摘要：商业综合体建筑功能多样化、综合性强、涵盖专业系统种类繁多，其开发设计难度也超越了其他单一类项目。本文通过研究商业综合体建筑的特点和传统设计方式的弊端，提出利用BIM技术解决传统设计模式问题的优势，并依托实际项目中设计各阶段部分应用点，探讨BIM技术在大型商业综合体项目中的难点和解决方案，分析商业综合体建筑设计的需求和应用价值。
关键词：商业综合体；应用点；BIM技术；应用价值
1 前言
随着社会经济的发展、城镇化进程的加快以及建筑技术和设计能力的提升，兼具商业、娱乐、办公等多种功能的商业综合体建筑不断增多。此类综合体建筑复杂多样、综合性强、投资资金大、施工工艺复杂，使建筑企业面临着具体的投资风险、管理风险和技术风险。为有效解决商业综合体项目设计各阶段的种种问题，将建设方从巨大的建造信息泥潭里解放出来做出更清晰的决策，使项目能够高效、高质量、高收益地完成，采用BIM技术进行商业综合体建筑设计具有重大意义[1]。
2 商业综合体建筑的特点及设计阶段存在的问题
2.1 商业综合体建筑的特点
商业综合体是将城市中商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱等城市生活空间的三项以上功能进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互裨益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率、复杂而统一的综合体。但它并不是多种物业形态的堆积，其开发建造模式与单一物业、住宅等截然不同，与之相对应的流程和模式与其他项目有着天壤之别，其复杂性和系统性体现在6个方面：建设规模巨大；建筑造型复杂多样；功能复合性；建设投资大且开发运营周期长[2]；交通体系立体化；沟通协调信息量大。
2.2 设计阶段存在的问题[3-5]
依据商业综合体建筑本身的特点可知，商业综合体作为一种规模巨大、结构形式复杂的项目，设计上的复杂性比普通建筑更多，传统设计模式已经无法满足设计需求，具体问题如：防火安全设计不完善；传统设计校核图纸准确度低；商业综合体结构错综复杂、施工难以精确定位；传统设计精细化程度不高，人居微环境的舒适度欠缺；工程计量大，资源管理粗放；建筑内部空间复杂，传统设计功能不足，设计需求难以满足；建筑密集、人流量大，停车效率低；装修质量影响因素繁多，效果难以把控等。
以数字化技术建立信息模型来表达对应建筑实体的BIM技术，具有设计参数化、数据可视化、统计自动化、工作流程协同化等特点，其所建立BIM信息模型本身就是主体构件信息（梁、板、柱、墙等建筑组件的数量和属性等）、设备管线信息和它们之间空间关系的集合。BIM模型具有可视化水平高、属性信息全面、参数化表达清晰、各组件空间关系明确的优势；不仅可以克服传统深化设计的不足，还通过其强大的可视化功能，实时动态表达不同的设计方案，直观地进行方案比选，使深化设计问题得到完美解决[6]。
3 商业综合体项目BIM技术设计应用
设计阶段是建筑项目进行全面规划和具体描述实施意图的过程，是工程建设的灵魂，是保证建设项目质量和控制建设项目造价的关键性阶段。在商业综合体项目设计阶段应用BIM技术，从三维可视化条件下进行设计，从各个角度查看建筑物形态，在方案阶段综合分析判断建筑物的各项性能，为最优设计方案的选择提供数据支撑；在施工图阶段通过净高分析、碰撞检查、管线综合等优化建筑空间布局；在二次深化设计阶段对各专业进行协调配合、对深化设计方案进行调整，确保施工阶段具有可操作性。
本文选取实际项目中BIM技术几个应用点进行剖析，探究商业综合体项目BIM设计的应用需求及应用价值，为后续商业综合体项目的开发建设提供借鉴意义，同时加深业主方对BIM设计价值的深入认识，帮助业主方在项目实施过程中做出更好的决策判断。
3.1 土石方分析
