合肥萬達(dá)茂項目的BIM實踐

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安徽合肥萬達(dá)茂項目是一個特殊造型的項目，業(yè)態(tài)眾多，每個業(yè)態(tài)設(shè)計難點不同，通過傳統(tǒng)設(shè)計手段很難解決。在整個設(shè)計過程中，設(shè)計團隊緊密結(jié)合BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)的參數(shù)化、可視化、可模擬性、協(xié)同性等特點對不同問題提出了有針對性的解決方案，保證了整體設(shè)計的質(zhì)量和進(jìn)度，提升了設(shè)計品質(zhì)，BIM成為特殊造型的設(shè)計“好手”。

方案曲面的擬合優(yōu)化

合肥萬達(dá)茂項目處于合肥濱湖新區(qū)中心位置，總建筑面積18.76萬平方米，建筑高度24米，局部30米。項目整體由外立面、地下室、室內(nèi)步行街、娛樂樓、電影樂園、水公園六部分業(yè)態(tài)組成。外立面造型仿書卷形式，平鋪展開，大跨度空間，整體結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)組成，所有業(yè)態(tài)包裹在這個鋼結(jié)構(gòu)空間內(nèi)，空間位置協(xié)調(diào)非常困難。

通常，外立面團隊為了快速表現(xiàn)方案的造型效果，并不會考慮造型的幾何實現(xiàn)細(xì)節(jié)，比如曲面連續(xù)性、曲面曲率突變等問題，但正是這些問題影響著著施工圖設(shè)計團隊進(jìn)一步建筑結(jié)構(gòu)乃至機電的選型方向，特別是空間定位、設(shè)計輪廓邊界的確定。所以，萬達(dá)茂項目外立面如何優(yōu)化成為難點。

合肥萬達(dá)茂項目其中一版方案的雨篷外立面，其總體的造型由兩個雙曲面構(gòu)成，并隨著曲面起伏，符合項目造型仿書卷的形式。但當(dāng)設(shè)計人員處理兩個外立面之間關(guān)系，以提資結(jié)構(gòu)輪廓圖給施工圖設(shè)計團隊時發(fā)現(xiàn)，兩個曲面中的連接處完全就不是連續(xù)的，中間有很大的間隙，設(shè)計師根本無從開展后續(xù)工作。最后經(jīng)過BIM團隊的工作，在保持原方案意圖的前提下，將方案曲面進(jìn)行了連續(xù)擬合，并提資了相關(guān)設(shè)計輪廓線給設(shè)計師，從而解決了難題。

設(shè)計師碰到的另外一個問題就是曲面曲率的優(yōu)化。方案造型不會考慮曲面曲率的均勻變化，很可能產(chǎn)生大的拐點，對后續(xù)設(shè)計乃至施工安裝都會造成困難，提高造價。水公園在做外立面設(shè)計時，曲面的曲率變化問題較大，最大曲率變化值為0.002，這樣的造型過于突兀，以致鋼結(jié)構(gòu)桿件必須定制彎曲形狀，極大增加了加工難度和費用。BIM團隊對原方案進(jìn)行了曲率優(yōu)化，將曲率的變化值控制在0.0001，使曲面變得平緩，更重要的是鋼結(jié)構(gòu)桿件可以以直線段進(jìn)行擬合拼裝，既符合造型要求，又有利于設(shè)計、加工、安裝。

外立面的分割優(yōu)化

合肥萬達(dá)茂整體由金屬面板和直立鎖邊包裹，面積巨大，成本占比很高，不同的分割形式?jīng)Q定著最終的拼裝嵌板取材和拼接方式。在外立面方案已定的情況下，分割嵌板越是規(guī)整，越是有利于板材加工、運輸及現(xiàn)場安裝。因此選擇一個合適的分割方案，對于整個外立面的設(shè)計、成本控制尤為重要。最初，外立面方案以幕墻曲面較大的邊緣輪廓按2412毫米等分，以等分點標(biāo)高的水平面分割幕墻曲面，得到鋁板短邊方向分割縫，鋁板長邊方向分割縫直接按1000毫米間距進(jìn)行垂直分割。這種方案的目的是保證水平縫每一根都是絕對水平的。但是經(jīng)過BIM團隊分析，相同標(biāo)高的鋁板曲面長邊弧線曲率相差較大，幕鋁板長邊長度相差較大，邊緣輪廓較大的一側(cè)鋁板長邊長度2412毫米左右，而邊緣輪廓較小一側(cè)鋁板長邊長度在2250～4500毫米之間分布，且鋁板長邊的尺寸無法人為控制，方案不可行。

于是，BIM團隊提出了新的方案：以幕墻曲面邊緣較小輪廓剖面上的四分點為參照點，對幕墻曲面兩側(cè)邊緣輪廓均按2412毫米進(jìn)行等分，并將兩側(cè)邊緣輪廓等分點進(jìn)行對應(yīng)，使得對應(yīng)的一組等分點在曲面上短程線近似水平。這種方案的好處是，既能保證側(cè)立面的水平分割縫近似于水平，同時又可以有效保證分格大小保持在一定的尺寸區(qū)域內(nèi)，有利于加工。新的方案由于短程線在曲面上的分布較為均勻，因此鋁板長邊尺寸較為統(tǒng)一，平均尺寸大小在2412毫米上下分布，最終解決了難題。

地下室管線綜合優(yōu)化

合肥萬達(dá)茂的地下室面積大，機房分布多，管線排布密集，走向復(fù)雜，而萬達(dá)對于設(shè)計的進(jìn)度要求很高，同時不斷地調(diào)整著方案，這無疑給設(shè)計團隊提出了一個嚴(yán)峻的考驗：如何在較短的一版方案內(nèi)快速完成功能設(shè)計，同時滿足指定的凈高要求？

BIM技術(shù)的使用提供了有效的解決方案。合肥萬達(dá)茂項目中，首先由設(shè)計團隊進(jìn)行方案設(shè)計，在第一時間確定機電水暖電專業(yè)的主要走向及初步管徑大小并提資給BIM團隊。BIM團隊結(jié)合已有的建筑結(jié)構(gòu)模型，可以方便地確定最不利凈高位置，然后進(jìn)行三維管線綜合設(shè)計。排布過程中，若出現(xiàn)設(shè)計不滿足的情況反提給設(shè)計團隊，由他們提出設(shè)計修改方案，并再次更改BIM模型，如此循環(huán)，直至排布出最優(yōu)化的管線布置位置，滿足苛刻的凈高要求。同時，在最終的管綜BIM模型中，可以自定義切出指定位置的剖面CAD圖紙，提資給設(shè)計師加快出圖進(jìn)度，大大提高效率。

合肥萬達(dá)茂地下室中由各專業(yè)管線綜合BIM整合模型，確定了以下47個剖面，所剖區(qū)域包含了公共走道（31個剖面）、卸貨區(qū)（2個剖面）、超市（2個剖面）及6個機房（12個剖面），其中，公共走道凈高要求2700毫米，卸貨區(qū)凈高要求3600毫米，超市凈高要求3700毫米，機房凈高要求2800毫米。經(jīng)管綜原則調(diào)整后，不能滿足公共走道的凈高要求有3個剖面，其余44個剖面均能滿足各自區(qū)域凈高要求。設(shè)計師在BIM成果之上，及時修改了設(shè)計方案，提交了施工圖，并避免了機電施工時的錯誤返工。