BIM在湖北科技馆新馆的应用.pptx

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1、DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用湖北省科技馆新馆BIM技术应用蔡甸汉南新洲东西湖黄陂汉口汉阳武昌洪山区江夏花山大道高 新大道驿山南路光谷六路大道科技1.1 项目概况及效果展示项目用地科技馆用地湖北省科技馆新馆BIM技术应用150.8M150.8M50M总建筑面积为7.2万平米1.1 项目概况及效果展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用活字创想生命螺旋光谷核芯活字拼贴1.1 项目概况及效果展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用1.1 项目概况及

2、效果展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用1.1 项目概况及效果展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用外表皮曲面的精确化参数控制1.2 项目设计难点中心漏斗及沉浸式影院的多专业配合设计。展厅大跨度无柱空间结构设计复杂钢桁架中的空间利用40.8M67.2M湖北省科技馆新馆BIM技术应用-统一平台 统一规则1.3 项目BIM策略标准定制湖北省科技馆新馆BIM技术应用1.3 项目BIM策略软件平台NavisworksRevitarchitectureRevitstructureRevitMEP湖北省科技馆新馆BIM技术应用平面BIM模型各区段（Revit）核心筒BIM模型（Revit）表皮BIM模型（DP/

3、Revit）绘制建筑节点详图(Revit/Acad)声学、光环境、节能分析、碰撞检查、施工模拟(IES、Ecotect、NavisWorks)BIM中心模型（Revit）发布建筑图纸、打图(Revit)发布结构图纸、打图(Acad)建立空间几何规则建立区段分隔规则(Rhinoceros/GH)将几何关系导入Revit输入构建信息(*.sat)1.专业内采用工作集的方式2.专业间采用链接的方式 建立结构计算模型(SAP2000/MiDas/ANsys)发布机电图纸、打图(Acad)绘制节点详图(Acad)建立砼结构整体BIM模型(Revit)建立钢结构整体BIM模型(X_Steel)机电系统及管

4、线设计(Revit/DP/Acad)互提修正1.3 项目BIM策略协同流程DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.1 基于BIM的项目方案分析场地利用方案比选原始地形项目用地西高东低，总落差十五米 通过城市设计提取周边场地信息，结合二维原始地形图，建立场地模型。湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.1 基于BIM的项目方案分析方案一方案二场地利用方案比选方案二:利用自然水体，扩大水域，将科技馆放在景观水体中。方案一:利用地形，将科技馆馆藏空间

5、放置在此，顺应地形，延伸至水面，形成一个自然台地，科技馆展览空间置于台地之上。湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.1 基于BIM的项目方案分析场地土方模拟计算方案一方案二方案一土方平衡报告方案二土方平衡报告场地利用方案比选湖北省科技馆新馆BIM技术应用室外风速分布室外风速矢量室外压分布室外风速分布室外风速矢量室外压分布最大风速最大风速（m/sm/s）最小风速最小风速（m/sm/s）风速放大风速放大系数系数迎风面最大风迎风面最大风压（压（papa）背风面最背风面最小风压小风压（papa）迎风面和被风面最迎风面和被风面最大风压差（大风压差（papa）建筑周围有建筑周围有无漩涡无漩涡建筑周围有建筑周围

6、有无死角无死角方案一3.100.121.353.6-2.15.7无无方案二3.40.131.483.2-1.85.0无无2.1 基于BIM的项目方案分析场地利用方案比选利用绿色建筑技术对室外风环境模拟对比湖北省科技馆新馆BIM技术应用 通过Revit建立多个方案BIM模型，进行单体形态的研究比选，最终选取最优方案,进行深化设计。2.1 基于BIM的项目方案分析单体形态研究湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计建筑形体参数化控制从设计概念提取曲线形态生成平面构型原始曲线之间没有明确的几何关联逻辑湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计建筑形体参数化控

7、制Grasshopper调整圆形半径，寻找方、圆、切线之间的对位关系湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计建筑形体参数化控制找到唯一确定且相互关联的几何关系湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计得到优化后的平面建筑形体参数化控制湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计生成三维体量建筑形体参数化控制湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计用grasshopper调整曲面形态，多方案比选建筑形体参数化控制湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计完成优化后的立面造型既遵循了严谨的几何逻辑

