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[BIM案例]BIM在大型复杂项目中的深度应用–南京禄口国际机场二期工程

来源: BIM中国网

现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司

现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司(简称“华东院”)是以建筑设计为主的现代科技型企业,隶属于上海现代建筑设计(集团)有限公司,是中国成立最早的、规模最大的综合性甲级建筑设计院之一,也是当今中国最具影响力的建筑设计研究院之一。

现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司创建于1952年,总部设在上海,设计项目遍及27个省市、16个国家和地区,完成工程设计及咨询2万余项,为不同行业和地区的客户提供优质满意的增值服务。该院完成了国家电力调度中心、中央组织部大楼、上海浦东国际机场一期及二期、上海铁路南站、中央电视台新址、国家图书馆二期、上海环球金融中心等一大批具有代表性的重大工程,并在上海世博园区建设和虹桥综合交通枢纽中心等重大工程设计中成绩显著,赢得了广泛赞誉。

案例:

南京禄口国际机场 二期航站楼

相关软件及解决方案:

Autodesk Revit Architecture

Autodesk Revit Structure

Autodesk Revit MEP

Autodesk Ecotect Analysis

Autodesk Navisworks

Autodesk 3ds Max

BIM技术使得建筑全生命周期的信息共享成为可能,并逐渐打破长期以来建筑行业存在的信息隔阂,对建筑行业的未来具有深远的意义。

——现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司

技术中心副主任 徐浩

从建筑模型到建筑信息模型,从建筑信息模型到建筑信息管理,BIM成为建筑行业可持续发展的催化剂和助推器。

——现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司

数字化建筑设计研究中心主任、南京机场BIM项目经理 耿跃云

BIM软件在整个项目过程当中发挥了重要的作用,而基于BIM的欧特克软件,如Autodesk Revit系列软件、Autodesk Navisworks、Autodesk 3ds Max均在项目中起到了重要作用,使得项目得以顺利进行。

——现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司

数字化建筑设计研究中心建筑师 南京机场BIM建筑师 陈顺

基于BIM的欧特克设计软件改变了建筑师以往的设计模式和思考方式,使得设计更加富有创意和可控性。

——现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司

数字化建筑设计研究中心建筑师 南京机场BIM建筑师 李远晟

案例正文:

南京禄口国际机场二期工程¬——BIM在大型复杂项目中的深度应用

项目简介

南京禄口国际机场位于南京市东南部,距市中心直线距离为35.8公里,为满足预测2020年航空业务量的要求,将建设二期工程,在现有跑道南侧间距2000米处建设长度为3600米、宽60米的第二跑道,飞行区等级指标为4F,新建T2旅客航站楼,面积约为26万平方米,满足年处理旅客1800万人次规模,与原有T1航站楼共同承担3000万人次吞吐量,工程预计总投资90亿元,计划2014年青奥会前投入使用,全面满足青奥会的运营需求,同时打造江苏省及南京市全新的门户形象。

 

 

案例-现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司-技术版

图1 南京禄口国际机场二期航站楼夜景效果图

南京是六朝古都、十朝都会,素有“虎踞龙盘”之称,“风从虎,云从龙”——新航站楼形体轻盈通透,充满张力,飘逸舒展的多曲面顶盖,如行云流水,气势非凡。金属屋盖采用“大跨度、小曲率、多变化”结构,国内首创。

 

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图2 南京禄口国际机场二期航站楼车道边效果图

 

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图3 南京禄口国际机场二期航站楼空侧立面效果图

项目的机遇与挑战

智慧机场——安全、便捷、高效

智慧机场示范项目

1、“大跨度、小曲率、大变化”的航站楼金属屋盖;

2、各种先进数字化建筑技术的载体;

3、将BIM与建筑物的安全、健康监测结合起来;

解决方案

基于BIM的可视化协同设计

利用Autodesk Revit系列BIM软件对南京禄口国际机场二期航站楼的建筑、结构和MEP进行模型构建,对设计图纸进行校核,并利用BIM模型与各专业设计师一起进行沟通,协调解决设计中的因为沟通不及时造成的设计碰撞问题,这不仅提高了设计的效率,而且提升了设计的品质。

 

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图4 南京禄口国际机场二期航站楼建筑模型 图5 南京禄口国际机场二期航站楼结构模型