大型的商业综合体项目的基础往往具有面积大、平整度要求高、形状不规则等特点，采用传统土方计算方法如方格网法、断面法、散点发、等高线法等主要偏重精确计算，耗时长，操作相对复杂，且不适用于场地起伏较大的山地区域。利用BIM技术进行地形模拟、土方精确计算、数据关联和三维动态管理等功能可以有效解决以上问题。通过原始勘测数据生成具有高程信息的三维地形模型，模拟多个方案并得出填挖方数据，结合项目实际情况选择最佳开挖形式，模拟和优化土方运输路线，最大程度的减少项目后期的施工难度和时间成本。
例如，在项目停车楼部分，势高差起伏较大，坡度较陡，现状地形最大高差约14m。通过对直接开挖方式、双向停车层层退台开挖方式、利用退台场地做单向停车的层层退台开挖方式三种方案的土石方量、建造成本等进行对比分析，选择了且总挖方仅678.10m3的单向停车退台开挖方案，大大的降低了开挖和建造成本，并且避免了面积计容问题，满足业主要求。
图1 单向停车方案示意图
3.2 净高分析
净高分析是指在BIM实施过程中，对空间狭小、管线密集或净高要求严格的区域进行综合分析，提前发现不满足净高要求的位置对其进行优化调整，从而避免后期设计变更，达到缩短工期、节约成本的效果。
商业综合体建筑的机电管线布局复杂、系统繁多，且对空间的美观度要求高，在设备管线安装前，往往会对项目做系统性的净高分析。传统设计由于设计平台的约束，软件的限制，设计师只能采用数值扣减的方式对局部做分析，无法对机电管线做全局规划，导致现场施工困难，很多时候管线安装无法满足净高要求，完成后的管线设备美观度不够，造成二次施工，增加建造成本。
通过BIM技术对不同的区域进行净高分析，形成净高分析色板图，可以让相关人员明确项目净高分布情况是否满足要求，净高分析图还可以为精装设计师提供吊顶方案参考依据，使精装方案更具落地性，既满足机电各系统的使用性能，又保证了空间的美观。
例如，在本项目车库负一层，管线错综复杂，排布密集，甲方要求最大限度提升车库价值，且必须满足车位净高2200mm，车道净高2400mm的要求。设计人员通过搭建全专业模型，绘制出项目的净高分析图，以数据为基础，为业主提供完善的管线优化方案，并对建筑最终的竖向空间进行检测，精准布置车位，以满足不同车型对车位净高要求，提升车库货值及项目品质。
图2 净高分析平面视图
3.3 碰撞检测
商业综合体项目建筑结构复杂，专业繁多，机电管线密集，在施工图阶段应用BIM技术，以模型作为信息载体进行全专业碰撞检测，提前发现问题，实现提高项目质量、避免拆改返工、降低施工成本的目的。
在设计时，由于各专业设计师之间的沟通不到位，常出现各专业之间的碰撞问题。例如：建筑与结构方面，标高、立柱、剪力墙等位置与设计图纸不一致，或顶梁与房门冲突；结构与设备方面，管道、设备与顶梁、立柱冲突。设备内部各领域与管线的冲突，设备与室内装修，管线末端与室内吊顶的冲突，各管线交叉冲突；二维施工图设计中，在结构、水暖电力等各专业设计图纸汇总后，以此来发现不协调问题，并针对问题对图纸进行修改，这过程将耗费各专业设计师大量的时间和精力，影响工程进度和质量。此外，由于采用二维设计图来进行会审，人为的失误在所难免，使施工出现返工现象，造成建设投资巨大浪费，并且还会影响施工进度。
针对这些问题，应用BIM可视化技术，把各专业以直观的模型表现出来，以此确定碰撞点，并在模型基础上解决这些碰撞点，那么施工设计人员在建造之前就可以对项目的土建、管线、工艺设备等进行管线综合及碰撞检查。此过程不但能够彻底消除碰撞，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，还能够优化净高，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也减少了与业主的沟通成本，提高决策效率。
