如此龐大的體量，如此炫目的造型，如何能夠順利地得以設(shè)計(jì)和施工，這在很多人的腦海中都是一個(gè)巨大的驚嘆號(hào)。然而，上海中心大廈建設(shè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理、董事顧建平道出了其中的奧妙，他說，“上海中心大廈是一個(gè)特大型項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)到施工的整個(gè)過程都非常復(fù)雜，面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)。為了把項(xiàng)目做得更加完美，我們選擇了BIM這個(gè)現(xiàn)代化手段，把各個(gè)工種、各個(gè)階段不同的工作整合在一個(gè)信息平臺(tái)上來共同完成。Autodesk Revit、Autodesk Navisworks、Autodesk Ecotect、Autodesk Inventor等一系列成熟的設(shè)計(jì)解決方案，既提高了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作效率，又減少了整個(gè)過程中可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。”

借BIM智慧，突破經(jīng)典

632米的總高度對于中國來講的確是一個(gè)非常巨大的挑戰(zhàn)。那么，在設(shè)計(jì)方面針對于體量和形態(tài)應(yīng)該從哪些方面入手，又該作怎樣的思考?這是設(shè)計(jì)單位所必須要考慮的問題。作為建筑設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的指定單位——Gensler和同濟(jì)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))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(jīng)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(shè)計(jì)靈感溯源于歷史和未來，旨在將歷史與未來有機(jī)結(jié)合在一起。旋轉(zhuǎn)的形式，似中國的水墨畫，簡單立體而一氣呵成，同時(shí)也表達(dá)出對未來的思考。旋轉(zhuǎn)是一個(gè)萬物形成的本源，這個(gè)形態(tài)連接了時(shí)空、超越了時(shí)空，它是未來的一種形態(tài)。這樣一個(gè)既簡單又復(fù)雜的超高層建筑，最大挑戰(zhàn)就是風(fēng)阻問題，而這樣的旋轉(zhuǎn)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(fēng)阻，同自然形成了和諧的關(guān)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(jìn)行了突破性的處理，采用了雙層表皮的概念：內(nèi)層表皮是非常規(guī)律的幾何形狀，外層表皮采取旋轉(zhuǎn)的方式。” Gensler上海辦公室的資深設(shè)計(jì)師彭武說，“BIM平臺(tái)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(tái)來實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的二維平臺(tái)根本無法滿足異型建筑各個(gè)細(xì)部的銜接，尤其是對于這種超級(jí)體量的建筑來說，更是難上加難，而BIM在設(shè)計(jì)階段的參數(shù)化運(yùn)用，完美地解決了這個(gè)復(fù)雜的幾何問題。”

Gensler副總裁、亞洲區(qū)設(shè)計(jì)總監(jiān)夏軍作為上海中心大廈項(xiàng)目設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人，在整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程與協(xié)調(diào)的過程中也充分利用BIM解決了項(xiàng)目本身很多挑戰(zhàn)性的課題。從設(shè)計(jì)角度來看，幕墻就是其中之一。旋轉(zhuǎn)的形態(tài)決定其結(jié)構(gòu)與幕墻玻璃必須輕盈，懸掛在整個(gè)樓體的外側(cè)，不直接同樓板發(fā)生關(guān)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(shí)現(xiàn)的同時(shí)，考慮可建造性。BIM在這里幫助設(shè)計(jì)師完成了精確的定位，并把這種定位放到BIM平臺(tái)上，讓所有專業(yè)來共享這個(gè)計(jì)算和設(shè)計(jì)帶來的成果，幫助其選擇一個(gè)比較好的幕墻設(shè)計(jì)方案。

BIM在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中扮演了一個(gè)非常重要的角色，除建筑設(shè)計(jì)外，還為施工圖設(shè)計(jì)提供了很多的益處。同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院項(xiàng)目經(jīng)營部副主任陳繼良說：“BIM是施工圖設(shè)計(jì)很好的幫助者。”

