摘要：利用BIM技術(shù)的建模功能對(duì)本劇場(chǎng)類項(xiàng)目技術(shù)要點(diǎn)問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理分析和可視化的模擬。同時(shí)在利用BIM創(chuàng)新技術(shù)對(duì)項(xiàng)目過程中發(fā)現(xiàn)的圖紙問題和廳內(nèi)聲學(xué)效果進(jìn)行合理評(píng)估，減少工程費(fèi)用損失問題。
關(guān)鍵詞：劇場(chǎng)；BIM應(yīng)用；創(chuàng)新；聲學(xué)
引言
成都城市音樂廳作為西南最大的劇場(chǎng)類建筑,它的建筑體量和舞臺(tái)設(shè)計(jì)都是世界一流的。音樂廳的聲學(xué)研究一直是國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際聲學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)課題之一,音樂廳的建筑聲學(xué)是基礎(chǔ),它的好壞直接影響著演出時(shí)聲音的效果。而現(xiàn)代演出的多元化又將電聲系統(tǒng)加入到了音樂廳中,尤其是近些年比較流行的多通道擴(kuò)聲技術(shù)在音樂廳中也有使用，成都城市音樂廳項(xiàng)目分別從技術(shù)層面和管理層面進(jìn)行BIM 實(shí)施。技術(shù)層面， 進(jìn)行基于 BIM 模型的深化設(shè)計(jì)、施工重難點(diǎn)實(shí)施，主要施工工藝及專項(xiàng)方案模擬等，達(dá)到工程設(shè)計(jì)碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)、完善施工方案等目的，在管理層面，進(jìn)行基于 BIM 模型的施工進(jìn)度模擬，施工資源配置，施工組織輔助管理等，以實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、成本控制、施工材料配置、物料運(yùn)輸及質(zhì)量安全控制等各個(gè)施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理。優(yōu)化施工方案，為保障了項(xiàng)目在2018年12月31日準(zhǔn)時(shí)開演做出貢獻(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)施工階段 BIM 技術(shù)層面與管理層面信息統(tǒng)一，提高效率，降低成本，工程BIM 施工信息不斷豐富完善，形成成都城市音樂廳項(xiàng)目 BIM 竣工模型，為以后運(yùn)維階段提供有力保障的同時(shí)在質(zhì)量安全管理領(lǐng)域發(fā)揮其價(jià)值。
1 工程概況與BIM應(yīng)用介紹
成都城市音樂廳項(xiàng)目分別從技術(shù)層面和管理層面進(jìn)行BIM 實(shí)施。技術(shù)層面， 進(jìn)行基于 BIM 模型的深化設(shè)計(jì)、施工重難點(diǎn)實(shí)施，主要施工工藝及專項(xiàng)方案模擬等，達(dá)到工程設(shè)計(jì)碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)、完善施工方案等目的，在管理層面，進(jìn)行基于 BIM 模型的施工進(jìn)度模擬，施工資源配置，施工組織輔助管理等，以實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、成本控制、施工材料配置、物料運(yùn)輸及質(zhì)量安全控制等各個(gè)施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理。優(yōu)化施工方案，為保障了項(xiàng)目在2018年12月31日準(zhǔn)時(shí)開演做出貢獻(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)施工階段 BIM 技術(shù)層面與管理層面信息統(tǒng)一，提高效率，降低成本，工程BIM 施工信息不斷豐富完善，形成成都城市音樂廳項(xiàng)目 BIM 竣工模型，為以后運(yùn)維階段提供有力保障的同時(shí)在質(zhì)量安全管理領(lǐng)域發(fā)揮其價(jià)值。
音樂廳BIM是以從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)、項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)而構(gòu)建的集成流程，它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性5大特點(diǎn)。通過使用BIM，可以在整個(gè)流程中將統(tǒng)一的信息創(chuàng)新、設(shè)計(jì)和繪制出項(xiàng)目，還可以通過真實(shí)性模擬和建筑可視化來更好地溝通，以便讓項(xiàng)目各方了解工期、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況、成本和環(huán)境影響等項(xiàng)目基本信息。 可視化可視化，即“所見即所得”，我們拿到的施工圖紙只是各個(gè)構(gòu)件的信息，在圖紙上以線條繪制表達(dá)。而BIM提供了可視化的思路，將以往的線條式的構(gòu)件，形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前，真實(shí)形象。
2 BIM團(tuán)隊(duì)與配合