 

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图6 南京禄口国际机场二期航站楼行李系统机电模型

基于BIM的屋面设计

南京禄口国际机场二期航站楼金属屋面采用“大跨度、小曲率、多变化”的结构形式,整体连续一气呵成,如行云流水气势非凡。主楼金属屋面由9个鼓包组成,从中间到两边逐渐递减,为多曲面形式。在屋面设计过程中,利用Grasshopper对机场屋面进行参数化找形,并将生成的模型与Tekla软件相结合来完成结构分析和计算,同时与Autodesk Ecotect软件对接,对屋面的性能进行分析,以保证机场屋面整体美观的同时满足设计需要考虑因素。然后借助Autodesk Revit软件将屋面模型导入Revit模型中,通过模型导出生成CAD图纸,辅助设计出图。最后利用Autodesk Navisworks软件的碰撞检查功能,对屋面钢结构、屋顶板块和室内吊顶以及其他专业之间进行设计校核。

 

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图7 屋面设计

基于BIM技术的参数化表皮划分

利用Grasshopper对机场的屋面进行参数化的找形,然后利用Rhino的投影功能将屋面三维模型投影到二维平面,再利用二维AutoCAD对屋面进行板块划分,然后再重新投影到屋面三维模型,最终完成对屋面表皮的划分。

 

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图8 屋面表皮划分

基于BIM技术的参数化设计程序

利用Grasshopper强大的参数化找形功能对屋面进行编程,对不确定条件进行参数设置,现代设计集团华东院通过对参数的调整达到对形体控制的目的,最终帮助设计师实现心中所想。

 

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图9 参数化设计程序

基于BIM技术的参数化屋面排水坡度分析

利用犀牛软件强大的参数化设计功能,对屋面进行取点,测试相邻两点之间的高差,从而确认两点间的斜率,最后得出排水的方向。通过对排水坡度参数的设置,很容易分析出屋面不满足的排水区域,然后再对屋面进行局部的调整,最终使得整个屋面达到排水的要求。

 

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图10屋面排水坡度分析

基于BIM模型——钢结构深化

首先利用Autodesk Revit Structure软件构建机场屋面的钢结构模型,然后利用Autodesk Navisworks软件的碰撞检查功能,对屋面钢结构、屋顶板块和室内吊顶以及其他专业模型进行设计校核,通过Autodesk Revit Structure软件的编辑功能,对不符合要求的结构构件进行修改,并对各构件的边界条件、结构荷载等进行结构参数设置,最后通过Autodesk Revit软件和结构分析软件Tekla相结合,对机场屋顶的结构进行分析、计算和深化,有效地利用BIM设计模型对施工深化进行控制,保证设计的合理性和美观性以及施工的可行性。

 

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图11钢结构深化模型-整体 图12钢结构深化模型-局部

基于BIM的设备材料统计

利用Autodesk Revit软件对屋面钢结构桁架进行模型构件,通过模型导出生成明细表,对屋面不同类型的构件进行材料统计,同时对设计进行校核。

 

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图13设备材料统计

基于BIM的辅助施工图出图

机场屋面的复杂性,传统的设计工具已经无法满足出图的需要,所以现代设计集团华东院首先利用Rhino对机场的屋面进行参数化找形,然后将模型导入到Autodesk Revit,利用Autodesk Revit导出生成二维CAD图纸,并在AutoCAD中进行加工,最终完成施工图出图。

 

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图14正立面图

 

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图15侧立面图 图16屋面控制点定位图

标识系统

利用Autodesk Revit和Sketchup相结合构建模型,利用Autodesk Navisworks的漫游功能,实时直观地反映机场室内标识系统的效果,与设计师进行沟通交流,通过反复修改,确定最终方案。

 

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图17标识系统效果图

室内空间设计

利用Autodesk Revit和Sketchup相结合构建模型,利用Autodesk Navisworks的漫游功能,直观地反映出机场室内空间和人物的对比关系,还可以利用Autodesk Navisworks的测量功能,直接测量出楼板与吊顶间的高度,与设计师进行沟通交流,汇报展示。

 

