BIM(建筑信息模型Building Information Modeling)应用案例

世博文化中心——世博场馆全面运用 BIM的代表性项目

——现代设计集团华东院运用BIM提升世博场馆品质

项目介绍

世博文化中心是世博核心区一轴四馆的永久建筑之一，建筑总面积126000平方米，建筑主体为18000座的多功能主场馆，具有电影、音乐俱乐部、真冰溜冰场、餐饮服务、特色商业和观光等功能。主场馆以每年举办250场演出作为使用目标，具有5000、8000、10000、12000、18000座的多种使用模式，可用于大型庆典、演唱会、各类演出乃至NBA篮球赛、国际冰球赛事及冰上表演等。场馆采用了多项建筑创新技术，并通过了国家三星级绿色建筑认证。世博文化中心将成为凸显文化内涵、融多种功能于一体的现代文化娱乐集聚区，是永不落幕的城市舞台。

上海案例馆是本届世博会唯一代表上海参展的独立场馆，位于世博园浦西片区城市最佳实践区北部，是最佳城市实践区内16个实物案例之一。上海案例馆选址于废旧厂区空地内，建筑以南北条状设置，有利于夏季日照且迎合上海夏季的季风方向，有利于夏季通风。建筑占地面积1300平方米、建筑面积3050平方米，建筑总高18米，其中地上4层、地下1层。在使用功能方面，上海案例馆作为永久性建筑，有功能使用上的不同需求：在世博会期间，作为具有上海特色的技术集成展馆，向人们展示未来居住模式，强调生态技术与生活的密切相关性，体现技术对生活改善的重要意义；而在世博会后，通过对其内部空间的二次改造，本案将作为生态办公楼，体现建筑的全周期节能效果。

图1 世博文化中心实景图

图2 世博会上海案例馆外观图

解决方案

一、BIM模型概况

世博文化中心的整体造型呈飞碟状，在不同角度与不同时间会呈现出不同形态，白天如“时空飞梭”、似“艺海贝壳”；夜晚则梦幻迷离，恍如“浮游都市”。这样一个美轮美奂的造型却在最初的时候面临着设计上的巨大挑战。针对世博文化中心复杂的壳体，设计师首先在工业设计软件中进行初步找形，再对壳体进行编程划分，确定蜂窝铝板的三维坐标和尺寸，这样既保证了整个壳体的美观，又便于指导加工和安装，最后导入Revit软件形成BIM模型（如图3所示）。

图3 世博文化中心BIM模型

确定好壳体的模型之后，使用基于BIM技术的Revit系列软件进行BIM模型的搭建，最终建立三维模型（如图4、图5、图6所示）。

图4 世博文化中心——Revit建筑模型

图5 世博文化中心——Revit结构模型

图6 世博文化中心——Revit机电模型

在建立以上各专业的三维模型之后，就可对世博文化中心整体进行Revit模型构建，从而可以辅助建筑师观察建筑内部空间关系和中心舞台展示（如图7所示）。

图7 基于Revit模型的文化中心的空间分析和可视化设计

二、BIM模型的应用与分析

通过完整的世博文化中心三维模型，设计师可以进行全方位的3D漫游展示（如图8所示）。

图8 基于Revit模型的3D漫游展示

BIM模型借助Autodesk 3ds Max进行建筑表现，通过适时的渲染建筑效果，可以帮助建筑师对建筑的最终造型和外观有更加感性和直观的认识（如图9所示）。

图9 Revit模型导入Autodesk 3ds Max渲染

世博文化中心涉及到许多的专业计算和分析，利用建立好的三维BIM模型，设计师可以进行多方面的计算和分析，从而有针对性的进行优化设计。

首先，利用Revit软件制作文化中心的结构模型并搜集BIM信息，并将模型导入结构分析软件进行计算（如图10所示）。

图10 将模型导入结构分析软件进行计算

其次，利用Rhino SP4+AutoCAD对入口大跨度钢结构雨棚进行坐标定位和建模，然后导入Revit软件形成BIM模型，再结合收集的Revit模型信息，利用x-steel专业钢结构软件进行钢结构的分析，最后直接交付厂家进行钢结构制作（如图11所示）。

图11 入口大跨度钢结构雨棚的Revit建模和钢结构分析

第三，利用Revit软件可以直接进行空调负荷计算、空调通风系统水力计算、水系统水力计算、电气负荷以及电气负荷平衡计算等（如图12-16所示）。

图12 Revit软件进行空调负荷计算

图13 Revit软件进行空调通风系统水力计算

图14 Revit软件进行水系统水力计算

图15 Revit软件进行电气负荷计算

图16 Revit软件进行电气负荷平衡计算

第四，设备材料统计。由于BIM模型包含了建筑物所有结构和设备的全部信息，因此能够准确、便捷地统计出建筑物的设备材料数据（如图17所示）。设计材料统计方面，世博文化中心利用Revit软件本身的明细表进行了很多研究和探索，在设计材料方面做了一个模板，通过该模板可以直接统计出建立施工方案的人想要的材料数据，同时，这些模板也可以直接应用。此外，Revit软件的明细表还可以直接导入Excel表，帮助相关人员进行信息模块的梳理。

图17 Revit软件进行建筑、结构、设备材料的统计

BIM技术大大提升了计算效率。传统的设计依靠人工进行数据输入，比如空调的计算，设计师画好图纸以后，需要把维护结构的热工参数、窗墙面积等数据手动输入到软件中，这个过程难免会产生一些误差和偏差，同时也会简化很多信息。而在BIM模型中，由于是借助建筑师已经搭建好的模型进行空调的计算，所以就会非常迅速和精准，而且即使模型有所调整，对应的信息也会实时更新，这对于暖通空调的计算来说是一项非常便利的技术。另外，BIM 技术在水力计算方面也给设计师带来了很大的方便。

第五，项目施工进度与工期。BIM是拥有全部信息的数字模型，可以将施工模拟成为一个真正可见的现实，并给每个构件加上时间、信息，按照施工方案进行模拟，这样的模拟会发现很多问题，例如某些构件先施工或者安装会导致后面的构件无法进行施工或安装等。通过BIM应用，设计方可以在施工模拟中发现问题并加以解决。

在技术优化方面，运用BIM能够很容易地统计出施工瓶颈，因此业主和总包方就可以据此对施工的工作进度进行合理的安排。虽然这样可能会减缓某一个分包的施工进度，但从全局来