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杭州G20主会场精装修工程BIM应用介绍

达索系统大土木工程BIM发展联盟2019-05-11 10:34:54




达索系统大土木工程BIM发展联盟




摘要:2016年G20峰会在杭州国际博览中心圆满落幕,浙江亚厦股份有限公司担纲核心区的施工重任。本工程核心区造型多变、工艺复杂、工期紧、交叉作业突出,总体设计及施工难度非常高,而G20主会场又是核心区的重难点。我司BIM团队利用3D激光扫描分析现场、参数化建模推敲形体、精细化设计对接加工等一系列的BIM技术手段,协助设计师与项目部完美完成此次任务,保证了G20主会场顺利完工。


关键字:3D激光扫描、逆向建模、参数化应用、加工对接


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项目BIM应用背景与目标

杭州国际博览中心作为浙江省重点项目与杭州地标性工程, 2016年G20会议在此召开,特殊的功能与紧张的工期导致项目施工难度非常大,而造型复杂工艺要求最高的G20主会场,就是其中最难的关键点。为了攻克这个难关,我司在项目尚未进场就开始筹备BIM技术的应用。公司给予充分的支持,由项目设计人员、施工人员与BIM中心人员成立了专门的小组,在项目设计深化与施工过程中深入应用BIM技术,提升项目的设计与施工水平,最终实现高质、高效、可控的整体目标。


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BIM具体应用介绍

2.1 BIM与3D激光扫描技术的配合应用

装饰工程是建设项目的最后一道工序,土建、钢结构、机电等施工质量与误差会对装饰设计与施工造成极大影响。在本项目中为消除这类问题,采用了3D激光扫描技术,使用国际先进的激光扫描仪,将已竣工的土建、钢结构进行扫描采集现场数据,然后逆向建模还原现场,接着与BIM设计模型进行比对,快速、直观、准确的发现施工错误与误差。



2.1.1 现场数据采集与逆向建模

项目一进场,我司就首先安排对现场已竣工的土建钢结构进行校核,根据以往项目经验,竣工的现场数据与设计数据对比或多或少都会有偏差。因此项目的特殊性,我司直接安排最先进的3D激光扫描仪进行现场扫描测绘,采集土建钢结构完整的竣工数据,然后对采集的点云数据进行处理与逆向建模,完整的在电脑中还原竣工现场三维数据模型。

现场测绘作业

主会场现场扫描数据成像

现场钢结构点云数据

 CATIA钢结构逆向建模



2.1.2 基于逆向模型的设计分析

有了现场数据后,本项目的装饰深化设计直接在与现场一致的逆向模型上展开。搭建完成的精装设计模型被安放到逆向现场模型中,发现了逆向的现场钢结构模型与施工图中的参照钢结构严重不符,导致设计的吊顶与现场钢结构模型冲突非常严重,整个吊顶几乎都嵌入了钢结构模型中,四个角的挑檐造型甚至超出了钢结构1米多,按照原设计的吊顶将完全无法施工安装。我方设计、施工人员经过紧急磋商寻找解决方案,由于项目工期太紧,已经无法再对钢结构进行调整,最终多方协商后确定依据现场钢结构去重新修改吊顶造型并适当降低高度。

CATIA逆向钢结构模型与吊顶冲突

依据现场钢结构调整设计模型


2.2 基于BIM的设计优化与深化 

BIM被公认为建筑工程行业的一次新的变革,直接三维设计与出图是设计行业的发展趋势。这一变革不仅仅是从技术层面改变,更重要的是整个流程的革新。本工程在设计深化阶段搭建了土建、钢结构、内装全专业BIM模型,以直观的三维场景全方位推敲,真正实现可视化设计,如空间关系、透视效果、门窗等复杂造型优化等,所见即所得,让设计师做出最优的决策。



2.2.1可视化方案比选

由于影响最大的北面两个挑檐檐角高度必须降低一米多,项目主设非常担心影响整体效果。于是我方BIM团队利用参数化建模技术多次针对吊顶曲面形状进行调整,经过数轮方案对比,最终放弃北高南低的方案,确定四个檐角一起降低,然后通过增加吊顶曲度,在保证净空高度前提下,做到几乎不影响整体视觉效果,此方案得到了项目主设与业主的一致认可。

吊顶表皮曲线造型进行调整

不同弧度的吊顶造型对比选择

吊顶最终方案

吊顶现场实拍照片



2.2.2精细化深化与优化

BIM设计流程能够让多个设计师在同一个模型载体中工作,相关专业的信息也全部汇集进模型,多专业之间协调更直接更流畅,设计师之间沟通也更顺畅,少走了很多设计弯路,把工程设计人员从不断的改图中解放出来,能够把更多的时间和精力放在方案优化、改进和复核上,实现精细化设计。

原窗造型 

优化后窗造型

现场实拍窗造型


主会场的中式挑檐设计共有四根大梁,原设计方案为600宽900高弧形梁,但项目主设在BIM深化模型中发现大梁过于凸显,于是我方在BIM整体模型中创建不同大小的角梁方案进行效果对比,最后经过几次讨论与调整,最终确定改为600宽600高的角梁,另外斗拱设计也有针对性的进行了调整。