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图18室内空间效果图 图19室内空间效果图

室内吊顶方案比选

首先利用AutoCAD对屋面的投影面进行板块划分,再将划分完的线段导入到犀牛中,并投影到室内吊顶上,然后利用Autodesk Revit和Sketchup相结合构建模型,与设计师进行沟通交流,通过多方案的比选,确定最终方案。

 

 

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图20室内吊顶方案 图21室内吊顶方案

施工组织管理

南京禄口国际机场二期航站楼工程在施工开始阶段,就在每台塔吊的顶部装配监控设备,利用无线视频技术对施工现场进行二十四小时的实时监控,并将施工现场的建造情况与现代设计集团华东院的BIM模型进行对比,有效地控制施工顺序和施工误差。

 

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图22无线视频监控技术

现场变更和误差分析流程

为了更好地对施工的质量、进度和成本进行控制,明确施工各参建方的责任,现代设计集团华东院对施工现场的变更和误差进行分析和疏理,总结出了一套施工现场变更和误差分析流程,在南京禄口国际机场二期工程指挥部的大力推动和支持下,同时监理单位对整个流程进行控制和审核,以及各施工参建单位的认真落实和积极配合下,有效地控制了施工的质量,提高了施工的效率,减少了施工返工。

 

 

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图23现场变更流程图 图24现场误差分析流程图

设计校核与管线优化

利用Autodesk Revit系列软件构建模型,并导出NWC格式文件,通过Autodesk Navisworks软件进行漫游和碰撞检查,对不同专业的模型进行设计校核,对发现的问题进行标记,并提出修改意见,同时将碰撞报告反馈给各专业设计师,与设计师一起协调解决碰撞问题。

 

 

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图25碰撞报告-1 图26碰撞报告-2

 

 

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图27碰撞修改前后对比 图28碰撞修改前后对比

基于BIM的相关分析

利用BIM模型与各专业的分析软件相结合,对建筑物的可视度、高程、填挖高度、标高优化、结构稳定性、采光、通风、遮阳、火灾、人员疏散、二氧化碳含量、温度、烟气等进行分析模拟,以提高建筑的品质、安全性和合理性,使得建筑空间分配的更加合理、健康,而且还能够降低能耗、减轻环境影响,使得建筑与生态环境更加的和谐。

可视度分析

 

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图29可视度分析 图30塔楼视线图45-63m

 

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图31塔楼视线图70m 图32塔楼视线图80m

高程分析

 

高程分析

图33高程分析

填挖高度分析

 

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图34填挖高度分析

标高优化分析

 

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图35标高优化分析

结构分析

 

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图36屋面结构挠度分析 图37屋面结构大震弹塑性分析

 

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图38 Y形柱稳定分析

采光和通风模拟

 

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图39采光和通风模拟

灯光模拟

 

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图40灯光模拟

建筑遮阳模拟

 

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图41遮阳模拟

火灾模拟

 

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图42火灾模拟 图43火灾模拟

 

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图44火灾模拟

人员疏散模拟

 

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图45人员疏散模拟截图(火灾10秒) 图46人员疏散模拟截图(火灾20秒)

 

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图47人员疏散模拟截图(火灾30秒)

二氧化碳含量模拟

 

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图48二氧化碳含量模拟截图(火灾10秒) 图49二氧化碳含量模拟截图(火灾20秒)

温度模拟

 

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图50室内温度模拟截图(火灾10秒) 图51室内温度模拟截图(火灾20秒)

烟气模拟

 

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图52室内烟气模拟截图(火灾10秒) 图53室内烟气模拟截图(火灾20秒)

未来展望

随着信息技术的不断发展与创新,BIM平台的各项功能日益增加,专业软件也不断地增多,BIM渐渐地被越来越多的人所熟知和认同。

BIM的提出与发展,是对整个建筑行业技术的一次改革,是引领建筑行业信息技术走向更高层次的一项创新,同时也是对传统行业行为模式和管理方式的一种新的挑战。BIM是建筑行业信息技术发展的必然产物,因为BIM可以解决工程信息的创建、管理、共享与无损传递,可以使工程中单一的、离散的数据结构化、集成化,从而使得工程本身更加的精益化和智能化,所以BIM可以为建筑从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据。BIM必将在不久的将来成为建筑行业的主流力量,现代设计集团华东院也将需要加强对BIM专业知识和软件的学习,以便在日益发展的信息时代中不被淘汰。

来源:欧特克


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