BIM应用案例分享——程十发美术馆新建工程

项目概况

程十发美术馆是上海市委市政府着眼社会主义国际文化大都市建设作出的重大决策，也是实施文化东进战略，构建一轴双心城市文化新布局的重要一环。作为“十三五”期间市重大文化建设项目，程十发美术馆已于 2018年年底结构封顶，将于2019年年底开幕。本项目的方案到施工图，由同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司同励设计院设计，外形紧扣“叠院·拾径”的设计构思，外立面采用石材、玻璃叠加的虚实体块，来表现形体的雕塑感和错落有致的韵味。

项目位于长宁区古北地区虹桥路，项目规划用地约7129.0㎡，总建筑面积：11500㎡，为大中型博物馆。地上建筑面积：7570.0㎡，地下建筑面积3930.0㎡,建筑高度：23.85m。地上三层，包括陈列用房、公众服务用房、业务研究用房等，地下一层，包括报告厅、停车库、设备机房等。

项目地下为现浇钢筋混凝土结构，地上为钢结构，按“国家重点美术馆标准”设计，抗震八级，地下地上结构之间采用隔震技术进行转换连接。此外，本工程的地下与地铁毗邻，施工场地小，工程复杂；地上建筑造型悬挑，功能主要为公共的展览空间，对于空间的效果、舒适度都有着较高要求，这背后离不开钢结构的精细化设计，机电管线的合理布置，以及多专业的协同设计，通过BIM技术增强的多专业间的合作保证了对于空间的合理利用，达到建筑的空间要求和展览效果，配合施工周期在最短时间内完成对于设计的优化。

项目工程进度

BIM团队在项目方案确定后的初步阶段就介入辅助设计，配合设计到施工图审图完毕，并在施工阶段仍持续协助设计以及业主。

设计阶段BIM配合时间线

扩初阶段——BIM配合建筑外形推敲&结构选型定位尺寸优化

扩初阶段，通过计算模型快速导出结构模型，对于已有的建筑图纸翻模后进行合模，通过三维可视的效果，为设计师推敲建筑空间效果和对于结构方案比选提供了可考依据，快速确认了以下的修改：

1. 修改结构形式，屋面层的桁架改为钢梁

2. 准确控制结构悬挑部分的尺度

3. 辅助施工图阶段结构构件的准确定位——幕墙边界

通过计算模型快速导出结构三维模型

合模的外立面效果推敲

结构构件的准确定位以及尺寸控制

施工图阶段——BIM配合结构抗震设计

施工图阶段，BIM配合设计对于抗震设计的隔震支座进行了建模和研究。抗震设计采用了地下室与地上钢结构分开的设计方案，以减少对于土建整体的开挖并达到更好的抗震效果。

结构整体的抗震设计，地上地下分开

隔震支座节点

隔震沟构造节点

施工图阶段通过三维建模各个隔震节点的建模协助设计推敲抗震设计的实际视觉效果；尤其是对于地下室室内空间效果有比较大影响的隔震支座还需要满足一定的防火要求，对于这个节点的推敲进行了多次方案性的研究——最终确认由最初的仅用防火材料填充的方案改为最终周围加轻质防火隔墙。

隔震支座构造节点方案修改

隔震支座的构造节点修改带来了对于地下室管线的空间影响，地下室整体结合抗震支座的设计进行了优化。

结合抗震支座节点管地下室管线进行了局部的优化

施工图阶段——BIM配合空间精细化管理

施工图阶段所有机电图纸的完备后，对于所有空间进行了管线综合和净高验证。

常规的管线净高问题报告

此外，结合展览建筑的特殊性，对于展览空间的净高和路由进行了优化，保证所有内部管线不影响内部的展览空间。

展览空间效果图

展览空间楼梯下方公共走廊管线优化

作为公共建筑，外立面的效果控制也十分重要，BIM团队着重研究了两个室外设备平台的设备安装以及管线布置情况，保证管线的隐蔽和使用合理性。

设备平台的管线验证

施工图阶段——BIM辅助机电管线与结构协同设计

在本项目中，除了传统的二维到三维的验证外，BIM还协助设计进行了设备管线与钢结构预留洞口的交互设计工作。

由于顶层悬挑空间区域梁下净空有限，为保证业主所要求净高，机电管线采用全部穿梁的方案。

但由于钢结构开洞条件较为苛刻，且机电管线涉及多个专业的协同，在与设计沟通之后，在钢梁开洞原则允许的范围之内，将该区域BIM结构模型预留出尽可能多的洞口，然后机电根据结构洞口条件进行管综，并相应考虑了建筑的天窗范围和屋面造型等因素，在机电管线尽可能优化的条件下，满足了该区域的净高要求，并在最后删除不需要的洞口，将机电管综模型以及钢梁开洞大小及定位信息，反提给设计作为出图依据，保证了管综成果的有效和设计合理性。

协调过程：

结构开洞-机电管综-保证有效面积和管综情况的开窗