對于異型建筑來說，用通常的設(shè)計(jì)手段是無法準(zhǔn)確定位這些異型的點(diǎn)的。而且，上海中心大廈這個(gè)建筑又非常復(fù)雜，尤其是設(shè)備層和避難層，由于結(jié)構(gòu)的原因，有很多桿件穿插在設(shè)備層中間，通過二維設(shè)計(jì)基本上是沒有辦法解決這個(gè)設(shè)計(jì)難題的，所以就運(yùn)用BIM通過三維設(shè)計(jì)完成了整個(gè)設(shè)備層的設(shè)計(jì)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(xiàng)目是以AutoCAD為主進(jìn)行出圖，以Autodesk Revit軟件為建?；臼侄?，并使用Autodesk Navisworks和Autodesk Ecotect進(jìn)行碰撞檢測和CFT模擬，使之互相銜接，從而實(shí)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(yùn)算和高靈活度適應(yīng)的能力，在設(shè)計(jì)階段，通過數(shù)字化設(shè)計(jì)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(gè)深化設(shè)計(jì)的過程，以支撐施工的順利進(jìn)行。如果說在設(shè)計(jì)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(shí)際的作用，它將可視化的理念變成了現(xiàn)實(shí)，可見，BIM是整個(gè)施工階段的重要籌碼。

正如上海市安裝工程有限公司副總工程師于曉明所說，“上海中心大廈項(xiàng)目在施工階段面臨的最大挑戰(zhàn)就是它的高度。我們在整個(gè)建造的過程中，全程都將BIM納入其中，整個(gè)周期都是通過精細(xì)化的管理手段來完成的，正是BIM讓我們從模擬階段輕松過渡到實(shí)際的建造上來。”

BIM在施工階段的運(yùn)用十分廣泛。不論幕墻、機(jī)電還是結(jié)構(gòu)，BIM在各個(gè)專業(yè)中都發(fā)揮著重要的作用。尤其在結(jié)構(gòu)方面，更多的人都將注意力集中在了建筑的形態(tài)、高度和外幕墻結(jié)構(gòu)變化等的問題上。那么，BIM又是如何完美解答這些問題的呢?對此，美國宋騰湯瑪沙帝結(jié)構(gòu)師事務(wù)所副總裁朱毅表示，“整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)工程都是相當(dāng)復(fù)雜的。初期，我們總共做了二十多個(gè)方案，就旋轉(zhuǎn)的外形而言，最終選定了矩柱與支外伸臂加上支核心筒的結(jié)構(gòu)體系，正是BIM平臺(tái)，為我們理解復(fù)雜幾何形態(tài)的變化提供了幫助，使結(jié)構(gòu)選型變得非常簡單、明了，而且直接。”

在這個(gè)項(xiàng)目里，上海市安裝工程有限公司和美國宋騰湯瑪沙帝結(jié)構(gòu)師事務(wù)所分別承擔(dān)著工程設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)工程施工的重要任務(wù)。

事實(shí)上，上海中心大廈項(xiàng)目的BIM應(yīng)用是集建模、檢測、計(jì)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(xiàng)工作覆蓋了工程的設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、制造、施工管理乃至后期運(yùn)營管理的建筑全生命周期。

從整個(gè)項(xiàng)目來看，碰撞檢測是必不可少的，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。最初，施工技術(shù)人員采用傳統(tǒng)方法，利用二維圖紙將建筑結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行疊加，而BIM技術(shù)則通過軟件對綜合管線進(jìn)行碰撞檢測，利用Autodesk Revit系列軟件進(jìn)行三維管線建模，快速查找模型中的所有撞點(diǎn)，并出具碰撞檢測報(bào)告。在深化設(shè)計(jì)過程中選用Autodesk Navisworks系列軟件，實(shí)現(xiàn)管線碰撞檢測，從而較好地解決傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)下無法避免的錯(cuò)、漏、碰、撞等現(xiàn)象。根據(jù)結(jié)果，對管線進(jìn)行調(diào)整，從而滿足設(shè)計(jì)施工規(guī)范、體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖、符合業(yè)主要求、維護(hù)檢修空間的要求，使得最終模型顯示為零碰撞。同時(shí)，借由BIM技術(shù)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(gè)完整的、正確的模型以后，我們就可以把它展開運(yùn)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(xiàng)目中，通過BIM實(shí)現(xiàn)的預(yù)制加工設(shè)計(jì)，是以深化設(shè)計(jì)階段所擁有的BIM模型為基礎(chǔ)，導(dǎo)入Autodesk Inventor軟件，通過必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、機(jī)械設(shè)計(jì)以及歸類標(biāo)注、材料統(tǒng)計(jì)等工作，將BIM模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制加工設(shè)計(jì)圖紙，指導(dǎo)工廠生產(chǎn)加工，在保證高品質(zhì)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(jìn)行工作面劃分，再通過BIM的材料統(tǒng)計(jì)功能，對單個(gè)工作區(qū)域的材料進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，要求材料供應(yīng)商按統(tǒng)計(jì)結(jié)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(jì)大幅減少了材料發(fā)放審核的管理工作，有效控制了領(lǐng)用的誤差，減少了不必要的人員與材料的運(yùn)輸成本。

