天津欧微优数字集成科创园项目设计阶段BIM应用

天津欧微优数字集成科创园项目设计阶段   BIM  应用

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工程概况

       

     

项目位于天津直辖市高新区，隶属京津冀板块，与北京直线距离为120公里。项目总投资为15亿元，占地面积约67亩，规划建筑面积约16万平方米。

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 信息化建设背景

       

     

项目以人才链、技术链、资本链、产业链、创新链赋能生态，聚焦数字内容、网络安全、智慧城市、智能制造等技术领域，将醇熟的商务配套与畅达的创新枢纽相结合，打造150~2400㎡多维空间租售并举的智慧空间。以成为中国领先的产业资源共享平台为目标，助力企业发展、引育动能，推动园区成为京津冀协同发展示范园区单位。 

基于本项目高要求定位，在项目实施过程中有以下几个重难点：（1）项目前期规划较为复杂，方案设计阶段模型建立难度较大。（2）为达成一流智能产业园区的规划设计标准，在设计阶段必须做到体验性、昭示性、生态性、经济性四个维度极致均衡。（3）外立面幕墙造型节点复杂、形式多样化。（4）地下室附属用房、设备用房及配建人防、能源站、 锅炉房等功能性区域预留空间紧张。如何高标准、严要求完成项目实施成为重中之重。 

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信息化建设规划

       

     

为完成项目 BIM 技术全流程应用，团队制定了以下五大目标：（1）技术目标：坚持落实“一模到底”的 BIM 实施模式，从设计阶段 - 施工阶段 - 运维阶段共用同一套 BIM 模型。（2）管理目标：利用 BIM 技术缩短方案阶段设计时间；将 BIM 技术应用到公司BLM管理平台，力求在项目管理方面取得应用成效，体现 BIM 数字化价值。（3）深化目标：通过 BIM 三维可视化技术，发现设计图纸中的图纸问题，进行深化，达到优化施工图、减少图纸变更联系单的目的，进而提高施工图质量。（4）人才目标：通过本项目的 BIM 实践应用，培养一批掌握 BIM 正向设计技术的复合型人才；健全公司 BIM 正向设计培养体系；完善正向设计师培养流程。（5）创新创优目标：通过本项目探索基于 BIM +数字集成的创新技术应用，丰富企业的科研技术成果，完善数字产业园区智慧运营管理系统。

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信息化建设模式

       

     

根据我院项目特点，以集团内部标准化文件、产业链书刊等为依据，编制项目 BIM 技术实施各阶段标准文稿， 辅以完善的 BIM 技术实施流，结合BIM技术实施所需软硬件环境为 BIM 技术实施、落地提供有力依据和支撑。在项目初期，团队利用设计协同管理平台，实现了从项目策划到协同设计、模型交付、现场使用等全流程应用。在进行专业间提资过程中，一键完成文件管理、提资记录可追溯等管理动作。设计师在过程中更可直接轻量化模型，进行在线查看和审批动作，达到提质增效、精细化管理的目的。

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总结

       

     

5.1 方案比选 

在项目策划阶段，我院启动了建筑方案的国际化招标，团队与伍兹贝格、阿特金斯等国际性设计院协作，基于 BIM 正向设计进行方案比选。经过初步筛选后，最优方案落定于以下两个方案之中。

(1) 建筑特色为“船舶”的工作生活多元化社区，此方案表现为具有高效的功能布局，且平面扩展灵活性较高，是以四单元为一模板可进行统一性的增减。最大化展示功能空间，创造健康工作生活多元化平台，创造与周边产品的不同性地标建筑，实现可建性 + 经济性的技术整合。

(2) 建筑特色为“光谷绿洲”区域标志性绿色门户，此方案具有灵活高效、视野优越、划分灵活的特点，可划分为一层四单元、六单元或八单元。建筑平面上长方形和正方形的基础上四角倒成圆角，与周围的环境更为契合，立面强化了建筑的线条感，勾勒出挺拔的建筑轮廓，直接点亮整块区 域，实现了造型多样化与功能标准化的统一。 

为了更方便对方案进行展示、审查以及数据分析等，团队通过 BIM +3D打印的集成应用，利用3D打印机将方案模型微缩打印，辅以绿化率、建筑密度等各经济技术指标数值作为依据，通过设计理念、组团分析、产品特色、细节控制、经济指标等多方面考量，最终选中“光谷绿洲”方案为本项目的中标方案。

5.2 方案优化 

本项目的标志性建筑“光谷之心”俯瞰360度全景绿地、简约大气的未来办公全新形象、蕴含现代中式文化元素， 是本项目的区域标志性绿色门户。

团队对中标方案模型进行天际线模拟分析、无人机实景分析，发现将主楼“光谷之心”由140m调整为100m，与天津市整体城市风貌更为贴合，且更能保证在360°立体空间范围内最好的数字城市造型与功能标准完 整。

