▲ 部分获奖证书展示 ©GADRI
在刚刚结束的2023年中，我院在BIM设计领域建树颇丰。以重庆大河文明馆（以下简称：大河馆）与哈尔滨工业大学（深圳）重点实验室集群（以下简称：哈工大）项目为代表，斩获行业级BIM大赛特等奖4项、一等奖6项、二等奖3项。其中包括“创新杯”（中国勘察设计协会主办）特等奖、中国建设工程BIM大赛（中国建筑业协会主办）一等奖等重量级奖项。
▲ 以参数化设计与互联网技术驱动的BIM应用价值提升 ©GADRI
大河馆项目位于重庆市南岸区广阳岛区域。广阳岛处于明月山、铜锣山之间，全岛面积6.44平方公里，是长江上游的一个沙洲岛。岛内江河景观和自然生态资源丰富，为长江水域中不可多得的生态宝岛。项目总建筑面积19,152㎡。建筑类型为展览类公共建筑。
▲ 大河馆建设区位 ©GADRI
建设用地内地势较为平坦，几处连续的现存“高台”，实为原电力建设工程遗留，是人类在岛屿开发时留下的“伤痕”。设计以此为出发点，围绕高台勾勒出最初的创作手稿。所谓“生态北斗 · 大地孕育” —— 尊重并保护广阳岛现存的山水、地文资源，是本次设计的基本理念。从创作手稿中不难看出，项目从设计之初的定位就是一处地景式的异形建筑，具备相当的复杂性与工程实施难度。
▲ 项目建设用地内现存的连续“高台” ©GADRI
关于项目难度认定，依据“渝建发[2021]3号”文件中的相关条文约定，同步结合由项目技术复杂性咨询会上相关专家形成的一致意见，最终，大河馆项目被认定为“在设计技术、施工技术与项目管理等方面特别复杂”的公共建筑工程。具体难点可概括为设计、建造、协同和运行四个方面。
▲ 项目技术复杂性与难度认定 ©GADRI
▲ 项目难点覆盖设计、建造、协同和运行四大方面 ©GADRI
针对四方面实施难点，设计搭建了以价值导向为核心的全过程BIM设计应用创新体系。旨在通过设计参数化、建造一体化、协同开放化的方式，达成运行低碳化的绿色设计目标，以数智化技术驱动设计引领的全过程BIM应用价值提升。
▲ 大河馆项目全过程BIM设计应用创新体系 ©GADRI
项目通过参数化设计手段，重点解决两大问题。其一，针对异形混凝土复杂曲面难以定位的问题，基于BIM三维模型对所有构件进行规范化命名、编号，以确保后续信息传递数据标识的唯一性；设计基于BIM三维模型，精准出具全构件空间坐标清单，有效辅助工程实施；辅助深化设计，利用BIM模型导出混凝土构件的三维定位图，引导施工精细化实施。
▲ 异形混凝土构件空间定位 ©GADRI
▲ 精准出具全构件空间坐标清单 ©GADRI
▲ BIM辅助出图 引导施工精细化实施 ©GADRI
其二，针对异形混凝土表面模板排布的问题，设计通过Rhino+Grasshopper的参数化方式，对最终工程效果进行深度把控。基于设计BIM模型，模拟混凝土模板的条板间距、蝉缝凹宽、肌理错拼与表面凹凸变化，敲定逻辑规则，并先行打样一块难度最高的双曲面混凝土样板，以便发现工程实施中可能存在的问题，进而形成最佳的工程建造效果预控。
▲ 设计牵头的清水工艺深化 ©GADRI
▲ 混凝土模板深化设计效果推演 ©GADRI
▲ 通过混凝土样板打样反向优化设计 ©GADRI
所谓建造一体化，具体实施上分为了三个层面。首先，是“设计-工艺-施工”一体化。基于设计复杂性、施工难度以及工程示范性等因素影响。项目最终采用了设计BIM模型一模到底的模式，并梳理出一套完整的异形体设计项目BIM设计协同工作流。在此基础上，设计启动了从“一块混凝土样板”向“全部混凝土主体”的模板排布映射，从设计模型过渡到工艺、施工模型；从电脑传递到CNC数控机床；最终有了施工现场的完美呈现。这是基于“设计-工艺-施工”一体化的深度建造效果控制。
▲ “设计-施工”一模到底的协同模式 ©GADRI
▲ 基于参数化方式完成全主体混凝土模板排布 ©GADRI