8、美感，同时也做到了精确的三维定位。建筑形体参数化控制湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计竖向分割曲面幕墙标准化分割湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计幕墙板块尺寸各不相同，类型繁多优化前分隔曲线幕墙标准化分割湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计Grasshopper调整曲线幕墙标准化分割湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计该区域幕墙板块尺寸得以统一，类型缩减为一种幕墙按照板块尺寸分区归类，便于厂家生产A区E区D区C区B区幕墙标准化分割湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑

9、设计优化前：渐变LED灯组有十多种不同尺寸LED点阵的参数化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计运用grasshopper模数化LED灯组尺寸，将渐变尺寸类型减少至4种500mmX500mm600mmX600mm700mmX700mm800mmX800mmLED点阵的参数化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计在BIM软件中，通过可视化渲染技术直观调整LED灯组尺寸，保证图像效果的的前提下减少不同尺寸灯组的类型，降低造价。LED点阵的参数化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计幕墙结构与主体结构一体化设计优化

10、前主结构跨层桁架与幕墙挡风桁架并存，幕墙厚度大优化后主结构跨层桁架按幕墙分隔需求增加杆件，幕墙次龙骨直接与主结构连接，减小幕墙厚度主结构桁架幕墙挡风桁架幕墙无需另设挡风桁架，次龙骨直接与主结构连接幕墙厚度大幕墙厚度小幕墙次龙骨主结构桁架按幕墙需求增加杆件通过BIM协同平台，我们将幕墙结构系统与主体钢结构一体化设计，挡风桁架即是幕墙结构亦是主体结构的一部分湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用“虫洞”漏斗雨水收集展示沉浸式影院漏斗湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用中庭内部的巨大全钢结构“漏斗”

11、象征穿越时空的“虫洞”，设计中通过Rhino控制它的曲线形态，为结构专业提供精准的定位。“虫洞”漏斗曲线形态参数化调整湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用建筑与结构专业通过BIM平台反复调整经纬线的疏密程度以及杆件的截面尺寸，最终确定从下至上分四段抽减经线的方案，力求在满足结构强度的同时在中庭内获得轻盈的空间视觉效果16根经线32根经线16根经线8根经线64根经线13214“虫洞”漏斗杆件排布方式优化湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用建筑与结构专业通过BIM平台反复调整经纬线的疏密程度以及

12、杆件的截面尺寸，最终确定从下至上分四段抽减经线的方案，力求在满足结构强度的同时在中庭内获得轻盈的空间视觉效果优化前横截面300300300优化前视觉效果密集优化后横截面优化后视觉效果舒展150“虫洞”漏斗杆件排布方式优化湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用在“虫洞”的下端，建筑、结构以及水专业协同配合，设计了由储水系统，上水系统，溢水槽，回水系统构成的雨水收集可视化展项循环泵吸水井循环泵底部水槽溢水槽屋面雨水收集湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用在BIM技术的强大三维支撑下，实现了水幕景观

13、的实时模拟，确定合理的水量雨水收集系统水景展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM应用风管风管风管影院内仅有一圈钢结构悬臂环形步道，建筑、结构、机电专业借助BIM三维模拟技术协同工作，不断优化廊桥钢结构断面形式及浮空影院送风方式，以隐蔽暖通机电设备，尽量减少投影的图像干扰原始方案结构稳定性不佳风管无法隐蔽过程方案结构稳定性良好风管隐蔽不佳优化方案结构稳定性良好风管完全隐蔽沉浸式影院步道优化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.2 基于BIM的复杂建筑设计沉浸式影院一体化BIM设计沉浸式影院最终效果展示湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BI

