BIM 技术在商业综合体设计阶段的应用研究

于志远

（山东省建筑设计研究院有限公司，济南 250000）

商业综合体结构复杂，多功能区共存，体量大、管线密集交叉多，设计阶段对全业态的商业复合流线及不同功能交通流线的合理性要求高，且需考虑外部城市空间关系及商业综合体内部日照、机电安装等问题，传统设计会造成后期变动多、施工难的问题，影响建设周期。本次研究设计全过程采用BIM 伴随设计方式，制定BIM 应用体系，保障设计工作顺利进行，可以提高设计效率、节约设计费用、缩短施工周期。

1 研究模型

本次商业综合体模型主要建设内容为商业、办公、酒店、地下车库及配套设备用房等，地块分为东、西两部分，中间以钢结构连廊连通。效果图及BIM 模型如图1 和图2 所示。

图1 商业综合体效果图

图2 商业综合体BIM 模型

2 BIM 应用体系

制定以BIM 设计总协调、全专业模型实时同步、BIM 设计成果校核为基础的全过程BIM 协同设计流程，如图3 所示。制定每个设计阶段的工作内容和目标，明确各阶段优化过程。同时，实现BIM 模型在设计全过程的有效数据传递，提高BIM 工作效率。

图3 全过程BIM 协同设计流程

3 BIM 技术在商业综合体设计阶段的应用

3.1 BIM 技术在日照分析中的应用

为保证采光条件，同时减少综合体与周边建筑的相互影响，在设计阶段，将BIM 模型以及还原的周边住宅地块模型导入光辉城市模拟软件中，如图4 所示。针对室外环境，调整不同季节、天气环境、太阳位置，动态模拟室外光照情况；针对室内环境，对门厅大堂、酒店房间等重点区域进行光照模拟观测，保障室内可在日间获得良好的自然采光，且光线分布均匀；针对夜间环境，合理确定灯源数量及安装位置。

图4 日照模拟

根据本次日照模拟结果，调整了研究模型外观造型，同时，优化模型室内酒店大堂、办公楼层等各功能区间布置，使其均可获得良好的自然采光，进一步提升室内光照效果。

3.2 BIM 技术在舒适度分析中的应用

采用Ecotect 中的《jinan_CSWD》数据资料作为气象数据来源，周边围护墙体热传导系数设置为0.5，顶棚玻璃幕墙及周边围护幕墙热传导系数为2.0，室外光照强度按照7 500 LUX 设置，建立舒适度计算模型，如图5 所示。

图5 舒适度计算模型

采用CSWD 数据，中庭顶棚为玻璃的条件下，7月23 日最热日（平均），24 h 内，模拟得：室内外温差在1.2~4.2 ℃之间，符合设计预期指标，如图6 所示。

图6 逐时温度曲线

采用CSWD 数据，满足相关标准条件下，全年范围，模拟得：全年中室内温度在18~26 ℃区间的比率为32%，符合设计预期指标，如图7 所示。

图7 温度分布

3.3 BIM 技术在疏散模拟分析中的应用

建筑物内人员的安全疏散是房间、安全出口、交通流线布设的重要依据，通过BIM 模型进行三维动态疏散模拟，相比传统静态测量更直观地给设计师提供设计数据。本模型1—7 层裙房是商场，人员流动大且集中，对安全疏散要求较高。通过BIM 疏散模拟，如图8和图9 所示，对人员聚集空间的一层，在4 个方向上设置了16 个安全出口，以500 人为例，通过模拟在6 min内可通过设计的3 条中庭走道分流至最近的安全出口，并优化了走廊宽度，在满足规范的基础上，节约建筑有效使用面积。同时，针对竖向交通进行模拟，结果可供2—5 层竖向人员在5 min 内进行疏散，符合设计规范的要求。

图8 平面部位疏散模拟

图9 行进路径模拟

3.4 BIM 技术在空间优化中的应用

建筑空间会受到层高、结构降板、机电管线排布和装饰装修等因素的影响，其中检点管线排布影响范围最广。为保证人在使用建筑物时能获得良好的使用空间，在建筑设计过程中，需要利用BIM 技术结合建筑功能、工艺、不同专业等要求，进行空间优化，以达到建筑空间优化的效果。

本商业综合体模型在地上7 层裙房中，分布有10个跨层中庭，每层预留的机电安装空间不足，出现较多管线密集区域，对净高空间提出了较高的要求。BIM 在设计过程中对发现的问题及时处理，极大地提高了管线路由的合理性，有效地提高了走廊、商场前室等位置的净空。如图10 所示，在5F 中庭旁的走廊位置，现有机电管线排布完，只有2.4 m 的净高空间，不满足精装2.6 m 高度的要求。利用BIM 对此区域管线进行位置调整，以及尺寸优化，形成管线排布方案，各专业设计师通过轴测图和剖面图结合三维模型，确定了排布方案，最终经过优化将管下净高提升至2.75 m，并给装饰专业预留150 mm 的施工空间，使排布方案具有可实施性。车库入商场前室管线优化对比如图11 所示。

图10 5F 走廊轴侧图

图11 车库入商场前室管线优化对比

3.5 BIM 技术在不同专业间协同设计中的应用

在传统二维设计阶段，不同专业设计师之间主要通过二维平面图进行相互提资、专业间的设计与协调。仅通过设计师较难检查出专业交叉部位的冲突，尤其是机电净高问题、土建的空间冲突问题。而应用BIM技术进行协同设计的方式，将不同专业的BIM 模型进行同步叠加协同设计，及时更新设计内容，设计师之间可以发现其他专业对自己设计内容的影响，及时进行调整。

模型东、西裙房通过钢连廊进行连接，钢结构支撑需安装到连廊两端的结构牛腿柱上，原设计方案未考虑连廊内部形态，混凝土牛腿柱尺寸较大且位置更贴近走廊内侧，如图12 所示。通过BIM 模型的协同设计，发现牛腿柱突出，占用走道空间，影响内部走廊效果的同时不利于外部幕墙安装，如图13 所示。建筑、结构设计师，通过BIM 模型全面了解到此位置复杂造型的空间关系，直观感受结构构件尺寸及位置，适当调整结构牛腿柱尺寸和位置，建筑结构共同实现建筑设计所需要的造型效果，达到建筑结构的完美结合，既保证了结构合理性，又实现了建筑效果。

图12 混凝土牛腿柱

图13 混凝土牛腿柱外部效果

4 结束语

综上所述，在设计全过程中采用BIM 伴随设计，既能弥补传统二维设计阶段的不足，通过BIM 实时进行二维、三维的联动协同设计，检查设计可能存在冲突的地方，减少了图纸后期的变更，提高了图纸质量，有效改善了设计质量及效率，又能应用于日照分析、舒适度分析、疏散模拟分析、空间优化、不同专业间的协同设计，达到良好的辅助设计效果。随着BIM 技术的不断发展，其对商业综合体设计阶段大有助益。