5.3 建筑性能分析

团队利用 BIM 技术，在任意阶段、任意时间，辅助设计师快速、准确的对项目进行建筑性能分析，满足项目绿建等要求。

5.3.1 风环境分析 

本项目夏季工况的入口边界风速为2.4m/s，风向为S。《绿色建筑评价标准》中要求在夏季典型风速和风向条件下， 场地内活动区域不得出现涡旋或无风区。在模型中对风速进行分析模拟，优化项目建筑布局，利用等值线标示出人行区内风速小于0.2m/s 超限区域，方便后期景观调整布局时进 一步优化区域内风速分布。

《绿色建筑评价标准》中要求夏季需充分利用自然通风，以获得良好的室内风环境，且需配备50% 以上可开启 的外窗，保证室内外表面的风压差大于0.5Pa。利用 BIM 技术模拟夏季风况，形成建筑迎风、背风面外窗表面风压云图以及风压差判定表等，清晰表达外窗表面风压小于 0.5Pa的区域，满足绿建要求。

 5.3.2 声环境分析 

在模型中对不同高度处声压级分布和昼间 / 夜间沿立 面噪声分布情况进行模拟，在每个计算立面上用圆圈标识出该面噪声最大值，形成如下昼间 / 夜间计算情况，验证绿建要求是否满足。

 5.4 基于 BIM 正向设计 - 幕墙选型

 利用 BIM 技术，参数化设计快速生成不同形体的幕墙造型，形成多种方案进行方案比选，并针对同类型幕墙不同材质进行快速替换，提取材料面积。在不影响外立面整体样式情况下，通过经济技术指标比对等，提高幕墙选型效率， 缩短设计团队决策时间。

 5.5 交通仿真模拟 

基于 BIM 模型对园区交通与周边交通进行数据分析， 通过交通仿真模拟规划园区人流出入口，供设计团队直观检查所设计道路的实际效果，及时发现设计方案的缺陷和局限性，及时进行修改、优化。 

通过后勤交通仿真模拟确定园区后勤通道路线，减少因后勤交通路线变更对园区的影响，为智慧园区建设提供便 利。

 5.6 模型创建

在施工图阶段，团队对初步设计阶段输出的BIM模型进行细化和完善，搭建建筑、结构、幕墙、机电模型。由施工图阶段将模型细化后直接传递至施工单位进行后续深化，保证了项目图模一致，初步实现一模到底的技术路线。

 5.7 BIM 技术在配电房设计中的应用结合

天津市地方规范要求与项目实际情况，利用 BIM 技术分析配电房建筑、结构净高。根据以往项目经验，团队发现配电房的结构标高，以及配电房位置不满足地方标准要求，且原设计中地下二层范围未覆盖到 2# 配电房。经与设计团队沟通，内部出具修改提资单。将原2个配电房改为3个，并对其进行空间深化，避免了验收不合格等情况的出现。通过搭建电气信息化模型并对其进行深化，以三维的形式表现电气设计效果，与设计者的理念进行对照，为修改设计方案提供了技术支持，达到项目落地提前做出最优规划 的目的。

 5.8 各专业碰撞协同设计 - 辅助图审

 基于 BIM 协同设计机制在施工图绘制阶段对设计图纸进行多次三维图纸会审，总计发现有效问题338处，且都在蓝图输出前解决。提前识别设计存在的冲突，提高了图纸质量，减少设计变更。

 5.9 管线综合排布与净空优化 

团队为实现“一模到底”的技术路线，应建设单位与施工单位的要求，对模型进行深化设计，综合考虑班组安装 施工的便利性和经济性，满足施工阶段现场需求。在与建设单位和施工单位协调后出具管线排布方案分析报告，贴近现场实际施工情况，保证BIM技术落地性，为后续现场综合 支吊架设计、安装提供技术条件。 

在施工图阶段，检查各个空间的净高是否满足强条要求，保证最大净高，形成净高分析图。  在管线综合排布时，综合考虑对风管高度、面层厚度、 管线路由调整、梁高变截面等情况，提高设备管线的空间利用率，降低空间成本，提升项目空间品质，并将调整之后的模型输出二维和三维图纸，指导项目施工。优化前：土建风道板顶高低与结构梁之间仅100mm的高 度，不满足通风需求经复核将原风道底板标高由4.200m降至3.650m保证有效通风面积。优化后：土建风道小梁上翻，抬升土建风道底板，板底和梁底净高为2.6米，保证机电管线安装空间。优化前：管线综合优化前，多处红色区域无法达到2.2米的净高要求。优化后：管线综合优化后，均可达到2.4m及以上净高。 