14、M的复杂结构设计结构选型及优化根据建筑方案，确定结构体系为钢框架-支撑结构（多筒-钢框架体系）。矩形钢管混凝土柱-钢支撑结构跨层钢桁架圆形跨层钢桁架双向正交桁架湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计复杂空间曲面网壳划分基于中庭喇叭的Rhinocero建筑模型，偏移建筑面层厚度及结构杆件厚度的一半，得到结构中性面，对面进行网格划分，得到结构模型。中庭沉浸影院的外壳呈喇叭状，内壳呈碗状，屋盖采用经纬线分割的桁架组成。中庭沉浸影院剖面图沉浸影院内壳中庭沉浸影院整体模型屋盖内壳外壳沉浸影院外壳屋盖湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计复杂空间曲面网壳划分

15、网壳划分方案优化中庭沉浸影院外壳采用经纬线与斜交网格两种方案分割的单层网壳结构。经纬线2斜交网格经纬线1斜交网格影响采光且节点制作困难，而经纬线方案1由于上下部直径相差大，上部网格尺寸较大，刚度小；最终选择经纬线方案2。经纬线方案1：经线方向16根杆件均落地，纬线方向杆件均匀布置；经纬线方案2：考虑到沉浸影院的上部直径远大于下部直径，经线方向上部为64根杆件，分两次截断，8根杆件均落地，纬线方向杆件均匀布置；方案3：杆件斜交布置形成斜交网格湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计结构分析与BIM平台结合SAP2000结构分析模型Revit 结构模型 利用CSIXRevit

16、软件，将结构SAP2000模型导入到Revit软件中生成BIM模型。基于建筑BIM模型，建立结构初步计算模型，利用Sap2000、Midas、Ansys进行结构计算分析。MIDAS动力弹塑性分析动力弹塑性分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计结构抗震性能化设计 为保证科技馆结构振动舒适度要求，使用ANSYS对本工程进行人致振动分析，并采用设置 MTMD(多重调谐质量阻尼器)减振系统。沉浸影院步道振动舒适度控制的基本方案:人致振动分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计采取MTMD减振体系后，大型悬挑楼盖与浮空影院步道的振动舒适度满足要求。A

17、NSYS有限元划分模型ANSYS有限元划分模型人致振动分析结构抗震性能化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计利用BIM技术得到沉浸影院的计算模型，采用SAP2000软件进行稳定分析，可以直观地显示结构失稳部位。稳定分析第一阶屈曲模态第二阶屈曲模态 第三阶屈曲模态 结构抗震性能化设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.3 基于BIM的复杂结构设计复杂钢结构节点的精细化设计相对于传统钢结构深化设计，基于BIM的结构模型进行钢结构的深化设计的优势：3D模型更加直观，BIM模型节点设计相对传统节点更便于理解，高效、快捷。BIM模型能反应连接板与螺栓的布置，能更好地指导施工。

18、使用ANSYS对本工程关键部位节点进行最不利工况下的强度验算，以保证工程的安全可靠。斜拉索张拉端节点有限元分析节点网格划分图节点Mises应力云图 斜拉索锚固端节点有限元分析节点网格划分图节点Mises应力云图湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.4 基于BIM的机电设计中央大厅气流组织模拟及空调送风方式优化传统送风方式：百叶送风口缺点：1.送风距离不足，无法到达人员活动区。2.送风气流组织较差，冬季热舒适性差。优化方案：筒形喷口+地面辐射供暖优点：1.气流组织均匀，人员区空调效果好，无吹风感。2.冬季热舒适性好。通过中央大厅CFD模拟，选择合理的空调送风形式湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.4

19、基于BIM的机电设计中央大厅气流组织模拟及空调方式优化喷口送风温度场（1.0m人行区）百叶送风温度场（1.0m人行区）通过中央大厅CFD模拟，选择合理的空调送风形式大厅温度分布（喷口）大厅温度分布（百叶）大厅速度分布（百叶）大厅速度分布（喷口）通过CFD模拟结果，对比两种送风方式，喷口送风+地暖较传统百叶送风方式，气流组织及热舒适性更优，实际设计时选择“喷口送风+地面辐射供暖”方式。湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.4 基于BIM的机电设计暖通负荷计算科技馆revit模型导出gbxml文件利用HY-EP负荷计算软件打开xml空间文件湖北省科技馆新馆BIM技术应用典型房间负荷计算明细表典型房间负

