合肥万达茂项目的BIM实践

安徽合肥万达茂项目是一个特殊造型的项目，业态众多，每个业态设计难点不同，通过传统设计手段很难解决。在整个设计过程中，设计团队紧密结合BIM技术，利用BIM技术的参数化、可视化、可模拟性、协同性等特点对不同问题提出了有针对性的解决方案，保证了整体设计的质量和进度，提升了设计品质，BIM成为特殊造型的设计“好手”。方案曲面的拟合优化合肥万达茂项目处于合肥滨湖新区中心位置，总建筑面积18.76万平方米，建筑高度24米，局部30米。项目整体由外立面、地下室、室内步行街、娱乐楼、电影乐园、水公园六部分业态组成。外立面造型仿书卷形式，平铺展开，大跨度空间，整体结构由钢结构组成，所有业态包裹在这个钢结构空间内，空间位置协调非常困难。通常，外立面团队为了快速表现方案的造型效果，并不会考虑造型的几何实现细节，比如曲面连续性、曲面曲率突变等问题，但正是这些问题影响着着施工图设计团队进一步建筑结构乃至机电的选型方向，特别是空间定位、设计轮廓边界的确定。所以，万达茂项目外立面如何优化成为难点。合肥万达茂项目其中一版方案的雨篷外立面，其总体的造型由两个双曲面构成，并随着曲面起伏，符合项目造型仿书卷的形式。但当设计人员处理两个外立面之间关系，以提资结构轮廓图给施工图设计团队时发现，两个曲面中的连接处完全就不是连续的，中间有很大的间隙，设计师根本无从开展后续工作。最后经过BIM团队的工作，在保持原方案意图的前提下，将方案曲面进行了连续拟合，并提资了相关设计轮廓线给设计师，从而解决了难题。设计师碰到的另外一个问题就是曲面曲率的优化。方案造型不会考虑曲面曲率的均匀变化，很可能产生大的拐点，对后续设计乃至施工安装都会造成困难，提高造价。水公园在做外立面设计时，曲面的曲率变化问题较大，最大曲率变化值为0.002，这样的造型过于突兀，以致钢结构杆件必须定制弯曲形状，极大增加了加工难度和费用。BIM团队对原方案进行了曲率优化，将曲率的变化值控制在0.0001，使曲面变得平缓，更重要的是钢结构杆件可以以直线段进行拟合拼装，既符合造型要求，又有利于设计、加工、安装。外立面的分割优化合肥万达茂整体由金属面板和直立锁边包裹，面积巨大，成本占比很高，不同的分割形式决定着最终的拼装嵌板取材和拼接方式。在外立面方案已定的情况下，分割嵌板越是规整，越是有利于板材加工、运输及现场安装。因此选择一个合适的分割方案，对于整个外立面的设计、成本控制尤为重要。最初，外立面方案以幕墙曲面较大的边缘轮廓按2412毫米等分，以等分点标高的水平面分割幕墙曲面，得到铝板短边方向分割缝，铝板长边方向分割缝直接按1000毫米间距进行垂直分割。这种方案的目的是保证水平缝每一根都是绝对水平的。但是经过BIM团队分析，相同标高的铝板曲面长边弧线曲率相差较大，幕铝板长边长度相差较大，边缘轮廓较大的一侧铝板长边长度2412毫米左右，而边缘轮廓较小一侧铝板长边长度在2250～4500毫米之间分布，且铝板长边的尺寸无法人为控制，方案不可行。于是，BIM团队提出了新的方案：以幕墙曲面边缘较小轮廓剖面上的四分点为参照点，对幕墙曲面两侧边缘轮廓均按2412毫米进行等分，并将两侧边缘轮廓等分点进行对应，使得对应的一组等分点在曲面上短程线近似水平。这种方案的好处是，既能保证侧立面的水平分割缝近似于水平，同时又可以有效保证分格大小保持在一定的尺寸区域内，有利于加工。新的方案由于短程线在曲面上的分布较为均匀，因此铝板长边尺寸较为统一，平均尺寸大小在2412毫米上下分布，最终解决了难题。地下室管线综合优化合肥万达茂的地下室面积大，机房分布多，管线排布密集，走向复杂，而万达对于设计的进度要求很高，同时不断地调整着方案，这无疑给设计团队提出了一个严峻的考验：如何在较短的一版方案内快速完成功能设计，同时满足指定的净高要求？BIM技术的使用提供了有效的解决方案。合肥万达茂项目中，首先由设计团队进行方案设计，在第一时间确定机电水暖电专业的主要走向及初步管径大小并提资给BIM团队。BIM团队结合已有的建筑结构模型，可以方便地确定最不利净高位置，然后进行三维管线综合设计。排布过程中，若出现设计不满足的情况反提给设计团队，由他们提出设计修改方案，并再次更改BIM模型，如此循环，直至排布出最优化的管线布置位置，满足苛刻的净高要求。同时，在最终的管综BIM模型中，可以自定义切出指定位置的剖面CAD图纸，提资给设计师加快出图进度，大大提高效率。合肥万达茂地下室中由各专业管线综合BIM整合模型，确定了以下47个剖面，所剖区域包含了公共走道（31个剖面）、卸货区（2个剖面）、超市（2个剖面）及6个机房（12个剖面），其中，公共走道净高要求2700毫米，卸货区净高要求3600毫米，超市净高要求3700毫米，机房净高要求2800毫米。经管综原则调整后，不能满足公共走道的净高要求有3个剖面，其余44个剖面均能满足各自区域净高要求。设计师在BIM成果之上，及时修改了设计方案，提交了施工图，并避免了机电施工时的错误返工。