中国建筑第八工程局有限公司
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可持续发展
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在中国成都,一个被称为凤凰山体育公园的创新多功能体育场馆在预期的时间和预算内顺利建成,这要归功于一个协调良好、环保的 BIM (建筑信息模型)提供的无缝流程。该项目由中国建筑第八工程局有限公司(简称中建八局)建造,他们致力于以绿色建造技术,打造一个可承接各类国际顶级体育赛事及国内顶级联赛的体育场馆。项目团队依靠 BIM 来协调团队协作和解决设计挑战,还使用虚拟现实/增强现实、可视化、无人机和传感器等先进技术来改善精益施工实践。
建设中的多功能凤凰山体育公园项目。中建八局供图。
近年来,奥运会、冬奥会等大型体育赛事的东风不断推动全民健身热潮兴起,并带动体育事业的整体发展。生机涌动的热潮背后,我们也不乏看到越来越多的高规格体育场馆拔地而起,成为城市的靓丽风景线,吸引着世人目光。位于“天府之国”四川省成都市的凤凰山体育公园便是这其中的一大佼佼者。凤凰山体育公园承载着成都市政府加快城市建设总体部署,推进成都打造世界体育赛事名城的重要使命。
凤凰山体育公园于 2021 年 3 月竣工,并将成为成都 2021 年第 31 届世界大学生夏季运动会的核心场馆和 2023 年第 18 届“亚洲杯”成都赛区的主体育场。
多功能运动场地及公园景观效果图。中建八局供图。
中建八局是施工建造领域的领导者之一,致力于以绿色建造技术打造可持续建筑。为了解决项目面临的诸多技术挑战,团队使用 BIM 来促进建筑过程中的紧密协作。
凭借高水平的建造工艺,中建八局承建的凤凰山体育公园项目目前已获得专利授权 11 项,受理 28 项(其中发明专利 12 项),获得四川省工法 3 项,发表论文 36 篇,并在 2020 年全球工程建设业卓越 BIM 大赛的评选中,从 35 个国家和地区的 260 多个参赛项目中脱颖而出,斩获施工类大型项目冠军。
建筑结构、MEP(机械、电气和管道)和幕墙的BIM模型。中建八局供图。
规划总建筑面积约 45.6 万平方米的凤凰山体育公园由一座拥有 6 万座次、可满足国际足联标准的专业足球场,和一座拥有 1.8 万座次、可满足 NBA 标准的综合体育馆,及绿色景观、配套商业综合体共同组成。项目建成后,这里不但将承接各类国际顶级体育赛事及国内顶级联赛,还将成为城市公园中国际化现代体育艺术的典范。
其中,凤凰山体育公园的专业足球场采用了造型新颖、科技感十足的膜结构造型,这不仅是全球首个大开口葵花形索穹顶屋盖体系,还是目前全球范围内使用的最大面积的单层 ETFE 膜结构,全部展开的膜材面积甚至可达 2.5 万平米。
在施工现场通过平板电脑查阅模型。中建八局供图。
复杂的项目设计给施工团队带来了极大的挑战。据中建八局西南公司首席信息官(兼 BIM 总监)张琴介绍,膜结构的穹顶屋盖体系技术含量高、不可控因素多,在过往国内外建成的场馆类工程中,尚无采用钢网架结构 + 大开口葵花型索穹顶结构的先例,更没有相关成熟的施工经验积累。因此,施工存在诸多难题和不可预测的风险。
为突破各项难题,中建八局的团队全力推进了包含大型曲面 ETFE 膜结构施工技术在内的数十项关键技术研究,并采用BIM技术、三维扫描技术、智慧建造技术确保膜结构工程的精细化管理和安全性,且同时优化施工工艺的安排,严格监控施工过程,从而提高施工质量,缩短工期。
机房。中建八局供图。
尽管工期短、预算紧,基于 BIM 技术在项目全生命周期内的应用,中建八局实现了设计、施工以及不同团队之间的高效协同。此外,施工总包方设计管理团队提前介入设计阶段,采用BIM技术、绿色分析软件辅助设计方提高设计品质、优化设计做法,对缩短工期、节约成本起到了至关重要的作用。并且,在工程实体建造前,团队首先采用 BIM 技术进行了数字建造的预演及模拟分析,以优化施工工艺及施工组织。在项目进行过程中, BIM 协同平台能让每位参与者都可通过轻量级的浏览模型,查询各类信息,从而在设计、技术、进度、质量和安全性方面实现三维可视化管理,促进了重要设计和建造方案的交互协作以及验证。
同时,设计团队通过欧特克Revit、Navisworks等软件还实现了多学科设计工作的协作与整合,弥合了设计与施工之前的鸿沟,优化了建筑效果和施工方法,解决了工程施工技术和管理的难题。截至目前工期缩短 132 天,节约建造成本超 1 亿元。
利用智能模型指导现场装配。中建八局供图。
除了在整个项目生命周期中运用 BIM 技术之外,凤凰山体育公园项目还综合使用了各类建造的“黑科技”——包括虚拟现实、增强现实、可视化、720全景技术、传感器、无人机、GPS 定位、GIS 地理信息系统等,来提升项目建设的流程优化及精细化管理。张琴表示,“凤凰山体育公园的建设从设计之初到施工阶段都融入了大量的前沿科技元素。”
例如,该团队采用欧特克 Dynamo 为项目自动生成了与观众区弧形展台相匹配的模板,从而节省了人工测量和计算时间;通过人工智能技术、无人机实时监控,团队得以保障建造流程中的安全性与可控性;采用 180 度全息投影、传感器实时采集等技术,不同的项目方实现了重要方案的互动和配合,以及对施工现场的智能化管理,从而最大程度地提升效率,降低安全风险。
“BIM 在建筑全生命期的联动应用,将会产生无限价值,带来行业生态新体系。”
— 张琴,中国建筑第八工程局有限公司西南公司首席信息官(兼 BIM 总监)
作为打造绿色可持续建筑的典范,成都凤凰山体育公园项目在整体的建造过程中还充分考虑了建筑本身与周围环境之间的相互作用和影响,以确保在一年四季的各种自然条件下,建筑使用者都能获得最佳感受。
建筑团队利用绿色建筑分析软件对自然通风、日照采光、建筑的声学和视线效果进行了模拟和分析。团队同时还针对冬夏两季温度、空气分布、热舒适性方面进行分析,并基于仿真结果不断优化设计,从而满足不同季节条件下使用者对场馆温度和湿度的要求,以及视听方面的最优效果。
中建八局西南公司项目经理刘火明肯定了 BIM 技术在发挥协同性、提高建造效率、合理控制预算等方面发挥的巨大作用。他说,“BIM 应用的目标导向决定了 BIM 应用的成效。BIM 技术的应用已经进入数字孪生时代,以 BIM 模型为核心的虚拟建造结合物联网传感、各类仿真技术、人工智能等,将会给真实建造过程带来巨大的品质飞跃,各参建方均受益。”
展望未来同类型建筑项目的建造,张琴认为该项目的成功经验将会促进建筑行业更注重 BIM 在全生命期、产业链的应用,并将会为更多的业主、工程承包商带来可观的经济效益和社会效益。