BIM協(xié)同 綠色接力

早在項(xiàng)目的籌建階段，上海中心大廈的建設(shè)理念就已經(jīng)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(shè)計(jì)到施工再到未來運(yùn)營的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)顧建平介紹，上海中心大廈以體現(xiàn)人文關(guān)懷、強(qiáng)化節(jié)資高效、保障職能便捷為綠色建筑技術(shù)特色，以室內(nèi)環(huán)境達(dá)標(biāo)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(shè)目標(biāo)，旨在建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)營階段成為國內(nèi)第一個(gè)在建筑全生命周期內(nèi)滿足中國綠色建筑三星級(jí)和美國LEED綠色建筑體系高級(jí)別認(rèn)證要求的超高層建筑。

業(yè)主在設(shè)計(jì)的最初階段就提出了關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的高標(biāo)準(zhǔn)要求，然而這期間，項(xiàng)目內(nèi)部還曾就是否采用BIM技術(shù)持有不同的觀點(diǎn)。幾年過去了，回過頭總結(jié)BIM在建設(shè)管理過程中所立下的功勞，可見當(dāng)初對BIM的堅(jiān)持選擇不僅是正確的，而且從長遠(yuǎn)來看，更是明智的，特別是在綠色施工和低碳工程上，BIM為其提供了有力的保障。

針對超高層建筑體量大、系統(tǒng)設(shè)施復(fù)雜、運(yùn)營能耗大、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量要求高、集中排放負(fù)荷大、可再生能源的利用受安全性約束大等先天約束條件所限，圍繞節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量把控和運(yùn)營管理等方面，因地制宜地利用BIM，合理采用綠色建筑技術(shù)，通過本地化材料、高強(qiáng)材料和可循環(huán)材料的使用，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可視化室內(nèi)自然采光模擬、營造室內(nèi)舒適熱環(huán)境等，實(shí)現(xiàn)了超高層建筑的綠色接力和可持續(xù)發(fā)展，并為今后超高層建筑的環(huán)保節(jié)能提供了范例，從而推動(dòng)了中國綠色建筑評價(jià)體系的科技進(jìn)步。

上海中心大廈項(xiàng)目存在挑戰(zhàn)巨大、項(xiàng)目參與方眾多、分支系統(tǒng)復(fù)雜、信息量大、有效傳遞困難、成本控制難度大等問題。從項(xiàng)目全生命周期角度出發(fā)，以BIM為手段，應(yīng)用Autodesk Revit建立模型，并在三維的環(huán)境里面完成對項(xiàng)目的修改和深化設(shè)計(jì)，針對項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營的全過程，有效地控制了工程信息的采集、加工、存儲(chǔ)和交流，從而幫助項(xiàng)目的最高決策者對項(xiàng)目進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)、規(guī)劃和控制，意義非凡。

尤其值得一提的是，BIM在項(xiàng)目竣工之后的運(yùn)營管理和維護(hù)方面的巨大作用。傳統(tǒng)的運(yùn)營管理要依靠很多的圖紙來開展工作，一旦發(fā)生事故，查找圖紙就變得非常復(fù)雜，耗時(shí)耗力。如今，上海中心大廈通過BIM系統(tǒng)建立起來的完整的信息模型，可以非常便捷地進(jìn)行圖紙查詢和檢修，有利于及時(shí)解決突發(fā)事故;再者，關(guān)于上海中心大廈日后的運(yùn)營，BIM也作了科學(xué)的計(jì)劃，對此，夏軍指出，“對于超高層建筑來說，它的投資非常巨大，建筑生命周期越長，其投資回報(bào)也就越高。”在BIM系統(tǒng)中，上海中心大廈整個(gè)的生命周期預(yù)計(jì)達(dá)到100年左右，未來的運(yùn)營、使用、維修和更新等方面的問題，都已經(jīng)通過BIM進(jìn)行了充分的考慮和論證，在正常的范圍內(nèi)，生命周期將一直延伸下去。

上海的又一建筑傳奇——上海中心大廈，已經(jīng)把BIM技術(shù)完整地引入到了項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工與管理的全過程之中，作為上海發(fā)展成就的重要見證，上海中心大廈正竭盡全力為世人展現(xiàn)一座融匯了中華文明內(nèi)涵與西方建筑藝術(shù)的摩天巨作。

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