BIM技术在异形建筑设计中的优势探讨——以海南文昌月亮湾酒店为例

李　卓　俞　侃　龙黎霞

(上海陆道工程设计管理股份有限公司，上海　200333)



BIM技术在异形建筑设计中的优势探讨
——以海南文昌月亮湾酒店为例

李卓俞侃龙黎霞

(上海陆道工程设计管理股份有限公司，上海200333)

本文回顾了海南文昌月亮湾酒店的建筑方案设计过程，以相对复杂的异形建筑设计为研究对象，探讨如何应用BIM技术突破原有二维设计方式局限，在精准、高效的三维技术帮助下，优化设计工作流程和各专业协同，获得对项目进度、质量和成本的更好把控。在介绍BIM技术辅助设计心得体会的同时，反思现阶段设计院推行BIM过程中遇到的实际困难，探寻解决之道。

BIM技术； 异形建筑； 推行困难

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.05

1　引言

工程建设行业信息化技术是未来大趋势，不仅仅意味着建筑行业内的技术革命，更上升到国家战略层面。根据住建部意见：“到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。”[1]这一战略对设计、管理、生产、施工全产业链转型升级提出严峻考验，各相关企业必须告别粗放型、高增长时代，面对行业周期下行的“新常态”寻求突破点。而BIM被认为“是建筑全生命期的纽带和建筑行业发展、提升的助力，是推动建筑行业转型升级的必然方向。”[2]陆道工程设计管理股份有限公司在国内率先采用建筑信息模型(BIM)设计，将BIM上升至企业生存的技术核心层面，专注于BIM与设计一体化。在企业内部成立“BIM设计中心”，确保为项目提供可持续的服务支持。本公司已在中国金融信息中心、世茂北外滩总部大厦、河南郑州亚新广场、山东济宁第一医院、上海思言小学、上海松江纳米魔幻城公寓等20多个重点项目中应用BIM技术，从企业层面在BIM技术的推广方面进行了不懈探索，为设计阶段的提质增效积累了经验。

“BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。”[3]BIM的这些特点对于建筑造型规则、平立面较为标准、结构体系简明的工程项目具有明显优势，体现在建模更加迅速、修改直观即时、出图便捷。而海南文昌月亮湾酒店属于曲线不规则造型，功能相对复杂。本文将结合该实际项目，探讨如何通过BIM可视化信息模型，提高各参与方的参与度，解决复杂形体、协同设计、精细化设计等方面的问题，利用BIM更好地协助甲方对设计决策发挥作用。

2　BIM技术在月亮湾酒店的应用

2.1总体设计

图1　海南月亮湾总平面图

月亮湾酒店位于海南文昌，东临浩瀚南海，西靠昌洒镇，南接铜鼓岭月亮湾。基地总面积90 933m2，本项目为五星级酒店，建筑面积34 500m2(图1)。共设客房标准间258间。酒店建筑坐落在两个不同标高的台地上，地上12层，地下2层。建筑总高度66.6m。方案设计充分挖掘“月亮”元素，并结合海岛、爱情等浪漫主题，确定了倾斜式月牙形方案，使酒店成为环境中的标志性景观。这也成为该项目最大的设计亮点与难点(图2)。

图2　概念方案阶段效果图

月亮湾酒店月牙异型形体，没有标准层，其屋面定位、功能布局、流线设计、消防疏散相当复杂。在概念设计阶段，使用的是CAD、Sketchup、3DMax等常规软件。为了更好地满足业主要求，做到快速反应，从方案设计阶段开始，我们使用了信息互相关联的Revit作为辅助工具。整体设计需要综合权衡建筑平面、立面造型、结构体系、机电设备等各种因素，不能也无法如传统模式一样——平面布局与立面外皮分开设计、各专业依序分别进行。这个项目对前期控制、流程安排、协同作业提出了很高要求。尤其重要的一点是，该项目由于业主的项目定位、投资控制发生变化，方案进行了多次调整，这其间，BIM辅助设计技术的应用发挥了重要作用(图3)。

图3　方案调整后效果图

2.2平面及交通设计

在平面设计中，为增加客房数采用了双边客房。由于平面呈放射状，在满足最小处面宽的情况下，经过推敲，决定采用“单跨2+3”模式，即面海处设置2间，背海处设置3间。这种处理方式不但让客房数量大幅增加，同时也使扇形房间对住客的体验影响降到最小(图4)。

依据高层酒店疏散距离规范，各层尽端客房按15m控制。月亮湾退台式的建筑主体不可避免地会增加楼梯数量及交通面积。通过Revit辅助，垂直交通上下对应、将交通核减至最少、，可以迅速判断每层客房的疏散距离是否满足规范要求(图5、6)。

