上海建筑设计研究院有限公司:沈阳文化艺术中心—— BIM助力下的集成化设计与管理

项目概况
沈阳文化艺术中心位于中国辽宁省沈阳市，项目总建筑面积10万平方米，其中地下部分4万平米。主要功能区域有1800座综合剧场，1200座音乐厅，500座多功能厅。建筑主体长178米，宽120米，高度为54米。

图1 沈阳文化艺术中心效果图

项目难点：
1. 空间复杂：无楼层，全部按标高表达平面 ；
2. 功能复杂：大型剧场、音乐厅及多功能厅，且呈竖向布置；
3. 结构、机电复杂：结构、机电复杂（超大体量的混凝土工程，机电工程的管线综合）
4. 协调管理复杂：专业内及专业间的协同工作；
5. 数据模型管理复杂：模型容量达5G，子模型数量达50多个。
解决方案：
鉴于建筑业的单件性、地域性、时间性、复杂性等特点，BIM实践不能生搬硬套传统制造业的模式，另外由于后续需要与众多项目协作单位进行协作和数据交换，出于兼容性和扩展性的考虑，项目选择造型软件在方案阶段协助设计团队来控制形体的变化，在扩初阶段，配合专业工程师深化构造和优化设计。其中，Autodesk Ecotect等分析工具非常好的扮演了建筑性能化分析论证的角色，为各种建筑形体的优化和设计方案的比选提供了科学决策的依据。在施工图深化设计阶段使用与传统AutoCAD平台衔接更简便的Autodesk Revit系列软件进行建筑、结构、机电等专业更为深入的模型建立、BIM模型数据整合及施工图出图辅助。整个过程中，通过对Autodesk Vault等软件的定制，做到全过程的文档管理、流程控制。

图2 复杂空间

基于BIM协同设计与质量控制沈阳文化艺术中心造型复杂，团队从方案阶段开始介入对幕墙进行优化，实现了幕墙与土建的完美配合，幕墙精准定位，减少了安装成本。
团队伴随着设计过程的深入完成建筑、结构和机电模型的搭建，由于沈阳文化艺术中心项目空间复杂，模型很好的充当了建筑结构及机电专业集成设计的平台，同时模型的搭建过程实际就是对设计的一次三维校核过程，在此过程中发现了大量隐藏的设计问题，以更为科学准确的可视化方式与各专业确认修改，各专业的变更能迅速地反映到模型上以校核其变更带来的影响，保证了设计的质量。
在传统的设计流程下，二维CAD设计是在建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业完成平面图设计后，设计师以“拍图”的方式，将各专业按照一定原则进行简单的叠加得以确认设计空间的可行性。由于沈阳文化艺术中心项目结构异常复杂，机电系统繁多，布局复杂，这种依靠经验确定设计空间可行性的方式显然无法胜任项目的挑战；在BIM的协调模式下，各专业模型搭建完成后拼装成一个整体作为各个专业提资、沟通的平台，建筑、结构及机电专业以实体的形式平等的直观呈现，为了达到设计目的，各个专业综合考虑各自能做出的努力或妥协，保证了决策的科学性、合理性。
在沈阳文化艺术中心项目中，由业主方牵头，设计和施工总包突破传统的较为孤立的工作模式，建立新的协作机制：1、围绕BIM模型开展协调和交底工作；2、施工总包通过BIM模型向设计反馈和说明现场情况；3、设计使用BIM模型为总包解决现场问题。在设计和施工方的积极合作下，幕墙定位、机电深化、支吊架优化等问题得到了有效的解决。这一全新的设计——施工集成模式，为项目的开展提供了有力的保障。
管线综合协同设计对于复杂的项目，各专业的协调在二维设计模式下都是一个巨大的挑战，项目设计过程中，各专业的“打架”现象在所难免，很多问题要到施工阶段对施工造成重大影响时才被提出，而此时各专业的调整余地已经很少，从而造成项目质量的下降。BIM模型的管线综合及碰撞检测为此问题提供了全新的解决之道。
按照管线综合的经验将目标进行分解：
1、找出不满足净高要求的最不利位置；
2、分析和评估净高过低的原因；
3、寻找合理有效的解决方案，提供决策支持。通过这种有效的工作方式，以BIM模型为桥梁迅速汇集各工种的专业意见，同时与施工总包通过视频会议及邮件等方式沟通管线综合的成果，吸取来自施工方的意见，圆满解决传统协同方式难以协调的问题，保证的项目的质量。