20、荷计算3D折线图典型房间负荷计算边界条件设置典型房间负荷柱状分析图2.4 基于BIM的机电设计暖通负荷计算湖北省科技馆新馆BIM技术应用科技馆12层负荷计算界面科技馆12层负荷计算3D折线图科技馆12层负荷计算报表生成Excel负荷计算表格2.4 基于BIM的机电设计暖通负荷计算湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.5 BIM施工图出图湖北省科技馆新馆BIM技术应用2.6 3D可视化表现DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.1 管线综合及碰

21、撞 专业间采用链接的方式在一个模型体上设计,实现专业间信息传递的准确、及时、完整，同时通过协同和可视化及时发现、解决问题。暖通给排水电气湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.1 管线综合及碰撞 在设计完成后，应用BIM技术的优势，在Navisworks中进行漫游观察和碰撞检查，从而较好的解决传统二维设计下无法避免的错、漏、碰、撞等问题。湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.1 管线综合及碰撞 在Navisworks中进行碰撞检查，生成碰撞报告，直接索引到碰撞位置，找到相应的构件调整管线。碰撞检查前碰撞检查修改后湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.2 合理利用结构层空间 23m及39m标高均为四米钢结构层

22、，通过BIM三维模型平台，优化结构斜撑，合理利用此空间作为设备层及研究用房。四层研究用房39M23M设备用房湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.2 合理利用结构层空间 三层设备层结构优化前，人字形桁架限制了机房设备有效安装高度，使得机房有效空间不足，不满足机房设备安放条件。湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.2 合理利用结构层空间 三层设备层结构优化后，桁架结构呈八字形，在保证结构的同时增大设备房有效空间，使空调机组有效安装高度得以大幅提升，满足机房设备放置要求。湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.2 空间可视化分析及优化 在Naviswork模型中漫游，对内部空间进行可视化分析，发现三楼展厅风机盘

23、管高度过低，通过对机电模型的优化和修改，提高了风机盘管的高度，提高了空间的利用率，改善空间感受。优化前优化后湖北省科技馆新馆BIM技术应用3.3 维修空间模拟与分析 在Navisworks中进行设备机房维修空间模拟，杜绝隐性空间不足问题。DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.1 绿色建筑设计目标 以最新颁布的绿色建筑评价标准GB/T 50378-2014为依据，利用BIM平台，设计阶段通过进行日照分析、风环境分析、能耗分析、光环境分析、

24、声环境分析等，指导和优化设计，并利用BIM模型精准控制；运行阶段智能化节能运行，使本项目达到绿色建筑三星评价标准。绿色建筑BIM节地与室外环境节能与能源利用节材与材料资源利用节水与水资源利用室内环境质量运营管理施工管理提高与创新湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.2 基于BIM的设计前期信息整合 通过BIM系统的信息整合优势，针对武汉全年气候数据归纳分析和可视化解读，获知大量对设计有指导意义的项目环境信息。最佳朝向太阳直射辐射太阳直射辐射气候参数分析全年盛行风向全年温湿度分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算冬至日全天阴影轨迹根据太阳高度角全真模拟（冬至日中午12

25、点）日照分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算能耗分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算能耗分析湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算展厅等室内大空间过渡季节热舒适度优化设计自然通风模拟结果对比 方案1：利用展厅四周悬挑底板部位设进风口，展厅顶部设出风口方案2：利用楼梯间进行自然通风，展厅顶部设出风口进风口出风口风环境分析 进风口 出风口 楼梯间通风湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算展厅等室内大空间过渡季节热舒适度优化设计自然通风模拟数据分析对比 9个模拟空间中，方案1有

26、7个空间的室内温度超过27（最大值为28.9），方案2只有1个空间室内温度超过27（最大值为27.7）。故选择方案2为设计方案。模拟空间编号室内距楼板1.5平面的平均温度（）方案1方案2100226.225.8300127.526.8300227.126.2300328.526.1300427.226.1300527.225.6300628.927.7300727.526.5300826.826.6风环境分析300130023003300430063007300810023005湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算方案工况平均采光率（%）采光达标率（%）达标率要求

