數(shù)據(jù)的處理是保證 BIM 順利實(shí)施的基礎(chǔ),鑒于當(dāng)前階段 BIM 數(shù)據(jù)的半結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn),通過(guò)對(duì) BIM 模型信息的抽取,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,產(chǎn)生項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù),并將一些不適宜直接存儲(chǔ)在 BIM 模型的數(shù)據(jù)(例如房間做法等)和 BIM 模型進(jìn)行鏈接,最終形成可直接快速查詢應(yīng)用的項(xiàng)目BIM 數(shù)據(jù)庫(kù),。