中央美术学院考研班，中央美术学院考研班(油画)
一、实施背景
规划与建筑设计体现三个指导思想与六个原则。三个指导思想为中央美术学院“未来学院”的定位、时代意识和国际化一流研究型/设计类/艺术类大学的特征。六个原则为邻里关系、与自然融合、公共性、事件性、通用性、艺术性。
(一)项目重难点分析
结合项目特点和以往项目经验，我们总结出以下几个重难点：
1.设计管理：项目为EPC管理模式，设计周期、质量及方案优化为本工程管理重点（协调难度）；
2.主体施工阶段，单体占地面积大，外边缘均为不规则圆弧，测量放线难度较大；
3.外立面均为铝板幕墙，且造型独特，均需数控切割，施工工期及质量难以保证；
4.本工程存在大量的种植屋面及斜屋面，渗漏问题必须解决；
5.质量创优：本工程创优目标为“鲁班奖”，创优策划及过程管控为本工程质量管理重点。
综上所述，我们使用BIM技术参与到项目建设的全过程，指导项目施工。
(二）组织架构
项目BIM管理体系为总包引领、分包协作、统筹管理的理念，从企业、总包和分包三个层级进行分工协作。
二、实施方法和内容
(一)实施筹备
本工程为EPC管理模式，重点从方案、施工图、深化设计三个方面入手，利用参数化BIM应用，通过设计校核、设计分析、设计出图等几个重要阶段把控，达到设计引导施工、设计服务施工、设计创新创效的管理目标。
1.软件配置
项目进行BIM应用涉及的软件主要有SketchUp 、Rhinoceros （Rhino )、Autodesk Revit 、Dynamo 、ArchicAD 及中建八局BIM协同管理平台。
设计阶段主要是SketchUp 做概念设计，Rhino 进行深化设计。
施工阶段使用Revit 和Rhino 建模，采用Revit 和ArchiCAD 出图，并利用BIM协同平台进行现场管理。
运维阶段则是Revit 建立精细化模型，以及BIM协同平台的施工过程信息收集。
2.项目信息编码系统
从设计阶段到运维阶段涵盖了不同软件商之间的多种软件，其采用的格式多样，数据传递存在一定障碍。为了保证构件信息在各软件间的顺利传递，项目创建了标准化的构件信息编码体系，同时通过Dynamo 及Grasshopper 编程，保证构件信息在修改后能够快速准确地一键导入不同软件的模型中。
在特定的编码参数分组内添加不同参数，根据项目施工情况实时更新。
项目每周对软件中构件信息进行更新并通过程序拾取构件编号将构件信息互相传递。通过参数化软件实时读取Dynamo 导出的数据，依据构件编号逐一匹配构件参数，通过调整参数将构件信息写入构件用户字典数据当中。
为了提高模型创建阶段的工作效率，我们提炼模型关键信息编码，通过Hummingbird 插件实现Revit 与Rhino 之间的模型互导，避免重复建模。
(二)参数化设计
1.异形钢结构设计优化
传统受力分析软件对异形结构受力分析受限，项目通过Grasshopper 参数化力学模拟，分析得出原设计（钢桁架）存在受力缺陷；将其变更为钢网架后，该问题完美解决，通过参数化模型应用，计算机自动排布网架设计，精确定位，节省结构建模时间。
优化完成后将犀牛建立空间模型曲线导入PKPM进行受力计合格。通过结构形式优化，节约用钢量约370吨，节约成本约465万元，节约工期22天。
通过参数控制对网架模型球点进行批量编号提取球点坐标，在模型中进行标注，并导出Excel 数据表。
2.双曲屋面板模数优化
利用犀牛软件将礼堂混凝土屋面模板相近曲率处边缘按模板拼缝分割，在不影响实现设计意图的情况下将65种不同类模板优化为16种模数，参数化配模，提高周转材料使用率，减少材料浪费，节约工期17天。
3.参数化分析布置礼堂上人屋面栏杆
礼堂上人屋面的栏杆为空间弧形，项目利用参数化能力批量分析处理双曲表面数据，通过调整分析栏杆密度、高度、尺寸等参数，生成模型，得到最佳布置方案。
4.莫比乌斯环外立面幕墙曲率分析优化
双曲造型中曲率分析一直是困惑设计师的难点，项目利用Grasshopper 中的遗传算法电池，控制曲线参数，计算出最大坡线位置并以此为依据对屋面进行分格优化。为了满足建筑流动美观的外立面效果，利用参数化软件参数可调的特点，通过Grasshopper 软件完成铝板分缝多版方案的快速调节设计对比工作，最终筛选出最协调的分格方式。
利用Rhino 对艺术家工作室及主楼进行幕墙玻璃曲率分析，将幕墙部分双曲面近似模拟优化为单曲面，其余弧度较大位置按弧度区间选取固定长度优化为固定弧度中间值，优化设计出标准弧度模块16种，大大减少加工难度及施工难度，节约生产周期17天，施工工期12天。
