BIM设计在鞍山市体育中心游泳馆中的应用

2010-08-06黄传浩

土木建筑工程信息技术 2010年1期

关键词：体育中心游泳馆施工图

黄传浩

(中国建筑标准设计研究院,北京 100048)

1 项目概况

鞍山市体育中心设计立足鞍山的城市特色,发掘其地域文化,以“金镶玉”作为主题,将玻璃与钢结构巧妙地镶嵌在一起,使建筑既有钢铁的雄伟力量之美,又具有玉石温暖华丽之美。

图1 鞍山市体育中心建筑群

游泳馆是体育中心建筑群的一个重要部分,其造型元素与体育中心遥相呼应。游泳馆地下一层,地上最高三层,分别为地下机房层,1层,2层,3层,地下机房层主要作为水、暖、电设备用房。2层、3层主要为观众活动及贵宾看台区域,1层主要为运动员功能区、赛事管理区、场地运营区。

2 三维设计

本项目建筑结构主体采用混凝土和空间网架结构,整体造型为椭球体。看台部分为钢筋混凝土结构;屋顶罩棚采用钢结构,建筑结构需要钢结构部分与钢筋混凝土部分合二为一。空间结构形式的复杂性,为设计带来了挑战。

用传统的平面软件难以建构复杂的三维关系,平面的 2D线条大大局限了建筑师对三维空间的感受和分析。而且大量的绘图工作将挤占设计时间,难以保证高质量和高效率。因此通过比较和评估,该项目设计选用了 ArchiCAD软件。

图2 鞍山市体育中心游泳馆

图3 游泳馆三维模型

难得的是,ArchiCAD的工作方法完全符合建筑师的思维方式和工作习惯。使用 ArchiCAD建模与平面绘图软件的操作方法基本相同,事先设定好层高、墙厚、门窗、比例、尺寸,在平面图上进行绘制。绘制平面的同时,注意协调好 Z向的高度问题,分楼层建模,模型自然形成一个如图3的整体。

为了提高工作效率,我们充分利用了 ArchiCAD 12中文版中的中国模板,内含已经预设置好的 400多项常用的 3D构件、图库对象、2D线条、尺寸标记等,如图4所示。在建模和绘图时,直接选用,或对其进行微调,大量节约了元素设置的时间。

图4 直接运用建模与绘图元素的模板

图5 三维模型深入细化

随着设计的逐步深入,模型不断细化,某些特殊的构件,如图5中的网架,则需要与钢结构配合后,按照实际尺寸建立三维模型。之后的细化工作,主要是与各个专业的协调配合,确定房间大小、工艺流向、墙体、门窗定位、标注细化等工作。

3 施工图

图6 游泳馆的施工图设计

使用 ArchiCAD,在设计的任意阶段,随时都可以自动生成立面图、剖面图,甚至详图。整个模型实际上是一个中央数据库,所有的平立剖面图、详图都来自这个中央数据库。因此,只要在任意视窗里修改一个地方,其他所有的视窗都会自动发生修改。这就避免了以前经常出现的平立剖面图不符的情况。

施工图方面,作为三维软件,ArchiCAD“所见即所得”的优势非常明显:

1)立面、剖面自动生成,无错位遗漏;

2)墙剖节点利用剖面框架添加细节即可;

3)平面各层可叠影显示,对准墙体、洞口等;

4)设备专业配合走线,可在模型下直观模拟;

5)生成 VBE文件实时观看模型,方便快速。

本项目在施工图绘制过程中,发现了许多平面软件发现不了的碰撞交叉,如外装修和结构加强斜撑的交叉,暖通管道和网架空隙的碰撞等。这些问题都在设计阶段及时发现得以避免。

为了更生动的表现细部,除了常规的平立剖面图、详图外,还生成了 3D文档,便于施工方更清楚明白地施工。

图7 游泳馆的 3D模形

4 协同和协调

在数据交换和共享方面,Archi-CAD具有非常优秀的兼容性。

导入或导出 DWG文件时,我们使用 ArchiCAD 12中文版里预设置好的 DWG转换器,如图8所示。可以将图层、画笔、颜色、线型、字体等进行完美转换。

需要出渲染图时,我们可以在ArchiCAD里使用内置的 Lightworks渲染引擎直接渲染,也可以将 Archi-CAD模型输出为 3DS文件,交给效果图公司进行渲染。不仅节省了效果图公司二次建模的时间,而且确保了设计和渲染图的一致性。

本项目的钢结构网架部分,由钢结构设计人员提供三维数据,经一系列转换过程后,以 3ds格式导入 ArchiCAD。

图8 DWG转换器应用

图9 钢结构网架数据转换

图10 管道碰撞检查优化

对于其他的结构构件,在向结构工程师提资料时,我们在 ArchiCAD里将结构工程师需要的图层导出为 IFC格式,将 IFC文件导入相关的结构计算软件,如 Etabs、Tekla Xsteel里进行计算。计算完毕后,又将新的结构模型以 IFC格式导入 ArchiCAD,替换原来的结构构件,获得准确的三维模型。

除此之外,也可以将相关的结构图层以 DWG格式导出到 PKPM里,进行计算。再将 DWG文件导入ArchiCAD,使用“描绘＆参照”功能可以很容易地发现建筑图和结构图之间的不同。使用预设置的 DWG转换器,只有结构专业需要的三维构件和二维图形导出,避免了无关内容对结构工程师的干扰。

水暖电工程师可以使用ArchiCAD中的 MEP插件,对主要管道系统进行建模,进行碰撞检验,优化MEP系统。此外,也可以使用 DWG文件进行交流。

5 工作流

在优化工作流方面,ArchiCAD 12中文版为我们提供了很好的模板,符合中国设计院的工作模式和中国建筑师的工作习惯。这是我们能够从方案阶段,一直做到最后的施工图,整个设计过程全部使用 ArchiCAD软件的一个重要原因。

如图11所示,在浏览器的视图映射里,Archi-CAD 12中文版按照不同的设计阶段组织视图,将所有视图按照 5个目录组织:方案设计、初步设计、施工图设计、提资料、项目表单、统计计算。在不同的设计阶段,针对不同的需要,各个专业使用各自不同的视图集。每一个视图代表保存了图层组合、比例、画笔集等设置的视点。图层组合分为 4大类,建筑、结构、设备、专业综合,如图12所示。这些都是内置在 ArchiCAD 12中文版里的。当然我们也可以自行编辑设定。

这让我们的整个设计工作更加规范,各专业之间的协同也更加顺畅和方便。

图11 各专业协同设计的视图浏览

图12 协同设计中的各专业视图组织

6 虚拟浏览

在设计的任意阶段,我们可以在模型的任意位置、任意角度,查看模型外部,进入模型内部,推敲外部造型和内部空间。

我们只需简单的定义一系列相机,自动连成一个路径,就可以生成一个动画。这在以前,生成动画对于建筑师来说,几乎是不可能自己完成的。

现在,使用 ArchiCAD,我们不仅自己生成了动画,还生成了.mov格式的VR动画和 VR场景。可以用鼠标在 mov视频文件里随意旋转、缩放,观察建筑的内部空间和外部造型。

除此之外,更令人兴奋的是,使用 ArchiCAD的“虚拟建筑浏览器”插件,我们还生成了一个.exe格式的 VBE文件,将其交给客户和施工单位。这样,客户不需要安装任何软件,只要双击该 exe文件,就可以自由的在 3D模型里进行实时浏览、漫游、飞行,甚至可以对模型进行测量、平面图定位、查看构件信息、关闭或打开图层等操作。