图3 机电综合BIM模型

基于BIM的建筑环境模拟辅助可持续设计通过Autodesk Revit软件构件的基础模型导出到以Autodesk Ecotect软件为主的各类分析软件中，进行基于BIM的建筑环境模拟辅助可持续设计。

图4 性能化分析

基于BIM的设计集成管理BIM模型的数据集成特点，在沈阳文化艺术中心项目中成为设计管理的有效工具。从技术层面来看，基于BIM的设计集成管理，可以及早发现并解决工程本身的复杂技术问题。从管理层面，基于BIM的设计集成管理，用准确的信息和分析使利益相关者和不同专业的人士共同参与进来，从而协调各方、各专业的利益诉求，做出能够改善项目质量的决策，实现全面高效的管理，以致最终实现对项目的有效控制。
基于BIM的设计集成管理，从目前基于图纸的管理方式升级为基于模型和信息的管理方式，从常规的“轴网驱动”升级为模型化的“空间驱动”，提高了设计对最终品质的有效控制；BIM模型的可视化、集成化特点便于各方的理解，加速了各方的响应速度，增强了项目的沟通质量，提高了项目的管理水平；基于BIM的设计集成管理，项目设计数据高效传递至业主方，BIM数据模型成为其合理决策的科学依据，使业主方化被动为主动。
BIM在本项目的创新模式创新：由业主方牵头，设计和施工总包突破传统的较为孤立的工作模式，建立新的协作机制：
1、围绕BIM模型开展协调和交底工作；
2、施工总包通过BIM模型向设计反馈和说明现场情况；
3、设计使用BIM模型为总包解决现场问题。这一全新的设计-施工集成模式，为项目的开展提供了有力的保障。
流程创新：项目会审的BIM复核。现场工作创新：远程通讯技术+BIM+结构检测。探索了最新的Autodesk BIM 360辅助现场设计数据的传输与共享。
管理创新：工作机制，基于GTD理念的BIM协作机制；全员参与；基于数据管理的协作平台；Autodesk Vault平台——数据版本管理；工作/任务联系单，可以通过MS Office Notes平台的定制部署与实施，设计过程的信息得以通过数据库进行管理；过程控制；设计过程的数字化记录（可追溯），信息化的管理平台的部署建立与定制是实现高效协作与过程控制的技术基础，但更为重要的是通过近几年实际BIM项目中的积极运用与贯彻执行，使得整个团队形成了新的工作习惯、协作机制，进而逐渐影响和改善传统设计缺乏的集成性。
结论在沈阳文化艺术中心项目中，通过BIM的融合，设计师从繁重机械的绘图出图工作中解放出来，有更多的时间和精力思考更高层次的设计问题，实现项目的高完成度的追求。
沈阳文化艺术中心项目是上海建筑设计研究院有限公司在过往探索的BIM协作机制基础上的又一次深入应用，力求将全员参与、全过程控制、持续改进的项目质量管理理念在“BIM这一新流程、新方法、新模式”上进一步贯彻执行。而实践是检验真理的唯一标准，施工现场是检验BIM最好的试金石。行业内一直高呼BIM应用项目建设全生命周期，但是由于设计施工长期分工明确，出于合同义务权限的限制，打破产业链间的壁垒并非易事。如何让建造师沿用设计师的BIM呢？在沈阳文化艺术中心项目中则是采取业主提出需求，设计牵头施工单位提资，BIM深化验证，这一流程不失为一种较为成功可行的尝试和探索，因此，与其说BIM是一个汇集项目各方信息的数据池，不如说是一个数据交换的枢纽更为贴切。简单地说可以理解为不同装配等级和不同应用分析需求使用不同详细程度和特征值的衍生模型，衍生模型继承了核心BIM模型基因，他们之间是有维系的，可以做到一处修改处处更新，让参数化联动不仅局限于单一软件内，这样使业主得到的EPC、IPD等产品是设计、施工在BIM助力下高效集成的交付成果。

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