零图纸设计的法兰克福大型综合体是如何实现的 | 德国HPP事务所

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在BIM (Building Information Modeling)技术领域中,HPP一直处于同行业的领先地位。十几年前,我们便开始运用BIM软件,如今已拥有由20多位专门提供BIM支持的建筑师组成的团队,并在大型建筑项目中提供全周期的BIM服务,比如FOUR Frankfurt——法兰克福全能城市综合体和汉堡港口新城海景区总体设计。

FOUR Frankfurt项目的副负责人——HPP法兰克福分部的建筑师段晨光,与我们深度分享BIM是如何在设计之初就贯穿到整个项目中, 在具体运用和多专业配合的过程中,又有哪些思考和挑战。

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▲ 制高点达228米的全能综合体

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 ▲ 四个塔楼的围合空间

项目名称:FOUR Frankfurt

地点:法兰克福

业主:G&P Erste Management GmbH

联合体:UNS+HPP

总建筑面积:226,000 m²

高度:100/120/173/228 m

预计建成时间:2023

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▲通往老城广场的“城市之门”

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▲高效联通的空间

FOUR Frankfurt是法兰克福近年来体量最大的一个项目,可以理解为德国版的上海陆家嘴,集办公、住宅、酒店、商业、幼儿园、健身、餐饮等为一体的商业综合体四个塔楼被一个共同的,相互关联的裙房连接起来,裙房屋顶是空中绿地,底部一半面积被纳入城市公共空间。目前该项目已取得由法兰克福市政府颁发的建造许可证,预计2023年完工

01

甲方 x BIM

项目开始之初,甲方就明确了要用BIM来正向推进设计,这对多数参与这个项目的专业来说都是第一次。使用BIM正向推进项目是甲方写在招标合同里的,为此甲方专门邀请第三方BIM咨询公司,草拟了与建筑事务所及其他参与方的合同,制定相关工作流程和建模框架。

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▲ FOUR Frankfurt 由四栋不同朝向和高度的塔楼组成

一般来说,建筑师和工程师有自己的 BIM 管理人员,而该项目特别之处在于,甲方也聘请了自己的 BIM 管理人员,负责解决建筑设计之外的 BIM 问题,大部分与软件相关,比如针对设计中出现的操作繁琐和低效等问题开发新的插件。

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▲ 功能分析

02

建筑师 x BIM

1. 化整为零,又化零为整

 

因为形体复杂,体量巨大,项目一开始就敲定了从三个层面分开建模的思路。

第一层:按照塔楼和裙房分为四个大部分。

第二层:把每个部分细分为塔楼、裙房及地下室的局部子模型。

第三层:根据建造顺序,细分为混凝土、砌体及隔墙模型、租户模型、立面、轴网系统、面积等等模型。这样一层层拆下来,共有98个模型。

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 ▲ 建模思路

这样的框架虽然看上去有些繁琐,但在实际操作中确实是提高了效率。精确的分类允许多个人同时在一个区域工作,每个改动的内容又能被所有人实时看到。

通过拆分模型,还避免了单个模型数据过于庞大,节省了数据同步耗费的时间,减少传输误差。

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 ▲ 被拆分成98个部分的BIM模型

整个项目参与建模的建筑师有30人左右,分别在法兰克福,杜塞尔多夫和阿姆斯特丹三个城市,所有人都能及时了解项目的变动和修改。

2. 标准化建模

 

如果每个人都按照自己的逻辑和思路工作的话,那光在建筑师内部就会有解决不完的冲突。所以标准化建模在这个项目中特别重要。为了达成这一点,项目首先制定了一个标准化的命名系统,并规定了族、视图、样板等文件该如何命名。

 

我们建立了独立的 Revit 文件作为族库,里面储存了所有在项目中出现的族,大到混凝土柱子,小到门的标注,都在这个族库文件中被标准化定义。

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▲ 族库中的一部分门

把整个项目看作一篇文章的话,族库就相当于这篇文章的词汇库,所有的作者都必须使用库里的词汇来写这篇文章,确保大家说同一种语言。

在管理上,只允许BIM部门的同事在族库里添加和更改族群,其他人只能用不能改。

3. 避免重复劳动

 

这个项目扩初和审批阶段的图纸,是直接从 Revit 模型中导出来的。这在建模和设计参数时候会投入更多精力,但却避免了传统设计方式中那种改了平面改剖面,一牵发而动全身的重复劳动。

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 ▲ 从Revit导出的图纸局部

BIM 真正体现出它的优势是在施工图阶段,施工图在传统的建筑设计过程中是劳动量最大、产生图纸最多的阶段。在德国,施工图按照建造顺序分为三个等级, 这里标记为WP1, WP2, WP3

 

-建筑师提供WP1模型给工程师,工程师以这份图纸为依据设计预留口。

-工程师与建筑师经过多轮协商调整后,递交预留口的终稿。建筑师把它们表达到施工图上,这时候的模型是WP2,这将作为混凝土和砌体施工的依据。

WP3是混凝土砌体施工结束后,表达剩余建筑部分的图纸。比如轻质隔墙,吊顶等。

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 ▲ FOUR Frankfurt 施工现场

因为有了精确的BIM模型,整个WP1和WP2的沟通和出图都是在模型上表达的,未出现过一张图纸。

4. 参数信息提升工作效率

 