图4　客房单元平面图

图5　四层客房平面图图

图6　垂直交通示意图

2.3立面设计及屋顶设计

月亮湾酒店立面设计为现代简洁风格，凸出横向线条，公共部分以玻璃幕墙为主，客房部分也无多余附加，面海客房景观浴缸处为落地玻璃，可使酒店更好地融入环境(图7)。

图7　月亮湾酒店东立面图

月亮造型的屋顶是该酒店的标志特色，屋脊及屋檐的空间定位为工作重点。如果该应用传统工作模式，各类视图互相割裂，建筑师很难保证图纸信息的吻合性，而且立、剖面需要重新绘制，繁琐、低效，无法保证设计精度和效率。而在REVIT建模过程中，屋顶设计高程点的逻辑关系尝试过几套函数方案比选，包括等差数列、抛物线等，但设置完以后造型都不太理想。最后通过逆向思维，脱离月牙造型，把屋顶想象成空间弧线，然后以柱网交点取得高程点数值。在Revit中可应用“楼板修改子图元”功能为每一个点定义高程。由于Revit信息相互关联，在三维、平、立、剖各类视图中均可实时查看屋顶修改的变化情况，为弧线方案比选提供了极大的便利(图8)。

2.4结构专业的密切配合

本项目设计中，结构专业一开始就介入到建模过程中。海南文昌抗震设防烈度为8度，且为台风登陆地区，基本风压0.85kN·m-12。酒店为不规则弧形、展开面宽近200m，抗震、抗风存在难度，这给结构计算带来一定挑战。根据结构师建议，在弧长1/3的位置挖空，一方面可使走道更加通透，增加通风效果，另一方面成为超长结构的变形缝处理。这样，结构总长度分为3个区段设抗震缝断开，低区为框架结构； 中区和高区为框剪结构； 屋面为轻钢结构。整体以地下室顶板作为结构嵌固端，基础形式采用桩筏基础，确保了结构合理性与安全性(图9)。

图8　月亮造型屋面建模示意图

图9　月亮湾酒店剖面图

2.5机电专业的多次调整

本项目最初方案采用中央空调系统，冷源来自地下二层冷冻机房的制冷机组，冷却塔设置在主楼屋顶。热源来自地下一层锅炉房内的全预混真空热水机组。客房区采用四管制空调水系统，可同时制冷供热。后来应甲方控制成本的要求，取消室内游泳池、取消地下室冷冻机房、中央空调系统改为VRV系统，我方相应地进行了平面和立面上的调整。在BIM的帮助下做到了快速应对(图10)。

图10　客房VRV空调图

3　BIM在异形建筑设计中的优势体现

如果说BIM在建模方面具有可视化的精确、直观优势，其更鲜明的优势是体现在设计修改、协同作业方面。而且，在与甲方沟通过程中，BIM模型的所见即所得、工程量自动统计功能得到甲方的高度认可，对其有效、快速决策起到了很好作用。

3.1直观精确，三维可视

图纸可快速、清晰表达，立剖面图自动生成，只需简单添加标注即可使用。房间自带颜色信息，并跟随房间名称变化而变化，通过颜色可清晰表达设计意图、平面分区等内容，并且完全省略了传统Photoshop填色工序，效率倍增。利用REVIT模型生成漫游动画，帮助业主直观把握整体造型。还跳过3DMAX建模环节，将FBX格式模型提供给效果图公司进行后期渲染。让模型公司建立精确的沙盘模型，都有效节约了成本和时间(图11)。

图11　沙盘模型

3.2信息关联，一改全改

海南月亮湾项目为非线性造型、空间复杂，二维技术几乎无法准确定位成型。而且CAD平立剖等图纸互相分离，无法应对多次反复的修改，不可避免地产生各种错漏碰缺。在REVIT模型中，所见即所得，信息关联，一改全改，极大地节省了人力与时间成本。我们配合甲方要求进行了多次修改调整，如：宴会厅由原来的800m2缩到400m2、减少休闲娱乐区面积、压缩后勤区域面积、调整地下车库位置、调整客房总数……如果没有REVIT辅助设计的话，其修改难度、时间成本是设计公司难以想象更难以承受的(图12)。

图12　地下二层平面图前后方案调整对比

3.3数据自动统计

BIM技术不仅可通过三维协同平台进行设计与模型建构，还可以便捷地获得精确的技术经济指标、工程量等指标。Revit模型中每层平面边界发生变化后，明细表中也会自动调整数值，极大地方便了建筑师、业主控制建筑规模和成本。后期还可以生成材料用量表，衔接概预算专业，增强概预算可信度。

3.4多专业、多软件协同

由于Revit模型空间直观可视，建筑建模与结构建模同时进行，可以随时观察曲线、三角形空间的高度是否满足使用要求。最后以Naviswork软件对总装模型进行了漫游、动画模拟、碰撞检查等分析。方便各专业开展性能分析和审阅，对建筑方案进行优化，平衡合理性与造价，协助业主进行决策。

4　BIM推行中的困扰

尽管公司BIM设计中心成立之初试图“以BIM全专业施工图设计(建筑、结构、给排水、暖通、电气)为目标”并致力于实现这一目标，在提升效率、减少错误率、加强设计质量方面取得明显进展，但总体而言，摸索过程中也遇到诸多困扰。

