中国国家海洋博物馆位于天津市，是中国首座国家级、综合性、公益性的海洋博物馆，建成后将展示海洋自然历史和人文历史，成为集收藏保护、展示教育、科学研究、交流传播、旅游观光等功能于一体的国家级爱国主义教育基地、海洋科技交流平台和标志性文化设施。

    作为地标性建筑，在建筑形体上，大多有着独特的异形构造。如果只是参照二维的CAD图纸，很难想象出建筑的具体造型。这时候BIM三维模型就展现出了得天独厚的优势。让我们一起来欣赏一下BIM在国家海洋博物馆项目设计阶段的具体应用。

    项目简介

        总建筑面积:80000平方米

        其中:公众服务区11396㎡

        教育交流区5157㎡

        陈列展览区39275㎡

        文保技术与业务研究区3586㎡

        藏品库房区13199㎡

        业务办公区3921㎡

        附属配套区3466㎡

        同步实施室外陆地展场和海上展场，以及海洋文化广场、道路、停车场地及园林景观绿化等室外工程。

    项目难点

    各专业项目难点

    建筑专业

        非线性意向的形体有理化

        双曲面表皮近似展平划分

        太阳能集热板的朝向及摆放位置,保证采光屋面采光效果

    结构专业

        由于此项目为博物馆项目，其使用年限，防震烈度等要求均高于普通项目

        非线性建筑结构体系复杂

        满足建筑形体要求，端部结构悬挑过大

    设备专业

        由于建筑外形的特殊性，弧形的建筑屋面上有一层装饰屋面，雨水口的设置，以及雨水管道的设置都有较大的难度

        非线性空间空调流畅控制

        玻璃屋面非线性大空间负荷计算

        管道庞杂，走向多变非线性建筑空间管综有难度

    BIM的应用

    场地基础信息梳理

    通过已有地形图获取场地的基础信息，并以此为基础建立三维地形模型，并梳理建筑功能要求、规划限制条件、场地自然环境信息，将其作为设计的约束条件对方案进行设计。

    方案设计

    以场地基础信息作为依据，结合建筑创意进行方案创作。提出概念方案1。

    通过Revit和Infraworks对建筑和场地进行整合，高效提取相应的技术经济指标。以数据和设计师的动态感受综合分析方案合理性。

    对方案1进行日照分析、以及流体力学分析，在设计最初阶段加入绿色建筑概念，提出形体优化建议。

    以上述分析为依据得出方案1存在的问题：

    1.广场与主入口布置未结合

    2.参观流线过长

    3.建筑形象缺乏力量感、不够精彩

    4.方案形体不满足可持续设计需求

    结合业主对建筑规模需求的变化，对方案进行调整和深化。

    方案优化阶段

    以方案1的概念为基础，结合提出的问题对方案进行优化设计，得出方案2。

    优化后的信息整合及提取

    在绿建概念上继承方案1的优点，并优化场地气流组织。以Revit模型为基础，交付分析软件验证优化结论。

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    继承方案1设计的意向形体，并以此作为依据对形体的有理化设计做为依据。

    提取意向形体中关键定位线及参数，并根据形体有理化对断面进行优化，作为形体有理化的形体形成特征。

    分析放样截面转角处半径变化

    将形体截面有理化，保证每条曲线均有参数驱动

    将调整之后的截面，作为优化形体放样依据

    对放样生成形体进行曲率分析，发现形体中G0级别连续

    运用参数化手段，将形体切片截面扇形排布，实现曲率连续的并加强非线性元素

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    将优化的形体断面重新生成建筑形体获得方案2模型，并指导后续设计。

    曲率及截面优化后形体生成

    深化设计

    梳理方案2模型成果，并将表皮拆分，导入分析软件进行表皮深化。

    继承优化后形体以及依据结构基本形式作为表皮划分基础信息

    根据结构斜撑位置，确定菱形及错缝三角形两种表皮划分形式，统计后得出，菱形嵌板规格少于错缝三角形嵌板，故而对菱形嵌板划分进一步深化

    运用参数化手段，减少嵌板规格

    细部拐点处网格划分

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    以方案2形体模型为基础划分不同的表皮形式，对其结果进行分析比选，获得合理的表皮形式；

    依据参数确定嵌板规格

    以方案2模型作为基础，提取结构所需的结构三维定位特征线，以此作为结构力学计算模型的定位依据。

    通过BIM提取三维定位线，导入分析软件，并对所有图元赋予构件属性。

    结构分析并进行优化

    通过分析优化结构体系，减少用钢量

    根据结构分析优化结果指导Revit模型深化，形成结构深化模型。同时指导建筑表皮有理化。

    继续进行机电模型深化，机电深化模型完成后，由Navisworks直接生成碰撞表单，对其进行筛选归类，归纳形成分析结果。

    以机电综合分析结果为依据完成建筑内部管线优化设计

    BIM应用亮点

    屋面排水

    排水沟及雨水管在非线性空间内布设

    剧场视点分析

    在剧场中利用Revit模型进行多座位视点分析，保障剧场设计合理性。

    疏散模拟

    通过模型指导消防性能化分析。

    BIM应用综合展示

    节点设计BIM应用方法论

    建筑专业

    通过提取模型形体信息作为依据进行节点分析。

    结合场地气候数据以及模型资源分析复合屋顶最佳角度，并指导光伏设备定位。

    以上述分析结论为依据指导模型深化。

    结构专业

    建筑形体及非线性结构定位线获取。

    对节点进行有限元分析。

    创建结构力学元件族，通过分析结论指导模型进一步深化。

    依据分析数据，优化并最终确定入口大厅处钢结构设计。

    暖通专业

    暖通专业以BIM模型作为基础，并结合外围护结构得热量分析结论，优化室内气流组织，对室内舒适度进行分析。

    以Revit模型为基础通过STL格式导出插件，将建筑形体信息导入流体力学分析软件。

    对不同的通风模式进行分析，确定送风策略。分析结果表明，单侧喷口送风可以满足室内舒适度要求，且利于节能。

    对不同的通风模式进行分析，确定送风策略。分析结果表明，喷口在5M高度时能够满足室内舒适度要求。

    对分析结果进行验证，通过对高度为5M的穿插单侧喷口送风工况进行分析，确认该策略满足室内舒适度要求，且有利于节能。

    分析结果指导优化室内设备定位，并与装修密切结合，完成典型空间的BIM设计。

    成果展示

    总结与展望

    该项目的设计在BIM技术的支持下，将各专业巧妙、有机的完美融合,从外观选择到结构布置，都得到全面分析、多方比较，声、光、水、暖、电等各项设计也实现了理性布置、综合考量。

    在满足人们审美与功能的需求外，做到了将技术创新融入其中。建筑外观做到了与周边环境、自身功能的完美呼应，而建筑表皮的细节设计也成果诠释建筑物宏大与精美的和谐统一。

    在设计之初就秉承绿色建筑理念，无论在项目外部体量，还是内部采光、保温等各项设计都将低碳、环保、节能作为设计标准和依据，打造出真正绿色建筑。

    利用BIM技术为这类项目高水平的建造和运维提供了基础条件，但技术在实际应用中还存在着局限与不足，提升和发展的空间巨大。随着技术的完善，BIM技术能够对这类建筑设计和建造提供更加广泛的支持和帮助

    来源：BIM智库

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