例如，在本项目地下车库部分，给排水设计师与电气设计师双方未考虑到管线交叉的情况，未预留出足够的空间，导致压力废水管与桥架相撞，通过BIM模型提前发现此问题。经与设计沟通，将废水管道绕行，在空间充足的情况下避开桥架，提前优化管道线路，有效的避免了施工时的材料浪费及工期延误。
图3 优化前模型图 图4 优化后模型图
3.4 幕墙深化设计
商业综合体外立面较多采用玻璃幕墙+LED灯控系统，一方面是保证外立面的完整统一且提升商业档次，另一方面也具有隔声降噪保温效果，运营阶段还可用于广告投放，增加商业收益。传统设计方式由于信息数据传递丢失、设计周期紧张及可视化表达不足等因素，造成幕墙与主体碰撞、幕墙与主体间隙不足或过大无法安装、幕墙收口标高不足、幕墙与首层外街吊顶结合不上等诸多问题；除此之外，缺乏商业设计经验的团队还易出现外街结构梁设置过高、外街设置空调吊板、外街设置机电管线等现象，从而对外立面幕墙收口、吊顶、空调百叶、店招造成严重影响，进而导致大量材料浪费、成本增加、工期延误，整体立面效果破坏等一系列重大设计事故。
针对以上所有问题，BIM技术以优越的可视化效果及精细化表达，在一次设计施工图完成之后提前介入，搭建主体及一次机电模型，预判分析幕墙与主体的衔接关系、外街净高是否满足幕墙收口、吊顶、空调百叶、店招等的要求，若大面积不满足，一次设计须对结构梁及机电管线进行重新设计，设计完成后提资BIM顾问进行校核，以满足各分项对主体及一次机电的要求；若局部不满足，可采取管线穿梁措施并提前向内装设计、幕墙设计反馈对后期深化的影响，从技术上进行优化处理，最大程度降低对已施工完成或已下料的各专业构件的拆改影响及对整体立面效果的破坏影响。需要注意上述问题尽可能在该区域主体施工前解决并形成图纸决策，保证施工进度及材料成本控制。
例如，在本项目幕墙深化设计初期，由于可视化表达不充分，导致外立面幕墙造型曲线转弯处与结构梁板碰撞，借助精细化BIM模型直接暴露出该问题节点，提前优化幕墙曲线角度，重新设计该区域玻璃分割面积，有效避免后期施工时的材料浪费及工期延误。
图5 幕墙与主体碰撞模型图
4 结束语
本文通过研究商业综合体建筑的特点和传统设计方式的弊端，提出利用BIM技术解决传统模式问题的优势，强调商业综合体项目中应用BIM技术的必要性，能够有效解决建设过程中信息数据传递复杂、控制难问题，有助于促进BIM技术在我国建筑工程领域的应用进程，提高行业建筑业信息化水平。然后，对实际项目中设计各阶段几个应用点的需求及价值进行分析，展示了应用BIM技术进行设计的多种优势，能够解决商业综合体的周期长、施工质量不高和资源浪费等诸多问题，为其他大型建筑项目的BIM技术应用提供了参考，有助于实现BIM技术的深入广泛应用。
参考文献：
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[2]邱晓枫，姜新丰，曹利明.BIM技术下大型商业综合体机电设计思路构建[J].工程技术研究，2019，4（10）：204-205.
[3]荣华金，张伟林.基于BIM的某商业综合体项目碰撞分析研究[J].安徽建筑大学学报，2015，23（02）：82-87.
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[5]林坤耀.住宅建筑规划设计与人居环境研究[J].四川建材，2019，45（10）：49-50.
[6]姜涛.虚拟现实技术在复杂建筑施工中的应用[J].科技创新导报，2017，14（05）：46+48.
论文作者:陶海波,李梦辰,廖灿灿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：综合体论文; 净高论文; 商业论文; 管线论文; 项目论文; 建筑论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第26期论文;