如此龐大的體量，如此炫目的造型，如何能夠順利地得以設計和施工，這在很多人的腦海中都是一個巨大的驚嘆號。然而，上海中心大廈建設發(fā)展有限公司總經理、董事顧建平道出了其中的奧妙，他說，“上海中心大廈是一個特大型項目，從設計到施工的整個過程都非常復雜，面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)。為了把項目做得更加完美，我們選擇了BIM這個現代化手段，把各個工種、各個階段不同的工作整合在一個信息平臺上來共同完成。Autodesk Revit、Autodesk Navisworks、Autodesk Ecotect、Autodesk Inventor等一系列成熟的設計解決方案，既提高了整個團隊的工作效率，又減少了整個過程中可能產生的錯誤。”
借BIM智慧，突破經典
632米的總高度對于中國來講的確是一個非常巨大的挑戰(zhàn)。那么，在設計方面針對于體量和形態(tài)應該從哪些方面入手，又該作怎樣的思考?這是設計單位所必須要考慮的問題。作為建筑設計和施工圖設計的指定單位——Gensler和同濟建筑設計研究院(集團)有限公司，更多的想從科技角度去詮釋其建筑理念，從而更好地把握經典建筑的核心。在這里，BIM的智慧優(yōu)勢得以充分體現。
上海中心大廈的設計靈感溯源于歷史和未來，旨在將歷史與未來有機結合在一起。旋轉的形式，似中國的水墨畫，簡單立體而一氣呵成，同時也表達出對未來的思考。旋轉是一個萬物形成的本源，這個形態(tài)連接了時空、超越了時空，它是未來的一種形態(tài)。這樣一個既簡單又復雜的超高層建筑，最大挑戰(zhàn)就是風阻問題，而這樣的旋轉又恰恰在借力打力，與比較規(guī)則的樓體相比，可減少大約32%的風阻，同自然形成了和諧的關系。
不難看出，這樣的外形對于建筑功能與施工建造都是有一定的影響的，“我們利用BIM進行了突破性的處理，采用了雙層表皮的概念：內層表皮是非常規(guī)律的幾何形狀，外層表皮采取旋轉的方式。” Gensler上海辦公室的資深設計師彭武說，“BIM平臺在這里起到了很大的作用，建筑的外形完全是基于數字化平臺來實現的，傳統(tǒng)的二維平臺根本無法滿足異型建筑各個細部的銜接，尤其是對于這種超級體量的建筑來說，更是難上加難，而BIM在設計階段的參數化運用，完美地解決了這個復雜的幾何問題。”
Gensler副總裁、亞洲區(qū)設計總監(jiān)夏軍作為上海中心大廈項目設計總負責人，在整個設計進程與協調的過程中也充分利用BIM解決了項目本身很多挑戰(zhàn)性的課題。從設計角度來看，幕墻就是其中之一。旋轉的形態(tài)決定其結構與幕墻玻璃必須輕盈，懸掛在整個樓體的外側，不直接同樓板發(fā)生關聯，用直面的玻璃做成雙曲面的空間形態(tài)，在視覺效果實現的同時，考慮可建造性。BIM在這里幫助設計師完成了精確的定位，并把這種定位放到BIM平臺上，讓所有專業(yè)來共享這個計算和設計帶來的成果，幫助其選擇一個比較好的幕墻設計方案。
BIM在整個設計的過程中扮演了一個非常重要的角色，除建筑設計外，還為施工圖設計提供了很多的益處。同濟大學建筑設計研究院項目經營部副主任陳繼良說：“BIM是施工圖設計很好的幫助者。”
對于異型建筑來說，用通常的設計手段是無法準確定位這些異型的點的。而且，上海中心大廈這個建筑又非常復雜，尤其是設備層和避難層，由于結構的原因，有很多桿件穿插在設備層中間，通過二維設計基本上是沒有辦法解決這個設計難題的，所以就運用BIM通過三維設計完成了整個設備層的設計工作，有效地避免了桿件之間的相互碰撞。陳繼良介紹到，上海中心大廈項目是以AutoCAD為主進行出圖，以Autodesk Revit軟件為建?；臼侄?，并使用Autodesk Navisworks和Autodesk Ecotect進行碰撞檢測和CFT模擬，使之互相銜接，從而實現了高效率出圖、減少返工、節(jié)省材料。