27、（%）1设置导光管36个，地板采用深灰色无溶剂环氧面涂层0.288.87102设置导光管72个，地板采用浅灰色无溶剂环氧面涂层0.3313.9410 方案1：设置导光管36个 方案2：设置导光管72个停车库光导管优化设计 利用Autodesk Ecotect Analysis软件对BIM模型中地下车库的光环境进行模拟，对增设光导管的数量和定位进行比选，结合车库地面材料的选择，确定最佳增设方式，使车库综合节约照明用电40%，估计年节约电能为7.08万kwh。光环境模拟湖北省科技馆新馆BIM技术应用方案原方案优化方案内墙面未做吸声处理微孔吸声铝板地面大理石材质铺贴大理石材质铺贴一层天花吊顶矿棉吸声

28、板材吸声格栅天花吊顶二、三层天花吊顶矿棉吸声板材穿孔铝板造型吊顶中庭喇叭筒中部为微孔吸声格栅中部为微孔吸声格栅4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算声环境模拟模拟中庭声环境 科技馆类建筑中庭易出现噪声过大等问题，利用BIM模型模拟中庭声环境，指导设计控制中庭的混响时间、杜绝声聚焦、降低中庭噪声。声学模型早期衰减时间EDT室内声压级分布混响时间T20、30室内装饰模型湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.3 设计阶段基于BIM的模拟计算声环境模拟声学模型早期衰减时间EDT室内声压级分布混响时间T20、30室内装饰模型 通过设计室内不同部位的吸声装饰材料，改善了原方案中混响声能分布频率中低频时间过长的问

29、题。方案原方案优化方案内墙面未做吸声处理微孔吸声铝板地面大理石材质铺贴大理石材质铺贴一层天花吊顶矿棉吸声板材吸声格栅天花吊顶二、三层天花吊顶矿棉吸声板材穿孔铝板造型吊顶中庭喇叭筒中部为微孔吸声格栅中部为微孔吸声格栅湖北省科技馆新馆BIM技术应用4.4 基于BIM平台的绿色运行利用室内高精度人员位置定位及管理系统的节能运行方案数据存入BIM平台数据库报表生成分析柱形图湖北省科技馆新馆BIM技术应用与“湖北省建筑节能监管平台”的结合应用4.4 基于BIM平台的绿色运行动态信息监控静态信息读取湖北省科技馆新馆BIM技术应用与“湖北省建筑节能监管平台”的结合应用4.4 基于BIM平台的绿色运行评价标准

30、评价标准建筑评价建筑评价数据收集数据收集DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用 利用BIM平台实现建筑装修一体化设计，在土建设备的全专业模型上，装修设计师在材质和构造上深化，优化整理内部空间。5.1 精装修设计湖北省科技馆新馆BIM技术应用 精确的BIM模型结合3D打印技术使方案设计展示和交流更直观。5.2 3D打印湖北省科技馆新馆BIM技术应用 将BIM全信息模型上传至Autodesk 360云端，供甲方、设计方、施工方随时查阅、交流沟通

31、。设计方甲方施工方共享交 流交 流交 流5.3 BIM的云应用 湖北省科技馆新馆BIM技术应用整合项目模型，与project施工计划进度文件关联，实现4D施工模拟。5.4 四维施工模拟DESIGN设计应用SYNERGYBIM协同GREEN ARCHITECTURE绿色建筑EXPEND技术拓展LEARNED应用心得INFORMATION项目基本信息湖北省科技馆新馆BIM技术应用应用心得构建统一平台，提高信息时效性及准确性通过湖北省科技馆新馆项目的BIM实践，提升了多团队协同工作的能力。BIM将原本分散的工作团体整合到一个平台上，让信息传达更具时效性及准确性。解决技术难点，展现科技含量BIM的三维协同功能，在本设计的沉浸式影院设计、大跨度结构体系设计等技术难点上起到关键性作用。改变设计手段，提升设计质量虚拟建造，通过电脑三维演示验证进而提高设计合理性，达到节能、节材的绿色建筑标准，同时节省工程造价。谢 谢！