設(shè)計(jì)單位將最終的 CAD 圖紙發(fā)給BIM咨詢單位，BIM單位在 CAD 圖紙的基礎(chǔ)上建立BIM 模型并形成最終 BIM 模型（FDM），然后總承包商在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深化，BIM單位每周協(xié)調(diào)會(huì)，并且根據(jù)協(xié)調(diào)會(huì)內(nèi)容對(duì) BIM 模型進(jìn)行更新?？偝邪踢M(jìn)行其管理的分包單位的BIM 實(shí)施工作，包括提交 BIM 文件進(jìn)度計(jì)劃等。各專業(yè) BIM 工程師總承包商 BIM 模型要求，提交各專業(yè)模型至總包方，進(jìn)行在 BIM 模型的各組成之間展開碰撞檢查，并推薦解決碰撞方法，改進(jìn) BIM 模型直到碰撞解決并在施工開始之前得到發(fā)包方批準(zhǔn)。由 BIM 顧問公司根據(jù)整合結(jié)果，定期組織碰撞檢查會(huì)并進(jìn)行審查。由審查結(jié)果反推至目標(biāo)模型， 圖紙進(jìn)行完善。
圖1 BIM組織架構(gòu)
每一方對(duì)BIM的體驗(yàn)將根據(jù)他們?cè)陧?xiàng)目中的角色而有所不同，但BIM已證明是成功的，因?yàn)樗鼘?duì)所有參與供應(yīng)鏈的人員以及客戶都有好處它使得從開始到結(jié)束的建筑項(xiàng)目的工作方式更加有效，減少了整個(gè)供應(yīng)鏈的采購(gòu)，工藝和材料浪費(fèi)。
在方案論證階段，項(xiàng)目投資方可以使用BIM來評(píng)估設(shè)計(jì)方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學(xué)、聲學(xué)、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況。BIM甚至可以做到建筑局部的細(xì)節(jié)推敲，迅速分析設(shè)計(jì)和施工中可能需要應(yīng)對(duì)的問題。方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項(xiàng)目投資方進(jìn)行選擇，通過數(shù)據(jù)對(duì)比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助項(xiàng)目投資方迅速評(píng)估建筑投資方案的成本和時(shí)間。
對(duì)設(shè)計(jì)師來說，通過BIM來評(píng)估所設(shè)計(jì)的空間，可以獲得較高的互動(dòng)效應(yīng)，以便從使用者和業(yè)主方獲得積極的反饋。設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)修改往往基于最終用戶的反饋，在BIM平臺(tái)下，項(xiàng)目各方關(guān)注的焦點(diǎn)問題比較容易得到直觀的展現(xiàn)并迅速達(dá)成共識(shí)，相應(yīng)地，需要決策的時(shí)間也會(huì)減少。協(xié)同設(shè)計(jì)是一種新興的建筑設(shè)計(jì)方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員通過網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同展開設(shè)計(jì)工作?，F(xiàn)有的協(xié)同設(shè)計(jì)主要是基于CAD平臺(tái)，并不能充分實(shí)現(xiàn)專業(yè)間的信息交流，這是因?yàn)镃AD的通用文件格式僅僅是對(duì)圖形的描述，無法加載附加信息，導(dǎo)致專業(yè)間的數(shù)據(jù)不具有關(guān)聯(lián)性。
3 BIM創(chuàng)新與技術(shù)
3.1 室內(nèi)精裝修工程BIM應(yīng)用
為滿足觀演廳的聲學(xué)標(biāo)磚，利用ODEON軟件，結(jié)合聲學(xué)裝飾BIM模型進(jìn)行觀演廳的三維聲場(chǎng)模擬分析。通過聲學(xué)反射分析結(jié)果對(duì)天花和墻面裝飾造型和材料優(yōu)化，調(diào)整觀眾席區(qū)域反射聲音的覆蓋范圍，使舞臺(tái)發(fā)出的聲音均勻分布在整個(gè)觀眾席區(qū)域內(nèi)，達(dá)到理想聲學(xué)效果。
3.2三維激光掃描碰撞檢測(cè)
為避免精裝修與土建結(jié)構(gòu)的沖突碰撞，精裝修施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土建完成結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)復(fù)核。通過三維激光掃描儀對(duì)觀演廳內(nèi)土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)掃描，獲得廳內(nèi)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，結(jié)合裝飾裝修的BIM模型，進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)與裝飾設(shè)計(jì)造型的碰撞檢查。
3.2.1三維激光掃描儀掃描現(xiàn)場(chǎng)，快速獲取現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物測(cè)量數(shù)據(jù)。
3.2.2通過建立Rhinoceros三維模型，結(jié)合三維激光掃描儀的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)際施工情況與Rhinoceros模型碰撞分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工與聲學(xué)裝修完成面碰撞沖突。
3.2.3調(diào)整模型參數(shù)或修改土建結(jié)構(gòu)，確定最終用于施工的模型。
3.3音樂廳復(fù)雜天花“冰芙蓉”施工
音樂廳天花造型“水晶冰芙蓉”，兼具裝飾造型、舞臺(tái)工藝、建筑聲學(xué)等功能，采用GRG、亞克力板、鍍鈦金屬線管等多種裝飾材料，其構(gòu)造節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，交接面眾多，施工工藝十分復(fù)雜。在深化設(shè)計(jì)階段建立天花造型的BIM綜合模型，通過分模將整個(gè)裝飾結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元式分段，獲得各個(gè)構(gòu)件的三維模型。將構(gòu)件的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入工廠的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)配模生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的智能化精準(zhǔn)加工。
