中信建筑设计院乌鲁木齐高铁火车站项目的BIM实践.docx

由中信建筑设计研究总院有限公司(原武汉市建筑设计院，下简称“中信设计”)担任项目建筑设计的乌鲁木齐高铁火车站以“天山雪海，丝路明珠”为设计意象，以流线型的态势从大地升起，圆润光洁，宛如一颗美丽的明珠。该项目预投资27亿元、站房总面积达10万平方米。在该项目中，中信设计充分应用BIM技术，取得了很好的效果。“BIM技术的应用带来建筑设计手段的第二次变革，极大提升建筑设计作品的品质，使设计沟通更加便捷，并为施工建造、运维管理的实现提出了更先进、直观的理念和思路。”中信设计信息部主任刘益江表示。全专业全过程应用BIM乌鲁木齐高铁火车站项目为综合铁路站房，建筑体量巨大，功能复杂；其次建筑造型新颖，多数外立面构建为二维曲面和三维曲面，设计施工难度巨大；再次由于铁路站房的特殊性，工程设计不仅仅涵盖了普通民用建筑的所有专业，还包含了铁路线路、铁路信号等多专业的协同配合。经过分析总结，中信设计决定采用BIM技术进行设计，以解决传统二维设计制图过程中的三维信息无法清晰表达、结构图纸难以与建筑及安装图纸对接等问题，实现各专业无缝对接，在设计过程中及时发现问题，从而提高整个设计的效率和品质。乌鲁木齐高铁火车站项目BIM设计的特点在于对建筑进行全专业、全过程的BIM设计。其中全过程有两个方面：首先是项目过程中团队合作的全过程；其次是项目从方案设计到施工图设计及未来运营的全过程。乌鲁木齐高铁火车站项目的BIM应用目的是集建模、检测、计算、模拟、数据集成等工作为一体的三维建筑信息管理工程，这项工作覆盖了工程设计、深化设计、制造、施工管理乃至后期运营管理的建筑全生命周期。中信设计在方案设计阶段，总图专业采用了AutoCAD Civil 3D进行地形设计，从Google Earth中导出地形，利用其强大的地形处理功能进行三维设计及仿真处理，对场地高度进行模拟分析。在方案设计论证阶段充分利用Autodesk Infrastructure Modeler(AIM)三维集合管理、实时虚拟城市的能力，对项目的规划布局决策提供数据及快速可视化支持。在建筑内部设计中，采用可视化工具虚拟现实软件进行逼真演示，不同设计方案的虚拟现实展示供业主快速决策。设计人员在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷就能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。BIM模型包含的信息可满足参加各方的全生命周期需要，实现节能、节水、节地、节材和环境保护等绿色理念。由于建筑造型复杂，在最初的方案设计中，借用参数化设计流程，完成了从建筑体量到造型细部的推敲，快速实现建筑功能和建筑形态的磨合。施工图阶段利用方案阶段的基础BIM模型，把方案阶段其他平台建立的信息转入Autodesk Revit的基础平台中整合处理，在模型中进行设计，并解决专业协调、精细化设计、性能化分析、施工图三维校审、施工图出图、各专业图形算量以及图纸三维交底等方面问题。BIM助力协同设计中信设计结合国内标准与以往BIM设计的实际经验以及本项目实际情况等各项因素，建立了一套完整的、标准的BIM协同设计体系，以保证多专业、多软件平台之间的顺利配合，对开展BIM设计工作进行统一指导。项目中已建立起了自身的BIM平台，它以Autodesk Revit(Architecture/Structure/MEP)为基础平台，其他十几个软件为辅助建模软件，同时配合Autodesk Ecotect、Autodesk Navisworks等分析软件，最终形成一个完整综合的BIM平台。实践表明，该体系对设计具有极强的借鉴和指导意义。中信设计在乌鲁木齐高铁火车站项目中以“模型即等于图纸”为标准，“模型直接出施工图”为途径，达到了建筑专业模型出图率100%、结构专业出图率90%、设备专业出图率75%的目标。视图通过模型剖切直接生成二维图纸和三维图纸，透视图、详图大样可以根据模型的修改实时更新，对于模型的修改都是通过三维方式来完成的，以保持模型的完整性。基于BIM模型的建筑结构模型协调比传统二维模式更加紧密，特别是对于异形建筑来说，更加直观可靠，在这个有利的基础上，建筑专业可以根据结构的布置更好地考虑空间布局，结构专业可以根据建筑的布局更清晰地模拟荷载，通过模型媒介，极大的加强了两个专业的互动性。而机电专业通过选取建筑与结构部分模型作为参照，进行协调设计，实现专业间及时准确信息传递的目的，再辅以可视化工具，及时发现问题并解决问题。碰撞检查在该项目设计过程中是非常重要的一个环节。中信设计通过BIM技术对综合管线进行碰撞检查，利用Autodesk Revit系列软件进行三维管线建模，快速查找模型中的所有撞点，并出具碰撞检查报告。Autodesk Navisworks实现的管线碰撞检查，较好地解决传统二维设计下无法避免的错、漏、碰、撞等现象。根据结果，对管线进行调整，从而满足设计施工规范、体现设计意图、符合业主要求、维护检修空间的要求，使得最终模型显示为零碰撞。中信设计在乌鲁木齐高铁站的屋面钢结构设计中，通过应力分析确定相应的钢梁，协同建筑专业进行外形设计，再通过BIM中心文件直接导入工程模拟有限元分析软件进行结构整体的动力弹塑性分析。暖通专业在Autodesk Revit建筑模型中设置暖通空调负荷计算的条件，生成暖通空调负荷的模型将模型导出成GBXML格式文件，GBXML文件再导入鸿业负荷软件进行暖通空调的负荷计算。采用三维模拟软件对原建筑模型和暖通设计进行模拟。中信建筑设计研究总院有限公司在乌鲁木齐高铁火车站项目中实现了从方案创作到施工管理、后期运营的全生命周期BIM应用，采用BIM技术并完成设计出图，搭建了BIM协调设计工作平台及完善了BIM设计手册，培养了一批BIM工程师。通过与欧特克客户服务部及兄弟设计单位的交流学习，提升了中信设计对BIM技术应用的能力，推进了中信设计在设计全过程的BIM技术的发展。“在乌鲁木齐高铁火车站项目中，通过BIM的应用，较好地提升了项目的设计水平，有力推进了中信设计在设计全过程中的BIM技术发展。”中信设计副总工程师董卫国由衷地说。