原方案600x900角梁效果

最终方案600x600角梁效果

原角梁与斗拱方案

优化后角梁与斗拱方案

角梁与斗拱现场实拍照片


2.3 参数化应用于加工对接 

BIM设计流程还是实现工业化设计的捷径,我们在设计过程中就把施工与加工的影响因素考虑进去,深化BIM模型直至加工精度,并提取加工数据信息,直接与加工对接。G20主会场项目,弧形吊顶的共有352根大小弧线不一的椽子,一旦吊顶曲面形状有点微调,所有椽子的数据也要跟着调整。由于现场钢结构与设计所参照钢结构不符,在施工深化阶段吊顶曲面的方案仍需找型调整对比,方案对比时需要多个不同的详细方案,而一旦确定了方案又要立刻提取出加工数据。传统设计方法根本无法满足这种精度与节奏,于是我们采用先进的参数化设计软件CATIA进行设计,主要步骤如下:


1) 制定吊顶上表面曲面方案

2) 确定椽子与角梁截面

3) 椽子与角梁通过参数与曲面进行约束

4) 椽子与角梁利用参数驱动随形变化自动排布生成吊顶

5) 每一根椽子与角梁的三维模型直接剖切出图

6) 到CAD中标注完毕提给加工厂商进行加工


用此参数化设计方法,只要吊顶曲面方案调整确定,椽子的加工数据就可以快速输出,大大提升设计与加工的衔接效率与准确性。在本项目工期如此短促方案又反复调整的情况下,不用参数化设计完全不可能实现的。

确定曲面造型 

椽子根据曲面自动排布生成吊顶

加工深度的参数化模型

模型直接切出加工图纸


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结语

本项目我司投入了最先进的技术与最高端的人才,在采集了完备的现场数据的前提下,进行精细化设计、参数化设计,并基于BIM模型提供建筑形体系数、概预算数据、合理可行的加工图。正是有此先进技术的支撑与有力执行保证,各国领导友人才能置身此飞檐之下,欣赏着中国风情与江南特色,共商国是。

近年来BIM在中国的发展很快,借助2008年北京奥运会与2010年上海世博会的契机,在中国开始大范围推广应用。建筑装饰行业BIM应用起步相对较晚,此次恰逢G20盛会,有G20主会场这样的高端项目,必将促进建筑装饰行业BIM的大发展。


论文类

[1] 黄白.  关于当前我国建筑装饰行业BIM发展的若干认识[N]. 中华建筑报. 2015 (008)

[2] 张玉平. 浅论BIM的建筑装饰装修工程运用与发展[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013(24).

[3] 吕芳,韦巍,杨家跃.  上海现代工程咨询有限公司借助BIM快速提升项目总控能力[A]. BIM与工程建设信息化——第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C]. 2011


个人简介

浙江亚厦装饰股份有限公司  

卢志宏



职务: 

现任:浙江亚厦装饰股份有限公司  BIM中心总经理

        中国图学学会BIM专委会委员

        中装协内装、幕墙BIM标准副主编

        浙江省BIM标准编委会委员

 历任:Gehry technology高级顾问、技术经理、技术总监

          达索系统大中华区建筑工程行业顾问


2003年毕业于华中科技大学材料学院,从事BIM技术应用、研究、推广工作十余年,工作期间曾分别主持并参与了国内外多个公共建筑的BIM咨询和实施工作,并在工作中积累了丰富的BIM应用经验,熟悉BIM技术在设计、施工、运维等各阶段的价值和运作管理模式。


主要参与项目:

杭州G20主会场 (2015-2016)             

南京青奥中心会议酒店 (2016)          

江苏大剧院(2015-2016)        

连云港新世界文化城文化活动中心(2015)                      

上海迪士尼(2013-2016)

乌鲁木齐国际公铁联运汽车客运站(2014-2015)

亚厦总部大楼 (2014-2016)

诺华(上海)研发中心(2012)

上海尚嘉中心 (2012)

北京建筑工程学院新校区图书馆(2011)             

北京银河SOHO(2011)

哈尔滨歌剧院(2011)

马来西亚Kuala Lumpur City Centre 项目(2010)

首尔东大门设计广场(2009)

上海陆家嘴金融中心Ⅱ期(2008-2011)                         

广州太古汇(2005-2008)


关于达索系统大土木工程BIM技术推进联盟

达索系统联合长江勘测规划设计研究院、黄河水利委员会黄河勘测规划设计有限公司、中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司、贵阳勘测设计研究院有限公司及西北勘测设计研究院有限公司共同发起成立了“达索系统大土木工程BIM技术推进联盟”。联盟在知识经验上,共享先进技术达成各自生产力的共同成长;在管理上,推进先进技术对管理方式进行创新。

关注:达索系统大土木工程BIM技术推进联盟

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