3.4 舞臺(tái)機(jī)械工程BIM應(yīng)用
項(xiàng)目觀演廳均設(shè)計(jì)有舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)，在深化設(shè)計(jì)階段建立SolidWorks模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉檢查。通過模型實(shí)現(xiàn)設(shè)備和構(gòu)件的單元式分段、工廠化預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)單元式組裝，保證設(shè)備與構(gòu)件的安裝質(zhì)量。
3.5 舞臺(tái)燈光效果模擬分析
利用DIALux軟件結(jié)合燈具參數(shù)，對(duì)劇場(chǎng)舞臺(tái)燈光進(jìn)行照度分析，模擬舞臺(tái)燈光效果，為燈具選型和布置提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
3.6 場(chǎng)地分析
場(chǎng)地分析是研究影響建筑物定位的主要因素，是確定建筑物的空間方位和外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯(lián)系的過程。在規(guī)劃階段，場(chǎng)地的地貌、植被、氣候條件都是影響設(shè)計(jì)決策的重要因素，往往需要通過場(chǎng)地分析來對(duì)景觀規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)及分析。
圖9 音樂廳基坑及場(chǎng)地模型
3.7裝配式BIM方案
基于 BIM 模型的裝配式方案，結(jié)合本工程整體施工方案和進(jìn)度計(jì)劃，完成 4D 施工模擬，用于探討和優(yōu)化施工計(jì)劃和施工方案，確保工程進(jìn)度。基于本工程整體施工方案和進(jìn)度計(jì)劃，制作中、長(zhǎng)期 4D 施工模擬，用于優(yōu)化中、長(zhǎng)期的施工方案和進(jìn)度計(jì)劃。根據(jù)業(yè)主及施工管理的需要，制作短期可建性 4D 施工模擬，用于優(yōu)化短期施工方案和進(jìn)度計(jì)劃。為關(guān)鍵和節(jié)點(diǎn)復(fù)雜的部位施工前提供 4D 模擬。
3.7 BIM可視化動(dòng)畫效果模擬
在動(dòng)畫模擬制作階段根據(jù)提供的材質(zhì)及相關(guān)信息對(duì)BIM模型進(jìn)行二次開發(fā)，讓其變得更為逼真，另外天氣和日光系統(tǒng)的加入也讓其更為貼近現(xiàn)實(shí)。
4 應(yīng)用總結(jié)
隨著建筑物規(guī)模和使用功能復(fù)雜程度的增加，無論設(shè)計(jì)企業(yè)還是施工企業(yè)甚至是業(yè)主對(duì)機(jī)電管線綜合的要求愈加強(qiáng)烈。利用BIM技術(shù)，通過搭建各專業(yè)的BIM模型，設(shè)計(jì)師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設(shè)計(jì)能力和工作效率。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請(qǐng)單，更大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長(zhǎng)和工期延誤。
同時(shí)在工程設(shè)計(jì)階段，依托Autodesk平臺(tái)，我們除了將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析軟件（如PKPM）、流量分析軟件等融入到其中之外，還將Dynamo、Rhino、Lumion等可視化設(shè)計(jì)引入，貫穿設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，較大化的解放了雙手，并且參數(shù)化的設(shè)計(jì)概念除了方便設(shè)計(jì)，也可以給我們提供更多有效、合理的方案，以供業(yè)主選擇。
圖12 豐富的擴(kuò)展軟件
BIM能將建筑物空間信息和設(shè)備參數(shù)信息有機(jī)地整合起來，從而為業(yè)主獲取完整的建筑物全局信息提供途徑。通過BIM與施工過程記錄信息的關(guān)聯(lián)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)包括隱蔽工程資料在內(nèi)的竣工信息集成，不僅為后續(xù)的物業(yè)管理帶來便利，并且可以在未來進(jìn)行的翻新、改造、擴(kuò)建過程中為業(yè)主及項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供有效的歷史信息。
參考文獻(xiàn)
[1]耿楠.北京工業(yè)大學(xué).國(guó)家大劇院（音樂廳）聲學(xué)研究[D].2015
[2]李遠(yuǎn)晟,孫璐.建筑技藝. BIM技術(shù)成就建筑之美——江蘇大劇院項(xiàng)目實(shí)踐[J]. 2014(02)
[3]夏祝煒,王建峰,徐濤,曹小鳳.BIM 技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中的應(yīng)用[J]
[4]舒欣,張奕.基于 BIM 技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)與建造研究[J].建筑結(jié)構(gòu).2018（23）
——成都城市音樂廳項(xiàng)目為例
吳曉然
晨越建設(shè)項(xiàng)目管理集團(tuán)股份有限公司（BIM中心）成都 610000