BIM案例 | 天津團泊湖網(wǎng)球中心雙曲面建筑

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來源：建筑幕墻設計咨詢 機械工業(yè)第六設計研究院

為一個東方古國的現(xiàn)代化體育場館，在精神上張揚的力量與相對含蓄的表達方式正符合我國傳統(tǒng)文化的特點。

利用Autodesk系列軟件構(gòu)建三維平臺，設計者切實地對圈梁位置、樓板邊界給予定位，結(jié)合其余部分的模型可以很好地解決交錯、碰撞問題。

體育場館不可能離開運動體現(xiàn)其價值。而實現(xiàn)運動的良、劣情態(tài)則從一個側(cè)面反映了場館本身的設計品質(zhì)。

天津團泊湖網(wǎng)球中心鳥瞰圖

項目類別：商業(yè)樓宇

項目設計：CCDI 中建國際設計顧問有限公司

投資金額：40000萬元

主要設備材料： 地面材料、結(jié)構(gòu)屋面、照明、供水設備、空調(diào)、 裝修材料、消防系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)

項目周期：2009年6月—2011年11月

本項目計劃建設1萬座位中心賽場1座，4000座位半決賽場一座，體育會所一座及6片各200座位的預賽場地和6片練習場地。作為現(xiàn)代化的專用網(wǎng)球中心，工程總用地20.54萬平方米，總建筑面積（含地下）8.26萬平方米。該場館用于舉辦國際、國內(nèi)網(wǎng)球單項賽事以及作為東亞運動會的備選場地使用，該建筑坐落于靜海縣團泊新城西區(qū)A地塊內(nèi)。網(wǎng)球中心北面為綜合體育館，南面為居住用地，西側(cè)為商業(yè)用地。地塊東側(cè)西主干道三（40米），北側(cè)為體育大道（60米），東側(cè)為西次干道三（24米）。作為一個東方古國的現(xiàn)代化體育場館，在精神上張揚的力量與相對含蓄的表達方式正符合我國傳統(tǒng)文化的特點。

天津團泊湖網(wǎng)球中心室內(nèi)效果圖

項目設計體現(xiàn)奧運場館設計經(jīng)驗

CCDI中建國際設計顧問有限公司（以下簡稱CCDI）成立于1994年，是在城市建設和開發(fā)領域從事專業(yè)服務的大型咨詢機構(gòu)，匯聚近2000名技術(shù)專業(yè)人員，設有上海、北京、深圳、成都、紐約5大區(qū)域公司及13個專項事業(yè)部。

CCDI深入研究中國高速城鎮(zhèn)化進程中經(jīng)濟、科技和文化中的變遷，擁有實現(xiàn)客戶核心需求的嫻熟設計能力，在建筑樓宇、軌道交通、醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境能源等領域，提供發(fā)展咨詢、建筑設計、建設管理和工程顧問等專業(yè)服務。

CCDI成功主持設計了國家游泳中心“水立方”等多個2008年北京奧運會比賽場館，實現(xiàn)了大量的自主創(chuàng)新和綠色科技成果。在住宅開發(fā)、商業(yè)樓宇領域擁有優(yōu)秀業(yè)績。同時，CCDI投身高端技術(shù)發(fā)展，將國際領先的工作標準和先進的技術(shù)經(jīng)驗應用于設計實踐，憑借科技創(chuàng)新和應用的能力，為中國城市建設提供高標準的專業(yè)服務。CCDI珍愛人們生活的城市環(huán)境，關(guān)注人們的生活品質(zhì)，正視企業(yè)的社會責任，為建筑行業(yè)的科學發(fā)展以及釋放中國專業(yè)人才的創(chuàng)造力而不懈努力。

項目夜景圖

體育建筑的技術(shù)整合

本項目中，斜圓柱式樣的網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)極富動感。如何才能把這樣飄逸的意象化為現(xiàn)實？這種傾斜的形體在力學上是否足夠穩(wěn)定？怎樣才能在實現(xiàn)設計美學觀感的同時確保滿足使用上的需求？對于這樣一個于外觀上不規(guī)則形態(tài)的異型建筑（擁有空間曲面），能不能準確地定位——尤其是鋼結(jié)構(gòu)框架的諸多節(jié)點？問題總是多方面的，解決的辦法雖然多種多樣，卻常常因為不能同時兼顧其他方面的需求而顧此失彼。如何綜合地基于信息集成化地平臺高效率地處理問題，成為當務之急。

