葛清：上海中心大廈運用BIM信息技術進行精益化管理的研究

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　一座偉大的建筑已經拔地而起，它吸引著世人的眼球，它是中國人的驕傲，它就是位于中國上海小陸家嘴核心區(qū)的上海中心大廈。它是宏偉的，其主體建筑結構高度580米，總高度632米，總建筑面積57.4萬平方米(包括地上建筑面積38萬平方米)，建成后的上海中心大廈與金茂大廈、環(huán)球金融中心等組成和諧的超高層建筑群;它是綠色的，在建筑設計和運營階段以綠色建筑為目標，已成為國內第一個在建筑全生命周期內滿足中國綠色建筑三星級和美國LEED綠色建筑體系高級別認證要求的超高層建筑;它是現(xiàn)代的，上海中心大廈具有國際標準的24小時甲級辦公環(huán)境，超五星級酒店和配套設施以及集觀光、購物、娛樂、餐飲、休閑功能于一體的商業(yè)文化城和特色的會議設施;它是經典的，上海中心大廈將在優(yōu)化城市規(guī)劃、完善城市空間、提升上海金融中心綜合配套功能、促進現(xiàn)代服務業(yè)集聚等方面發(fā)揮重要作用，并成為上海標志性建筑和上海金融服務業(yè)的重要載體。

　　借BIM智慧，突破經典

　　632米的總高度對于中國來講的確是一個非常巨大的挑戰(zhàn)。那么，在設計方面針對于體量和形態(tài)應該從哪些方面入手，又該作怎樣的思考?這是設計單位所必須要考慮的問題。作為建筑設計和施工圖設計的指定單位——Gensler和同濟建筑設計研究院(集團)有限公司，更多的想從科技角度去詮釋其建筑理念，從而更好地把握經典建筑的核心。在這里，BIM的智慧優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。

　　上海中心大廈的設計靈感溯源于歷史和未來，旨在將歷史與未來有機結合在一起。旋轉的形式，似中國的水墨畫，簡單立體而一氣呵成，同時也表達出對未來的思考。旋轉是一個萬物形成的本源，這個形態(tài)連接了時空、超越了時空，它是未來的一種形態(tài)。這樣一個既簡單又復雜的超高層建筑，最大挑戰(zhàn)就是風阻問題，而這樣的旋轉又恰恰在借力打力，與比較規(guī)則的樓體相比，可減少大約32%的風阻，同自然形成了和諧的關系。

　　不難看出，這樣的外形對于建筑功能與施工建造都是有一定的影響的，“我們利用BIM進行了突破性的處理，采用了雙層表皮的概念：內層表皮是非常規(guī)律的幾何形狀，外層表皮采取旋轉的方式。” Gensler上海辦公室的資深設計師彭武說，“BIM平臺在這里起到了很大的作用，建筑的外形完全是基于數(shù)字化平臺來實現(xiàn)的，傳統(tǒng)的二維平臺根本無法滿足異型建筑各個細部的銜接，尤其是對于這種超級體量的建筑來說，更是難上加難，而BIM在設計階段的參數(shù)化運用，完美地解決了這個復雜的幾何問題。”

　　Gensler副總裁、亞洲區(qū)設計總監(jiān)夏軍作為上海中心大廈項目設計總負責人，在整個設計進程與協(xié)調的過程中也充分利用BIM解決了項目本身很多挑戰(zhàn)性的課題。從設計角度來看，幕墻就是其中之一。旋轉的形態(tài)決定其結構與幕墻玻璃必須輕盈，懸掛在整個樓體的外側，不直接同樓板發(fā)生關聯(lián)，用直面的玻璃做成雙曲面的空間形態(tài)，在視覺效果實現(xiàn)的同時，考慮可建造性。BIM在這里幫助設計師完成了精確的定位，并把這種定位放到BIM平臺上，讓所有專業(yè)來共享這個計算和設計帶來的成果，幫助其選擇一個比較好的幕墻設計方案。

　　BIM在整個設計的過程中扮演了一個非常重要的角色，除建筑設計外，還為施工圖設計提供了很多的益處。同濟大學建筑設計研究院項目經營部副主任陳繼良說：“BIM是施工圖設計很好的幫助者。”

