塔什干第奥林匹克城项目全专业协同BIM应用研究

塔什干第奥林匹克城项目全专业协同BIM应用研究

张煜

中国中元国际工程有限公司 北京 100089

摘要：建设中的乌兹别克斯坦塔什干奥林匹克城项目是整个中亚地区目前规模最大的体育建筑群，其存在着建设周期短、场馆众多、结构难度大、工艺复杂等特点。本项目在设计阶段的整个过程中均运用了BIM技术，并取得了良好的工程设计效果图，本文对项目中BIM应用中的难点亮点展开论述。

关键词：体育建筑、BIM正向设计、工作流、拓展应用

1. 项目背景介绍

奥林匹克城项目位于乌兹别克斯坦首都塔什干东侧Yashnabad区，属于塔什干新城的一部分。项目位占地面积约100.6公顷，建筑面积约12万平方米，包括体育场、游泳馆、自行车馆、球类多功能馆、格斗馆等5个主要体育场馆以及室外足球、篮球、网球、极限运动及沙滩排球等场地。建成后将成为2025年第四届亚青会的主比赛场地（图1）。

图1项目鸟瞰图

该项目是落实2022年上合组织撒马尔罕元首理事会合作倡议的重要成果，也是元首理事会成功召开后中乌两国间落地的首个重大合作项目。在如今国内设计市场日趋紧缩的背景下，该项目的建成具有里程碑式的意义，开拓了全新的设计服务模式。

不久的将来，这将是一座满足FIFA（国际足联）、FINA（国际泳联）、UCL（国际自行车联合会）、FIBA（国际篮联）、 GAMMA（全总综合格斗协会）等多项世界最高比赛标准要求的专业奥林匹克城，将作为2025年乌兹别克斯坦欢迎世界作客的门厅，同时也是身为中国设计、中国建造在塔什干新城启动区的一颗闪亮明珠。

BIM应用是本项目的一大亮点，在短短半年的设计周期内100多人的设计团队完成了从方案设计到施工图设计的全部工作。其中BIM设计的作用不容小视。

2. BIM应用创新点

本项目由于占地规模大、单体数量多、建筑形式复杂功能专业等特点，其设计过程难度高专业间协作复杂，同时有因为工期紧张等原因让整个项目的设计难度一再提高。在这样的前提下BIM技术被充分应用以应对各种设计挑战。本项目采用全过程全专业BIM正向设计，多团队在不同空间、时间内在BIM核心软件平台下通过不同设计工具充分协同，交叉工作形成了多项BIM应用创新点（图2）。

图2软件协同概念图

2.1数字化场地-总图全景设计

本项目通过GIS与revit接口，精确提取项目场地及周边环境信息。利用civil 3d与revit 的工作流，快速精准的生成带有竖向信息的场地模型，同时进行高程设计多方案比选，进一步优化场地高程方案。

作为建筑群项目，具有建设场地规模较大、单体较多的特点，通过BIM平台，协同建筑规划及景观规划，做到化零为整。

在复杂的水系及绿化景观设计中，通过BIM技术，优化地形与景观水系的高度结合，实现场地水系调蓄系统的模拟，实现绿植体系的信息化，快速发现与解决复杂场地外线设计问题等。同时，通过revit与Mars的接入，实时掌控项目的景观设计效果。

2.2体育建筑空间-结构一体化设计

由于各场馆规模不同、运动项目不同、赛事工艺要求不同，体育建筑的空间设计也不同。同时本项目具有设计周期短、建设时间紧迫等困难，因此，对于本项目建筑空间与结构设计的高度结合尤为重要。在设计方法中，我们通过BIM协同平台探索出一套高效、准确的体育建筑空间-结构一体化设计流程。

2.3体育工艺BIM信息化设计

各运动项目均需满足世界最高比赛标准要求，因此相关工艺要求特别高。从观众席、比赛场地到音响扩声和照明系统均有着严格的设计要求。我们在项目方案阶段，利用BIM模型对体育场的光照、扩声环境进行了数字模拟，以保证达到赛事需求的声光标准。同时对复杂的比赛场地如泳池，进行精细化建模，复核工艺设备与泳池的关系。

2.4 结构设计

本项目由多座专业体育建筑构成，各建筑结构形式各异，其中体育场、自行车馆、游泳馆的结构体系复杂，通过参数化结构建模，并结合ANSYS、abaqus等专业的结构计算软件，对混凝土看台、金属屋面、非线性立面等复杂结构部件进行分析和计算（图3）。

图3本项目BIM模型

3. BIM设计流程

3.1 本项目采用BIM全周期设计

尤其在方案阶段，充分发挥revit等BIM核心软件的数据平台作用，在短时间内通过参数化建模、BIM化团队管理、BIM文件快速出图表达等新的设计手段顺利完成方案设计。

3.2BIM文件的多方案化设计

通过BIM文件的内部管理实现了对罩棚、赛场看台、平面功能、剖面关系等关键部位的多方案比较，在投标和初设阶段大大提高了设计效率。

3.3复杂造型参数化造型设计

利用revit模型强大的数据平台作用，通过rhnio insdie连通grasshopper、rhnio和revit，快速实现基于功能空间需求的形体推敲和方案比选，同时参数化立面设计，快速实现立面肌理效果，达到设计目标。

3.4通过链接模型和工作集的交叉管理模式实现全专业协同设计

针对本项目场馆类型多、建筑内部空间复杂、参与专业多的特点，项目组对复杂模型进行合理拆解，子项模型内部再分工作集，真正做到不同部门、专业、个体之间的协同设计。

3.5 室内空间整合

通过协同设计，高效地对机电系统进行管线汇总，解决各场馆不同类型的设备机电问题。同时利用ENSCAPE实时渲染，整体控制室内空间设计效果，为后续施工打下良好基础。

3.6 成本控制

作为EPC项目成本控制尤为重要。通过revit强大的统计功能，对房间面积、材料总量、构件数量等重要数据精确控制，做到了带量带价设计。

4. BIM技术拓展应用

4.1基于revit模型的疏散设计和消防模拟

基于revit模型，通过pathfinder软件对赛场观众席进行人员疏散模拟，从而进一步验证和优化看台设计。

同时基于revit模型，通过pyrosim软件进行火灾时各场馆的消防疏散模拟，确保建筑物的安全性。

4.2风动实验模拟

基于BIM模型3D打印制作整个项目及其周边建筑的缩尺模型，准确模型各场馆的风环境，通过风洞试验得到各场馆屋面和立面的风荷载分布，并在此基础上进行结构的验算、优化和精细化设计。

4.3VR协同设计

运用Enscape实时渲染技术进行全程VR协同设计，第一时间掌握建筑空间效果。同时，通过MARS进一步优化效果后作为VR展示。

4.4合理的模型设置为施工配合、施工模拟、智慧场馆运营打下了基础

如预制混凝土看台等模型的精确建模方便了后续施工模拟，机电系统的详尽建模为后期智慧场馆的运营做好了铺垫。

总结

奥林匹克城项目作为一座高标准、多类型的体育建筑群项目有着非凡的设计价值和多项技术难点，其BIM技术在方案创作、设计深化、施工图设计以及后面的施工准备与模拟等各阶段都起到了关键性作用。在项目建成以后BIM技术还将应用在体育城的日常运营和维护中将真正做到建筑的全生命周期BIM技术应用，也将成为新时代数字化设计的典范项目。