建筑信息模型理念所倡導的信息數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)模型化、模型通用化乃是此項目應用中的方向。基于Revit平臺的數(shù)據(jù)化集成和良好接口，其工作內(nèi)容靈活而專注。屋蓋的形式確定之后，設計者所要考慮的就是結(jié)構(gòu)承力情況。不同的開啟狀態(tài)下，對于建筑的負載必然是不一樣的。同時由于配合柱、桿的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，橫風的因素對于探討穩(wěn)定性也很重要。

在鋼結(jié)構(gòu)體系確定之后，設計者就此構(gòu)建模型，并在相關(guān)專業(yè)計算軟件中進行論證。同時，設計者可利用Revit系列軟件的數(shù)據(jù)輸入接口，將計算模型融入三維模型，使其成為其中一部分，用于其他相關(guān)專業(yè)的設計、分析工作——例如鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的連接、通風與采光性能的分析等。

在從草圖到精細落實合理圖紙的這一過程中，往往為滿足各個專業(yè)間的不同需求，設計師的工作內(nèi)容就像一條反復波折的曲線，總在不同需求中反復。方案的頻繁修改與設計期間的重復工作造成低劣的執(zhí)行效率。若一個修改即時就能反饋到其他相關(guān)專業(yè)，免去那些無謂的麻煩是一件對設計師而言再好不過的事情。順暢的工作該是猶如一條直線般向前運行。

經(jīng)過嚴密的結(jié)構(gòu)計算，設計者對各個斜柱與地面的夾角都有著嚴格的要求。而僅僅在二維平面中想要確定斜柱與樓板的交點、斜墻所在的平面、空間曲面幕墻的分劃等，總是艱難的。只要層高出現(xiàn)些許變化就會使得先前的所有計算全部付之東流。

利用Autodesk系列軟件構(gòu)建三維平臺，通過斜柱與樓板層面的交點，設計者切實地對圈梁位置、樓板邊界給予定位，結(jié)合其余部分的模型也能很好地解決交錯、碰撞問題。方案改變時，更能快捷地得到結(jié)果，利于選擇和調(diào)整。

管線綜合圖

體育場館功能的可持續(xù)設計

在整體建筑設計中，光線是相當重要的一部分。光與色彩、形體、空間、人際視線之間的關(guān)系，隨著時間、空間的變化，明暗交錯中，總是能呈現(xiàn)出流動的美。

相對于本項目所在地區(qū)較為陳舊的體育建筑設施，方案中外露的全鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，造型簡潔，紋理活潑，極富時代氣息。而如何將其良好地表現(xiàn)出來？如何能在自然的天光下，把場館本身的“健與美”展露，讓光與影協(xié)調(diào)一致？這通常是件復雜的事情。

人們生活中的光，更多是對舒適生活的需要。由于初始設計意圖定位在建設能舉辦國際頂級網(wǎng)球賽事的網(wǎng)球中心，故各項指標都應以ITF（國際網(wǎng)球聯(lián)合會）對競賽場所的要求為基準——光線、溫度、風力上必然也是。

通過鋼結(jié)構(gòu)表面百葉的合理控制所影響的采光、表面熱分布乃至自然氣流的良好通風引導，不僅會營造更宜人的環(huán)境，也較耗能的機械調(diào)節(jié)更加低碳和環(huán)保。

在制圖過程中，多面的形狀、錯落的突出物、周邊建筑的相互關(guān)系僅僅呈現(xiàn)在二維平面上，通過紙、筆、計算機軟件的幫助都不足以完滿地實現(xiàn)上述需求。或者不能面面俱到，或者計算量非人力所能及。

體育場館不可能離開運動來體現(xiàn)其價值。而實現(xiàn)運動的良、劣則從一個側(cè)面反映了場館本身的設計品質(zhì)。在欣賞競技體育運動的過程中，觀眾往往情緒激動，高聲呼喊、加油助威。但同時，觀眾們又常常局限地定位在坐席附近，并無空間施展暖身行為。隨著季節(jié)變化，溫度、濕度不總會讓人覺得舒服，適當?shù)恼{(diào)節(jié)是必要的。

建筑項目里面直剖細圖

另外，作為定位國際頂級網(wǎng)球賽事品質(zhì)的網(wǎng)球中心，保持各位運動員的競技狀態(tài)也是重點——新鮮的空氣與充足的氧分。

對采暖與新風的調(diào)節(jié)以控制人員周圍溫度在熱舒適區(qū)內(nèi)為標準。通過建筑信息模型在相關(guān)流體動力學軟件中的模擬，確定何種狀態(tài)下的羽流方式可滿足要求。大多數(shù)時間里，借助通透的建筑外形（網(wǎng)架加陽光板的方式，通透率超過50%）和通過陽光板組織采光產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，由熱壓和風壓共同作用，利用自然通風即可滿足室內(nèi)的舒適性要求。

