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BIM视点|BIM技术在上海世博会博物馆项目上的应用

2019-1-11 09:05| 查看: 99| 评论: 0|来自: 铁路BIM联盟

  上海有一个很特殊的博物馆——上海世博会博物馆。它是世界范围内唯一关于世博会的博物馆,向大家展示1851年以来世博会历史及2010年以后各届世博会的情况,并为与世博会相关的文化交流提供平台。2017年,上海世博会博物馆正式对外开放。
  世博会博物馆位于上海世博会文化博览区,总建筑面积46550平方米。它南邻南外滩河滨公园,北为龙华东路城市次干道。

上海世博会博物馆
  世博会博物馆设计项目无论在管理还是技术层面都有很大的难度。

  管理难度:项目坐落于中心城区,施工时间及场地受限,参与单位多达30家,业主、施工、设计办公场所不同,管理、协调成本高。
  技术难度:“欢庆之云”造型独特,为空间三维扭曲网壳结构,杆件和节点数量多,设计深化难度大;
  杆件为箱型,截面切割变化无统一规格,加工难度大;结构整体跨度大,杆件、节点、焊缝多,施工难度大。

  BIM协同管理平台能让以上难题迎刃而解
  世博会博物馆是上海市实施BIM技术管理试点样板示范工程,该项目利用协同管理平台,对整个项目应用全过程中的模型、图纸、文档、流程进行管理,在设计、施工、运维阶段实现了全生命周期BIM应用。

  BIM组织
  BIM应用目标

  设计阶段:
  各阶段建模;
  *通过模型进行光照、风环境、热环境、火灾烟气模拟等性能化分析,提高设计效率;
  *通过多专业综合管线碰撞,优化设计阶段的管线排布;
  *通过三维模拟,提高业主决策效率。

  施工阶段:
  *在设计模型基础上进行钢结构、幕墙、机电的深化,调整模型可实施性;
  *通过场地布置模拟,快速制定施工组织方案;
  *通过施工过程BIM量价的动态数据,为造价控制提供决策依据。

  三维协同管理平台开发:
  能支持PC端和移动端,提供项目管理效率。

户外庭院
  实施方案
  项目实施前:制定完整方案,包括建模深度标准、文档及构件编码标准、协同平台使用手册、算量建模规范。
  设计阶段:
  采用Revit建立建筑、结构、机电模型;
  采用Rhino+grasshopper进行异形曲面参数化设计。

  施工阶段:
  进行二次结构与机电专业深化,根据安装工艺添加保温层、法兰,形成施工模型;
  采用Tekla进行节点深化并出图,模型加工预制,做正向三维设计施工。

  竣工阶段:
  添加设备属性、说明手册,满足系统需求。

  运维阶段:
  将竣工模型进行轻量化、构建化,利用数据库进行数据管理,进一步完善模型信息。

  团队组织
  项目由业主主导,由BIM总包对各BIM应用团队进行管理。由专家组对项目各阶段进行质量把控。BIM应用团队来自项目设计、施工单位,通过三维协同平台进行协同,有效保证数据的及时性和唯一性。

组织架构
  BIM应用环境
  世博会博物馆项目有132项BIM应用,在其中挑选有价值的应用点深入实施。每个应用完成后,通过平台将模型文件流转,各参与方进行自检并交至下游工作组。在设计、竣工等关键阶段,由专家组进行指导、验收。
  项目涉及软件众多,建模类软件有Revit及Tekla;协同平台在Bentley ProjectWise基础上进行二次开发,并在业主方、施工现场、设计院设服务器,以满足管理需要。

软硬件配置
  设计阶段应用
  构建云方案模型,对方案进行研究比选,确定形态,为后续方案深化提供依据。
  通过手绘、物理模型、拼贴等方式勾勒方案原型,利用Rhino构建云厅轮廓,借助Grasshopper进行参数化形体构建并进行规整化板块处理。本工程云单体结构为复杂曲面单层网格,在建筑底部以3条云柱扭转,逐级上升,其中24~26m包含大面积功能用房,在表现曲线造型同时,应采用参数化对云形体进行控制。

参数化云厅
  采用Grasshopper插件设计、优化“欢庆之云”幕墙,使幕墙面积减少5%。
  模型完成后,利用软件进行性能化分析,提高设计效率。

性能分析
  施工阶段应用
  项目确定钢结构为BIM应用点,施工团队在常规钢结构深化设计软件基础上,以BIM平台为基础,以设计、加工、安装技术数据为支撑,多专业协同,实现深化设计与原设计、工厂制作、现场施工数据无缝对接。

  基本深化流程
  根据结构安全性要求和建筑功能性要求,对各节点、杆件进行深化设计,并依次进行结构计算复核和各类建筑性能综合测试,包括安全、美观、通风、采光等因素综合考量,最终完成可施工的精细化模型。

复杂优美的内部结构
  深化设计中的典型部位
  云腿部分杆件截面及交汇节点优化:
  利用Tekla平台可视化及参数化优点,通过对多杆交汇处作特殊处理达到合理连接且结构轻盈。复杂的杆件加铸钢节点的形式,大幅减少了铸件使用,使施工工期和工程质量得到保证。

多杆交汇节点
  24m钢平台处结构优化:
  24m钢平台处结构形态突变,网格外扩角度增大,部分平台与网格碰撞。设计团队借助BIM模型,调整平台结构标高,根据云网格实际空间位置调整平台构件布置,采用异形截面、铸件、锻件共用模式,合理解决网格面突变矛盾。

优化后24m平台效果
  屋盖网壳系统深化:
  该系统空间多杆交汇、节点众多。采用多杆空间交汇节点,BIM软件辅助设计,使用机器人加工,实现生产过程的标准化、智能化,提高加工效率和精确度。

空间多杆交汇节点示意及成品
  深化成果及应用
  充分发挥BIM模型优势,对原结构进行调整优化,并进行一系列深化应用:
  *辅助钢结构构件加工及相关数据输出
  *辅助现场安装相关数据输出

云结果模型参数导出
  运维阶段及协同管理平台应用
  运维阶段应用
  *根据业主要求,定制化开发运维平台。平台具有空间管理功能:
  *实现二维图纸与三维模型联动,快速查找定位、显示空间体积等属性
  *实现物品智能模拟搬运,计算最优路径
  *设备结构化数据管理
  *提供标准开发的接口,将视频监控、楼宇控制系统、门禁接入平台统一监管

搬运管理
  协同管理平台应用
  数据管理:对现有图纸、模型、图片进行管理,并支持轻量化模型、图纸的预览和批注。
  编码体系:对文档统一编码及版本管理,保证数据唯一性和准确性。
  权限及流程:不同参与方拥有不同权限,既满足协同工作要求,又保证数据安全。
  移动应用:实现流程、数据存储、模型浏览等在移动端的应用,提高平台便捷性。
  BIM技术在上海世博会博物馆项目的设计应用、施工深化应用、算量应用、协同平台中发挥了巨大作用,尤其是该项目以项目管理公司为BIM总包方,有效遏制了BIM应用双轨制现状,对设计、施工方的约束管理有效加强,同时提高了钢结构等深化设计的准确性和可阅读性,可作为我国铁路行业的BIM全生命周期应用的优秀参考案例。

参考文献:陈军. 上海世博会博物馆全生命周期BIM应用.

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