BIM所帶來的無處不在的高精確度運算和高靈活度適應的能力，在設計階段，通過數字化設計的新語境完成了建筑的新范式。
駕馭BIM，重籌在握
從方案到施工需要一個深化設計的過程，以支撐施工的順利進行。如果說在設計階段，BIM把想象中的概念變?yōu)榱丝梢暬男螒B(tài)，那么在施工方面，則看到了BIM更加實際的作用，它將可視化的理念變成了現實，可見，BIM是整個施工階段的重要籌碼。
正如上海市安裝工程有限公司副總工程師于曉明所說，“上海中心大廈項目在施工階段面臨的最大挑戰(zhàn)就是它的高度。我們在整個建造的過程中，全程都將BIM納入其中，整個周期都是通過精細化的管理手段來完成的，正是BIM讓我們從模擬階段輕松過渡到實際的建造上來。”
BIM在施工階段的運用十分廣泛。不論幕墻、機電還是結構，BIM在各個專業(yè)中都發(fā)揮著重要的作用。尤其在結構方面，更多的人都將注意力集中在了建筑的形態(tài)、高度和外幕墻結構變化等的問題上。那么，BIM又是如何完美解答這些問題的呢?對此，美國宋騰湯瑪沙帝結構師事務所副總裁朱毅表示，“整個項目的結構工程都是相當復雜的。初期，我們總共做了二十多個方案，就旋轉的外形而言，最終選定了矩柱與支外伸臂加上支核心筒的結構體系，正是BIM平臺，為我們理解復雜幾何形態(tài)的變化提供了幫助，使結構選型變得非常簡單、明了，而且直接。”
在這個項目里，上海市安裝工程有限公司和美國宋騰湯瑪沙帝結構師事務所分別承擔著工程設計和結構工程施工的重要任務。
事實上，上海中心大廈項目的BIM應用是集建模、檢測、計算、模擬、數據集成等工作為一體的三維建筑信息管理工程，這項工作覆蓋了工程的設計、深化設計、制造、施工管理乃至后期運營管理的建筑全生命周期。
從整個項目來看，碰撞檢測是必不可少的，也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。最初，施工技術人員采用傳統(tǒng)方法，利用二維圖紙將建筑結構圖進行疊加，而BIM技術則通過軟件對綜合管線進行碰撞檢測，利用Autodesk Revit系列軟件進行三維管線建模，快速查找模型中的所有撞點，并出具碰撞檢測報告。在深化設計過程中選用Autodesk Navisworks系列軟件，實現管線碰撞檢測，從而較好地解決傳統(tǒng)二維設計下無法避免的錯、漏、碰、撞等現象。根據結果，對管線進行調整，從而滿足設計施工規(guī)范、體現設計意圖、符合業(yè)主要求、維護檢修空間的要求，使得最終模型顯示為零碰撞。同時，借由BIM技術的三維可視化功能，可以直接展現各專業(yè)的安裝順序、施工方案以及完成后的最終效果。
“有了一個完整的、正確的模型以后，我們就可以把它展開運用到很多施工的管理方面，比如施工的物流配送。”于曉明說。在上海中心大廈項目中，通過BIM實現的預制加工設計，是以深化設計階段所擁有的BIM模型為基礎，導入Autodesk Inventor軟件，通過必要的數據轉換、機械設計以及歸類標注、材料統(tǒng)計等工作，將BIM模型轉換為預制加工設計圖紙，指導工廠生產加工，在保證高品質管道制作的前提下，減少現場加工的工作量。然后利用BIM模型進行工作面劃分，再通過BIM的材料統(tǒng)計功能，對單個工作區(qū)域的材料進行歸類統(tǒng)計，要求材料供應商按統(tǒng)計結果將管道、配件分裝后送到材料配送中心。BIM模型的精確歸類統(tǒng)計大幅減少了材料發(fā)放審核的管理工作，有效控制了領用的誤差，減少了不必要的人員與材料的運輸成本。