▲ 实际建造效果与BIM模型效果对比 ©GADRI
其次，是“设计-造价”一体化。因为混凝土异形原因，项目钢筋工程量计算极为困难。施工团队无法通过广联达计算得出工程实际的钢筋用量。因此，设计团队通过对设计BIM模型的拆分与深化，梳理出一套设计BIM模型的钢筋算量创新方法与工作流，基于BIM模型、钢筋计算公式、并利用ChatGPT优化算法后，完成项目的钢筋算量工作。最终，施工总包根据设计计算的工程量完成钢筋采购，总体投资误差控制不超过1%。
▲ 基于设计BIM模型的钢筋算量创新方法与工作流 ©GADRI
最后，是“设计-进度”一体化。由于项目异形体量过于复杂，导致施工过程中曲线钢筋无法准确进行翻样、下料。为解决此问题，设计牵头自主研发了基于Rhino所提取钢筋线的曲线拟合工具。可对每段曲线的圆心、弧长、半径等数值进行精准标注，单线误差不超过3毫米，以互联网思维与数字化方式，提升钢筋翻样效率200%。
▲ 自研软件辅助现场钢筋翻样 ©GADRI
基于项目的复杂性以及对BIM成果应用方向的不同要求，项目梳理了一套完整的openBIM软件协同体系，基于Rhino和Revit两款软件分别完成土建与机电专业的BIM模型，并以参数化手段介入两套模型之间全系统、全数据的传递与交互，以此保证设计的协同效率与成果质量。
▲ 基于openBIM逻辑的全系统、全数据协同交互 ©GADRI
此项目作为国家课题“城镇可持续发展关键技术与装备”重点专项的示范项目，被纳入“十四五”国家重点研发计划。课题主要研究内容为 —— 高品质绿色建筑设计方法与智慧协同平台。经研究决定，项目计划搭建基于BIM的智慧低碳物联发布平台，以此作为课题的重要研究成果之一。此平台重点解决的就是建筑动态数据的传感、用能监测、策略反馈和节能调控等问题，以此达到项目的最终目标——运行低碳化。
▲ 平台搭建的理论研究内容 ©GADRI
因大河文明馆项目施工暂未完成，为保证平台实装后的稳定性，课题选择了一个实际项目进行平台运行测试，测试结果：平台前端、后端、终端均可达到既定设计目标。平台在实际项目中试运行期间，对建筑运行数据进行了监测，并根据算法最终得出系统的年均减碳率可达35.43%。
▲ 平台于实际项目中的年均运行减碳可达35.43% ©GADRI
▲ 哈工大项目BIM正向设计创新与实践 ©GADRI
哈工大项目位于深圳市南山区西丽大学城体育场东侧，用地面积33737㎡，建筑面积187488平方米，总投资约25亿。项目包含8个国家级重点实验室，超过142个二级实验室。由共计16位中国科学院、工程院院士牵头水资源、机器人、激光技术、复合材料、网络安全、空间信息、城市工程安全等八个科研领域，数百项实验工艺流程。
▲ 哈工大项目鸟瞰图 ©GADRI
该项目被评为深圳市2022年度重大项目，并授予“重大项目证书”。除此之外，作为深圳市第一个BIM正向设计与全过程BIM技术应用的政府建设工程，项目在各个不同阶段被多次以“第一”的名目冠以头衔。是深圳市极具代表性的BIM正向设计项目之一。
▲ 哈工大项目获评2022年度深圳市重大项目 ©GADRI
该项目已于2021年获评“优路杯”全国BIM技术大赛金奖；“创新杯”建筑信息模型（BIM）应用大赛二等奖和“龙图杯”全国BIM大赛二等奖。
▲ 哈工大项目斩获2021年“优路杯”金奖 ©GADRI
在2023年的行业级BIM大赛中，哈工大项目再次斩获佳绩。分别获得“智建杯” 智能建造创新大奖赛铂金奖；“新城建杯” 国际BIM / CIM应用大赛一等奖和“新基建杯” 中国智能建造及BIM应用大赛一等奖。
▲ 哈工大项目BIM专项2023年再获佳绩 ©GADRI
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获奖 ║ 恭贺哈尔滨工业大学（深圳）重点实验室集群项目荣获2021年度三个全国BIM大奖