Revit 每个族都附有多个参数,通过过滤和提取参数,可对同一属性的构建进行算量及输出示意图。

直接出量

以往在写招标文件时,需要手动计算各种数值。而FOUR Frankfurt能直接用 Revit 模型导出每层混凝土、隔热材料、玻璃立面等建筑材料的用量,并直接用到招标文件中。

导出门列表

门列表是繁琐又容易出错的环节,它在项目不同阶段需要的深度不同,由刚开始的几个参数,到最后的几十个,改动会一直持续到项目竣工。传统的做法是用Excel来制作数据库,费时费力还很容易出错。

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 ▲ 门列表局部

而在BIM模型中,每个门的参数,比如尺寸、种类、防火等级、材料等信息都记录在门族里;每个门所在的区域、楼层、功能、类型、房间号也都体现在模型中。完整的门列表就能通过Revit直接导出。

FOUR Frankfurt共有将近1万个门,这样的操作无疑是十分高效的

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 ▲ 模型中的门

这个项目也有它自身的问题,有施工经验的建筑师基本都上了年纪,不了解也不愿意学习BIM,而有BIM经验的建筑师,基本都比较年轻,工地经验少。

 

这个问题也只能通过在实践的过程中慢慢磨合了。

03

各个专业 x BIM

如果要用一个词来说明在项目推进过程中最重要的一点,那非沟通”莫属。不同专业间在 BIM 方面的沟通,主要体现在模型数据交换修改意见交换这两点。

模型数据交换

如果项目所有参与方都使用同样的软件,自然是最理想的,但这在现实中几乎是不可能的。Four Frankfurt这个项目中建筑师和结构师用的是 Revit,给排水和配电用的是 Tricad,因此大家需要一个共同的媒介来沟通。

 

此次媒介选择了IFC。各专业的模型都可以导出为IFC格式,建筑师和工程师可以通过对比不同专业之间的IFC文件来辅助自己的设计工作。

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▲ IFC 模型

IFC的另一个重要用途就是碰撞检测。甲方为了控制项目质量很强调碰撞检测,为此还会在项目进度例会之外单独开展例会。

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 ▲ 碰撞检测中遇到的结构矛盾

修改意见交换

例会后,所有改动会被记录为BCF,和模型一起上传,相当于以前给图纸上画云线和索引来记录修改。

这样的流程设计和记录方式,本身是很高效的。但在实际操作中,这个过程也带来了大量额外工作。建筑师需要在完成本来就很紧迫的任务同时,去准备所有的碰撞检测,整理BCF,而通常碰撞检测的结果并没有给设计本身带来很大的改善。

有时候宝贵的时间并没有用来解决一个棘手的问题,而是特意去实现标准化流程,结果反而降低了工作效率。

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 ▲ BIM模型整体

引发这个问题的原因主要有以下两点:

 

1. 建筑师的施工图和其他工种的施工图阶段不同步

给排水和配电的施工图通常在建筑施工图之后才开始。在这样的前提下做的碰撞检测,有一半都是错误和不具有讨论意义的,因为这些问题会在给排水和配电完成施工图后解决。如果碰撞检测可以在所有人完成施工图后进行,效果肯定会好很多。但甲方不可能允许这么做,这意味着工地需要停工等图纸。

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 ▲ 预制地下室混凝土柱子已经安置在工地上

2. BIM是基于建筑全生命周期的思考方式,很多后期问题会在前期出现

作为甲方,当然希望这些问题在前期得到解决。但是,根据德国的相关法律,建筑的整个建造过程定为9个阶段,通常每个阶段乙方都会和甲方签订一次合同,甲方也可以在不同的阶段更换事务所。

在这个制度下,甲乙双方是按各个阶段的工作范围来实施结算的,甲方并不会因为问题提前被解决而多付钱。出于经济性考虑,就不会有公司在扩初设计阶段去解决施工图阶段的问题。

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  ▲ 德国法律中建筑的建造过程分为9个阶段

这种以各个阶段为基础的思考及运行方式,和以整个建筑全生命周期为基础的正向设计,本质上是存在矛盾的。这个矛盾不解决,BIM的落实总会遇到阻力。

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   ▲ FOUR Frankfurt 塔楼

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BIM已经初步应用于建筑行业并彰显了其巨大的商业价值,但从目前的实践状况来判断,还存在很大的局限性。

HPP在推动BIM技术的发展中投入了巨大的时间和财力,这样的投入在长期的坚持和实践下也带来了回报。它使得我们的BIM技术在德国行业内占据领先地位,可以拿下FOUR Frankfurt这样明确要求用BIM推进的项目。目前我们正在把多年来把控大型设计项目的经验倾注到这个项目之中,以BIM为协同基础,来确保它的完成度。

 

– END –
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