5.10 综合支吊架设计 

基于项目实际情况，在管线综合排布时提前考虑综合支吊架布管方式，配合施工单位对项目管线综合支吊架进行设计，出具综合支吊架三维图纸，方便现场施工，达到管线美观、整齐排布，节约施工成本的目的。在项目开展过程中，团队对项目中的支吊架进行分类 整理，将项目中出现的特殊支吊架收编入标准库，方便日后其它项目沿用，为拓宽我院BIM技术发展之路奠定基础。

 5.11 管井深化设计

 结合设计图纸和施工顺序对管井进行深化，在满足设计、施工、检修同时尽量使管井管道布置美观，最大限度预 留管道安装间距。在模型中预先提供立管安装定位、输出管 井预留洞图，给现场安装提供技术支持。

5.12 模型物料提取

基于 BIM 型对各专业进行主要材料提取（混凝土、 二次砌体、机电主材），快速生成相关工程量数据统计表， 提供给预算部门，辅助工程量核算。

 5.13  BIM 出图 

在施工图设计阶段，基于深化后 BIM 模型，创建管综、 预留洞以及单专业平立剖、三维图，直接输出深化后二、三 维图纸，组织各专业设计师对图纸进行审核校对，解决各类遗留问题，将图纸提供给甲方和施工总包，指导现场施工。

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信息化建设成效      

     

6.1 BIM 正向设计在海绵城市的应用 

结合天津市海绵城市建设要点、地形模型，搭建项目 绿化建设三维模型，对雨水收集系统进行模拟，分析雨水处 理机房、蓄水池等的面积、大小、位置，确认本项目中透水砖车位面积、下沉式绿地面积，透水绿地面积等各项技术指 标。

 通过对各个数据的检测收集，将数据整合，通过对数据的二次还原，将数据导入模型，对数据进行深入分析、计算，编制方案，同时构建相应的模型。采用 BIM 模型进行数据分析，设计合理的海绵技术方 案，确保最优海绵设计方案的落地实施。

6.2 基于 BIM 能源站（DHC）设计

 区域供冷供热（Disrtict Heating and Cooling ，简称 DHC）是指对一定区域内的建筑群，由一个或多个区域 供冷供热中心集中制取冷媒或热媒，通过区域管网输配到各单体建筑，实现用户制冷或制热需求的系统。 

建筑节能是新时代中国能源消费革命的重要内容，欧微优科创园项目采用区域能源的思维进行能源规划，力求达到能源科学的、合理的、综合的、集成的应用。 

方案初期，调取族库中的设备根据设备选型，修改族 参数，为后设备与运营数据联动提供支撑，将设备参数信息 录入，以便后期运营进行数据联动。 

能源站管线复杂，设备尺寸巨大，空间十分狭小。具体包含3台离心机组，4台冷冻水泵、4台冷却水泵、3台采暖水泵、3台冷凝真空热水机组、1台水板换机组、1套大型定压补水装置、1套定压补水装置（水板换二次侧定压补水）、1套全自动软水器、2台补水泵、2台补水箱。利用 BIM 三维技术对能源站设备进行布置，使大量设备在狭 小的空间内能够合理布局、管道走向设计最优。

 本项目能源站空间狭小、管线复杂、各大型能源设备如何进场也是项目的首要问题。利用 BIM 技术优化能源站 设备尺寸、调整冷冻水泵接管方向、将离心机由单侧接改为两侧接，拓宽了设备运输、检修通道，为后期检修维护工作提供便利。 

6.3 BLM数字化平台

 BLM项目管理系统是我院自主研发的项目管理平台， 作为数字化平台应用底层建筑，为我院数字化平台项企一体化管理奠定了坚实的基础。 

在天津项目中，团队秉承中电光谷“一城一法”理念， 从数字化转型出发，结合以数字园区系统为基础的“一平台 两方法”产业集群解决方案，形成了独特的运营体系。在运营过程中以大数据为基础，构建了从数字园区、数字产业、 数字经济、数字治理，四位一体的服务体系，致力于让天津欧微优科创园项目成为天津零碳数字产业园代表项目。

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信息化建设的组织人员保障      

     

本项目配备 BIM 项目经理为项目整体把控，设计方BIM经理和施工方项目总工为项目 BIM 技术实施兜底，制定符合项目特点的 BIM 实施组织架构，确保项目顺利进行。 

自2016年开始，为响应国家号召，公司开始着手培养在设计、工程领域的各类人才，通过不断累积，公司培养出工程领域 BIM 工程师30余人，正向设计领域 50 余人， 已形成具有规模的正向设计团队，并且已在实际项目中成熟应用。

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信息化建设经验总结      

     

团队在初设阶段介入，利用 BIM 技术对方案设计成果进行优化，为施工图设计节省大量图纸改动工作量。并通过 BIM 设计校核、预留预埋校核、洞口定位设计、管线综合设计等各个手段，节省30%左右参与方、参与单位沟通时间， 减少80%左右机电变更工作量，在材料、人工、工期等方面总计产生效益 773600（七十七万三千六百元）。