BIM協同 綠色接力
早在項目的籌建階段，上海中心大廈的建設理念就已經形成，即垂直城市的理念和綠色建筑的理念。其中的綠色，不僅是理念，更是從設計到施工再到未來運營的一個標準。據顧建平介紹，上海中心大廈以體現人文關懷、強化節(jié)資高效、保障職能便捷為綠色建筑技術特色，以室內環(huán)境達標率100%、非傳統(tǒng)水源利用最大化、可再循環(huán)材料利用率超過10%、綠色施工和智能化物業(yè)管理為建設目標，旨在建筑設計和運營階段成為國內第一個在建筑全生命周期內滿足中國綠色建筑三星級和美國LEED綠色建筑體系高級別認證要求的超高層建筑。
業(yè)主在設計的最初階段就提出了關于可持續(xù)發(fā)展的高標準要求，然而這期間，項目內部還曾就是否采用BIM技術持有不同的觀點。幾年過去了，回過頭總結BIM在建設管理過程中所立下的功勞，可見當初對BIM的堅持選擇不僅是正確的，而且從長遠來看，更是明智的，特別是在綠色施工和低碳工程上，BIM為其提供了有力的保障。
針對超高層建筑體量大、系統(tǒng)設施復雜、運營能耗大、室內環(huán)境質量要求高、集中排放負荷大、可再生能源的利用受安全性約束大等先天約束條件所限，圍繞節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、室內環(huán)境質量把控和運營管理等方面，因地制宜地利用BIM，合理采用綠色建筑技術，通過本地化材料、高強材料和可循環(huán)材料的使用，優(yōu)化結構設計、可視化室內自然采光模擬、營造室內舒適熱環(huán)境等，實現了超高層建筑的綠色接力和可持續(xù)發(fā)展，并為今后超高層建筑的環(huán)保節(jié)能提供了范例，從而推動了中國綠色建筑評價體系的科技進步。
上海中心大廈項目存在挑戰(zhàn)巨大、項目參與方眾多、分支系統(tǒng)復雜、信息量大、有效傳遞困難、成本控制難度大等問題。從項目全生命周期角度出發(fā)，以BIM為手段，應用Autodesk Revit建立模型，并在三維的環(huán)境里面完成對項目的修改和深化設計，針對項目的設計、施工以及運營的全過程，有效地控制了工程信息的采集、加工、存儲和交流，從而幫助項目的最高決策者對項目進行合理的協調、規(guī)劃和控制，意義非凡。
尤其值得一提的是，BIM在項目竣工之后的運營管理和維護方面的巨大作用。傳統(tǒng)的運營管理要依靠很多的圖紙來開展工作，一旦發(fā)生事故，查找圖紙就變得非常復雜，耗時耗力。如今，上海中心大廈通過BIM系統(tǒng)建立起來的完整的信息模型，可以非常便捷地進行圖紙查詢和檢修，有利于及時解決突發(fā)事故;再者，關于上海中心大廈日后的運營，BIM也作了科學的計劃，對此，夏軍指出，“對于超高層建筑來說，它的投資非常巨大，建筑生命周期越長，其投資回報也就越高。”在BIM系統(tǒng)中，上海中心大廈整個的生命周期預計達到100年左右，未來的運營、使用、維修和更新等方面的問題，都已經通過BIM進行了充分的考慮和論證，在正常的范圍內，生命周期將一直延伸下去。
上海的又一建筑傳奇——上海中心大廈，已經把BIM技術完整地引入到了項目設計、施工與管理的全過程之中，作為上海發(fā)展成就的重要見證，上海中心大廈正竭盡全力為世人展現一座融匯了中華文明內涵與西方建筑藝術的摩天巨作。