　　對于異型建筑來說，用通常的設計手段是無法準確定位這些異型的點的。而且，上海中心大廈這個建筑又非常復雜，尤其是設備層和避難層，由于結構的原因，有很多桿件穿插在設備層中間，通過二維設計基本上是沒有辦法解決這個設計難題的，所以就運用BIM通過三維設計完成了整個設備層的設計工作，有效地避免了桿件之間的相互碰撞。陳繼良介紹到，上海中心大廈項目是以AutoCAD為主進行出圖，以Autodesk Revit軟件為建模基本手段，并使用Autodesk Navisworks和Autodesk Ecotect進行碰撞檢測和CFT模擬，使之互相銜接，從而實現(xiàn)了高效率出圖、減少返工、節(jié)省材料。

　　BIM所帶來的無處不在的高精確度運算和高靈活度適應的能力，在設計階段，通過數(shù)字化設計的新語境完成了建筑的新范式。

　　駕馭BIM，重籌在握

　　從方案到施工需要一個深化設計的過程，以支撐施工的順利進行。如果說在設計階段，BIM把想象中的概念變?yōu)榱丝梢暬男螒B(tài)，那么在施工方面，則看到了BIM更加實際的作用，它將可視化的理念變成了現(xiàn)實，可見，BIM是整個施工階段的重要籌碼。

　　上海中心大廈項目的BIM應用是集建模、檢測、計算、模擬、數(shù)據(jù)集成等工作為一體的三維建筑信息管理工程，這項工作覆蓋了工程的設計、深化設計、制造、施工管理乃至后期運營管理的建筑全生命周期。

　　從整個項目來看，碰撞檢測是必不可少的，也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。最初，施工技術人員采用傳統(tǒng)方法，利用二維圖紙將建筑結構圖進行疊加，而BIM技術則通過軟件對綜合管線進行碰撞檢測，利用Autodesk Revit系列軟件進行三維管線建模，快速查找模型中的所有撞點，并出具碰撞檢測報告。在深化設計過程中選用Autodesk Navisworks系列軟件，實現(xiàn)管線碰撞檢測，從而較好地解決傳統(tǒng)二維設計下無法避免的錯、漏、碰、撞等現(xiàn)象。根據(jù)結果，對管線進行調整，從而滿足設計施工規(guī)范、體現(xiàn)設計意圖、符合業(yè)主要求、維護檢修空間的要求，使得最終模型顯示為零碰撞。同時，借由BIM技術的三維可視化功能，可以直接展現(xiàn)各專業(yè)的安裝順序、施工方案以及完成后的最終效果。

　　“有了一個完整的、正確的模型以后，我們就可以把它展開運用到很多施工的管理方面，比如施工的物流配送。”于曉明說。在上海中心大廈項目中，通過BIM實現(xiàn)的預制加工設計，是以深化設計階段所擁有的BIM模型為基礎，導入Autodesk Inventor軟件，通過必要的數(shù)據(jù)轉換、機械設計以及歸類標注、材料統(tǒng)計等工作，將BIM模型轉換為預制加工設計圖紙，指導工廠生產加工，在保證高品質管道制作的前提下，減少現(xiàn)場加工的工作量。然后利用BIM模型進行工作面劃分，再通過BIM的材料統(tǒng)計功能，對單個工作區(qū)域的材料進行歸類統(tǒng)計，要求材料供應商按統(tǒng)計結果將管道、配件分裝后送到材料配送中心。BIM模型的精確歸類統(tǒng)計大幅減少了材料發(fā)放審核的管理工作，有效控制了領用的誤差，減少了不必要的人員與材料的運輸成本。

　　BIM協(xié)同 綠色接力

　　早在項目的籌建階段，上海中心大廈的建設理念就已經形成，即垂直城市的理念和綠色建筑的理念。其中的綠色，不僅是理念，更是從設計到施工再到未來運營的一個標準。據(jù)顧建平介紹，上海中心大廈以體現(xiàn)人文關懷、強化節(jié)資高效、保障職能便捷為綠色建筑技術特色，以室內環(huán)境達標率100%、非傳統(tǒng)水源利用最大化、可再循環(huán)材料利用率超過10%、綠色施工和智能化物業(yè)管理為建設目標，旨在建筑設計和運營階段成為國內第一個在建筑全生命周期內滿足中國綠色建筑三星級和美國LEED綠色建筑體系高級別認證要求的超高層建筑。

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