4.1本土化标准不成熟

二维CAD尚存在标准不统一问题，三维BIM的标准牵扯面更为繁杂。线型粗细、文字大小，尤其是族数量匮乏、制作繁复、工作量极大。现行BIM技术软件能力有限、不同功能成熟度不同，各专业、上下游之间的数据传递不全，即使本企业内的技术人员也存在协调难度。

4.2施工图深度和精度不足

受软件性能限制，异形建筑用Revit尚难以独立完成施工图设计。如对异形建筑节点而言，虽然可通过剖切三维模型获得精确的结构、建筑尺寸，但还需要辅以二维绘图修正来补充表现构造特征。因此，在施工图编制深度、节点详图精度方面直接影响出图效率。

4.3工作流程转变加大前期工作量

BIM设计思维在一定程度上突破了以往的设计流程，许多后端工作必须前置。如结构梁柱规格、机电管线位置、高度等，甚至在方案阶段就要统筹考虑。但由于部门分割、利益不明，存在组织协调上的难度。

4.4人才、组织和制度层面的困扰

一方面是设计周期短、业主频繁修改、公司追求利益，一方面是BIM投入成本较高，软硬件要求高、了解BIM全流程的技术人员匮乏，而业主虽然能意识到BIM的好处，但一般只把BIM当做辅助性成果，并不愿意为BIM花钱买单。从公司层面来说，完成任务、保证产值是第一位的，目前设计收费标准与设计分配机制混乱而滞后。投资BIM短期难见效益，势必造成BIM推行举步维艰。

因此，人才匮乏、标准不成熟、制度不配套、组织难协调，这几点成为BIM在设计院普及推广的最大阻力，有业内设计师指出：“BIM在国内的规模化推进依旧困难，与国外先进水平的差距有进一步扩大的趋势。”[4]BIM的发展从近期看不容乐观，

5　结语

在建筑行业全产业链中，设计是龙头。长期以来，中国建筑行业参与各方互相割裂，设计环节中各专业也互相脱节，造成效率低下、频繁变更、质量不高、浪费严重等现象，BIM技术在中国的强力性推行和指导性标准标志着市场日趋理性、规范。上海市要求从2017年起，投资额1亿元以上或单体建筑面积2万m2以上的政府投资工程、大型公共建筑、市重大工程等工程，全面实现设计、施工阶段BIM技术应用[5]。BIM技术已经成为设计院必须逾越的一道门槛，当今，投资BIM已不是企业的可选项，而是必选项。

面对行业大趋势和BIM推进的实际困难，专家给出“聚合信息，为我所用”[6]的思路。海南文昌月亮湾酒店的BIM应用正符合这一思路，从解决局部问题到整合相关资源，以务实的方法增进项目落地性。市场需求决定了设计院的发展走向，政府推广带给设计院转型的外部驱动。作为设计师和领导层，从传统设计走向BIM，从白转蓝、无纸化设计、三维审图到数字化交付，需要在技术、理念和机制上逐渐转变适应，主动迎接挑战。风物长宜放眼量，BIM对于设计公司的技术转型、竞争力升级，具有不可忽视的重要意义。

[1]住房城乡建设部.关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知[S].2015.

[2]李文娟.BIM—建筑行业转型升级的必然方向.工程建设标准化[J].2015(10)：12.

[3]王东，毛亮.BIM 在非线性建筑设计中的应用[J].数字技术与应用.2013(12)：173.

[4]吴吉明.建筑信息模型系统(BIM)的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技术.2011，3(3)：46-52.

[5]上海市城乡建设和管理委员会.关于在本市推进建筑信息模型技术应用指导意见的通知[沪府办发(2014)58号].2014.

[6]黄强.论BIM[M].2016.中国建筑工业出版社.

Superiorities of BIM Technology in Irregular-shaped Architecture Design——A Case Study of Moonbay Hotel in Wenchang，Hainan

Li Zhuo，Yu Kan， Long Lixia

(DAOEngineeringDesign&ManagementCo.，Ltd.，Shanghai200333，China)

This article reviewes the design of Moonbay Hotel in Wenchang, Hainan.Using a relatively complex irregular-shaped architecture as an example，it is reported here the experience of application of BIM technology to overcome limitations of the original 2D design and to optimize the design work and coordination of all specialties.With assistance of accurate and highly effective 3D technology，it is possible to achieve better management on project schedule，quality and cost.The excise aims at finding solutions to the difficult problems when applying BIM technology in institutes.

BIM Technology; Irregular-shaped Architecture; Difficulties in Popularization

李卓 (1969-)，女，硕士，一级注册建筑师、注册规划师。主要研究方向：建筑设计、旅游规划、BIM技术应用；
俞侃(1984-)，男，硕士。主要研究方向：建筑设计、建筑智能化、BIM技术研发；
龙黎霞(1977-)，女，硕士。主要研究方向：建筑设计、项目管理、BIM技术应用。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0027-06