5.逃生出口位置布置
使用SFPE准则，通过Pathfinder 对礼堂的逃生出口进行模拟。根据模拟结果，在舞台后方加设两个宽度2m的紧急出口，将疏散时间由65.6s大幅降低到38.8s,并结合Rhino 模型进行分析，对外幕墙骨架重新进行设计。
6.地形模型与土方平衡
应用GGrasshopper 提取原始地貌测量数据创建地形。再根据ContextCapture 倾斜摄影三维建模，两者对比形成较完整准确的地形模型。
应用遗传算法通过Grasshopper 程序找到土方平衡点，将挖方量与填方量相抵，求得平衡点标高为4.3m,根据现有土方平衡条件，利用计算结构（土方平衡点标高）优化原室外竖向设计标高，减少开挖及回填（外购土）量，节约成本420万，节约工期13天。
7.参数化日照分析
由于项目莫比乌斯环状主楼造型复杂，施工图设计阶段，综合考虑设计合理性及使用舒适性，使用Grasshopper 进行参数化日照模拟，对各区域全年累计日照时长进行分析，寻找日照盲区并及时修正优化。
8.碰撞构件自动隔离
对各专业模型整合，导入Navisworks 并导出碰撞报告，应用Dynamo 批量提取碰撞构件D并对构件进行隔离并直观展示，大大提高碰撞检查效率。
9.净空分析
通过参数化设置，提取各功能区建筑净高，与设计标准对比，自动识别净高不足区并统计建筑做法，汇总主要超高原因，及时修正。
10.参数化出图
由于项目存在大量异形结构，传统方式选择剖面出图困难。项目利用参数化批量导出图纸，通过参数控制出图位置、出图数量和剖切深度、剖面图图元等，共出图5000余张。
(三)参数化施工
1.施工阶段灭火器布置
施工过程中灭火器要求每100平米放置两个且应放置在醒目位置，除楼梯间处，项目通过Dynamo 对灭火器位置进行视线分析并得出视点评分，找出得分最高处放置灭火器。
将灭火器位置模型导入ArchiCAD 并出图，同时在移动端对工人进行交底。
2.二维码物料跟踪
针对复杂异形钢结构，项目应用Dynamo 对钢结构梁进行编号并通过参数化设置批量导出二维码，二维码中信息由程序自行控制生成。
3.场地平面布置
使用Revit 建模辅助平面布置，进行群塔选址，加工区规划。根据现场现状对当前阶段的临边洞口、脚手架防护、临时用电防护、机械设备防护、
消防设施区域进行标识。对现场进行模拟视线分析如登高台优化选址。
4.塔吊布置
一般情况场地布置在CAD图中进行，缺点是较难确定垂直高度，以及群塔之间协作与冲突情况。在Revit 中进行塔吊的布置，可以方便的对塔吊位置、臂长、高度等进行调节，直观显示塔吊覆盖范围。
5.虚拟样板
制作各类虚拟样板，方便交底。扫描二维码即可用手机查看模型，方便现场施工。
对复杂节点比如四道梁以上与柱交接部位进行模拟排布，并特别进行交底减少冲突。
6.管线综合排布
本工程建筑形态复杂，造型不规则，每层的管线排布均不同。我们制作了各单体各层的排布图，并对复杂节点分别出图，指导现场施工。
7.协同平台应用
应用自主研发BIM协同平台（中建八局BIM协同管理平台）进行项目日常管理。业主，设计，施工，监理，劳务五方协同办公。
三、取得成效
项目依托BIM参数化应用，通过BIM辅助施工，利用施工引导设计，通过BIM完善设计，利用设计服务施工，形成EPC项目管理BIM、设计、施工的闭环管理模式。通过BIM技术应用共缩短工期125天，直接经济效益1500余万元，培养2个BIM参数化团队。
本项目BIM参数化应用为公司承接EPC项目提供了一个良好的管理方式，引导BIM技术在项目实际管理中落地展开。
四、总结及展望
目前项目BIM运用仍然主要在设计过程中，并且BIM整体推广还行业内仍处于初期阶段。项目计划在后续施工及以后的项目建设中，继续推广BIM技术应用，具体而言，有以下几点：
(一)通过工程量计算与进度结合，进行资金流控制，提升经济效益；
(二)进行资源消耗分析，采取对策实现绿色施工；
(三)推进三维模型在方案交底和安全技术交底的应用，提高交底效率；
(四)结合VR、AR技术实现精装修虚拟设计。
本项目在实现自身优秀质量之余，也将作为公司BIM引导施工的新起点，推动人才发展，达到经济创效，发展可持续化，员工幸福，业主放心的目的。
（来源：首届工程建设行业BIM大赛成果选编）
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