采用座椅送風形式，每個座椅下設一個旋流封口。當舉行重要賽事或活動時，管理者可以開啟空調(diào)通風系統(tǒng)，保證滿足重要賽事或活動的環(huán)境要求。

相對于本項目中復雜屈曲的空間分隔，各類管線系統(tǒng)于空間中往往穿插錯落。若按照通常的施工方法，設計人員僅僅使用二維圖紙來對照它們相互間的位置，幾乎不可能避免因空間有限而產(chǎn)生的管線穿越。而當擁有了三維模型之后，則可以在相關(guān)軟件的支持下，在模型中進行觀察，并發(fā)現(xiàn)設計中可能發(fā)生了的各種問題，予以先期解決。三維模型本身是虛幻的，但它又是現(xiàn)實的，因為它可以準確地反映實際狀況。

利用Autodesk系列軟件構(gòu)建三維平臺，空間中的這些矛盾可以較為方便地被發(fā)現(xiàn)、調(diào)整——其平臺本身就是三維的，而且可以從任意角度、方位供設計者觀察。問題被解決后，良好的空間管序、分層才能實現(xiàn)簡潔有序。

項目采用的設計和實施流程
1、與二維設計結(jié)合，利用Revit Architecture、Revit Structure和Revit MEP搭建建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電等專業(yè)的BIM構(gòu)件，形成構(gòu)件庫；然后，根據(jù)各專業(yè)構(gòu)件，特別是工藝專業(yè)的設備實際參數(shù)，對各構(gòu)件進行富信息的添加補充；之后各專業(yè)根據(jù)項目實際情況進行構(gòu)件的三維組裝，形成各專業(yè)三維設計成果。以NWC格式數(shù)據(jù)傳給Autodesk Navisworks，進行漫游、管線綜合 以GBXML格式數(shù)據(jù)傳給Autodesk Ecotect，進行建筑性能分析 以DWG格式數(shù)據(jù)傳給AutoCAD，進行后期圖紙調(diào)整 以FBX格式數(shù)據(jù)傳給Autodesk 3ds Max，進行后期效果圖渲染以及動畫制作
2、模型數(shù)據(jù)以NWC格式傳給Autodesk Navisworks軟件，在設計階段對BIM模型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、工藝設備和公用管線信息進行整合，實施結(jié)構(gòu)構(gòu)件、工藝設備與三維管線綜合碰撞檢查，從而可以大大提高設計師管線綜合設計的技術(shù)解決能力，并最大程度地避免施工過程中可能會出現(xiàn)的管線碰撞問題。借助于中機六院開發(fā)的交付和展示平臺，施工方可以更好的理解設計意圖；同時利用三維展示方式指導現(xiàn)場施工和設備管線安裝，能夠進一步提高施工效率和準確性。另外，現(xiàn)場施工不可避免的會出現(xiàn)一些問題，這其中的有些問題可能是無法預測的，比如購買的設備在尺寸、參數(shù)、管件的樣式和材料等方面與原設計存在出入，這就需要及時快速的進行設計變更，而中機六院開發(fā)的設計文件遠程更新系統(tǒng)就很好地解決了這些問題，使得溝通更便捷，變更更快速，查看更直觀。

圖1  聯(lián)合工房正放四角錐螺栓球網(wǎng)架

圖2  管線檢查綜合報告

3、模型數(shù)據(jù)以GBXML格式傳給Autodesk Ecotect軟件，對庫房做熱環(huán)境分析和室內(nèi)視野分析。

圖3  香精香料庫可視度分析圖

圖4  月均逐時得熱分析圖

4、根據(jù)三維信息模型進行各種工程量的統(tǒng)計。在Revit系列軟件中工程量的統(tǒng)計可以交給軟件來協(xié)助完成，且模型的細化程度越深，統(tǒng)計結(jié)果越為精確。例如可以對各種設備材料、管道長度和管件數(shù)量等進行統(tǒng)計。

圖5  管道管件明細表

5、隨著施工的進行逐步完成竣工BIM模型，交付業(yè)主供運維管理使用。此項目的業(yè)主方浙江中煙集團表示，不僅要在可視化的基礎上從設計、施工到運營階段利用BIM技術(shù)獲益，而且還希望將來在廠區(qū)改造和擴建過程中也可以利用基于BIM技術(shù)的三維模型信息進行全生命周期的管理。

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