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發布時間：2021-05-24 15:49所屬平臺：學報論文發表咨詢網瀏覽： 次
摘要：近年來，隨著物質生活和精神生活水平的快速提高，人們對于高質量文化娛樂活動的需求日益增高，中國正日漸崛起成為世界上首要的主題公園市
摘要：近年來，隨著物質生活和精神生活水平的快速提高，人們對于高質量文化娛樂活動的需求日益增高，中國正日漸崛起成為世界上首要的主題公園市場。由于大型主題公園往往有著區別于一般文旅小鎮的鮮明特點，如其具有大量造型復雜的構筑物、大量尖端的動感游藝設備等等，都為主題公園的建設帶來了極大的施工難度。本文將以北京某主題公園為例，詳細介紹了利用BIM技術作為數字化設計手段，在主題公園復雜構筑物的正向設計應用與實踐。
關鍵詞：BIM技術;主題公園;正向設計;數字化
引言
近年來，隨著物質生活和精神生活水平的快速提高，人們對于高質量文化娛樂活動的需求日益增高，中國正日漸崛起成為世界上的首要主題公園市場，各地興起了主題公園建設的高潮。主題公園是以大型游樂設施為主體，在其中融入一個或多個主題電影場景，為游客提供沉浸式游樂體驗的文化娛樂園區。主題公園為了營造沉浸式游樂氛圍，一般會將建筑造型設計成電影中的經典場景，也會設計一些大型非常規構筑物來模仿電影中的壯闊的自然景觀等。
公園設計論文范例：銀帆公園設計功能和對城建發展的分析
這些建筑物、構筑物規模大、藝術造型復雜且包含眾多尖端的動感游藝設備，采用常規設計施工方法無法滿足設計師的奇思妙想，必須采用數字化的設計手段才能實現主題建筑的建造。本文將以北京某主題公園建設為例，詳細闡述以BIM技術為主要數字化設計手段的塑石假山正向設計、輕鋼龍骨正向設計、騎乘結構地下結構埋管正向設計、穹頂高空作業階梯式操作平臺正向設計在主題公園建設過程中的應用。
1工程概況
1.1項目簡介
北京某主題公園位于北京市通州區文化旅游區內�？偯娣e超過m²，樂園核心面積1.2m²，一期包括一個主題公園、一個零售、餐飲、娛樂綜合體，兩座主題度假酒店和一座停車設施等。我單位承建其主題公園個特色主題景區中的個，分別為712(區域)和717(區域)：包括侏羅紀及小黃人兩個主題樂園。項目建筑用地面積10.7萬㎡，共有12座單體建筑，其中游樂設施處，劇院處，餐廳處，后勤用房處。單體建筑結構復雜、專業系統眾多、邊設計邊施工、變更量大、技術要求高，協調難度巨大。
1.2工程難點與特點
(1)單體建筑造型復雜單體建筑造型復雜，設計難度大。園區最高的單體為01百鳥園假山單體構筑物，造型如圖所示，山體為高低錯落的不規則形體，是為了模仿電影《侏羅紀世界》中白堊紀時期的群山環境而設計的藝術造型。假山山體高約49，縱向投影長度約90，深度約50，局部三層，地下一層。整座假山總計500，約有400根規格不同的鋼構件和000余片形式各異的鋼筋網片，造型非常復雜，施工難度巨大。
設計難度大在北京某主題公園建設過程中，許多構筑物在建設初期，外方提供的設計資料僅為一張概念效果圖。如上述201百鳥園假山單體，外方初期提供的資料僅為假山的概念方案，如何將概念方案轉化為重達500，400根桿件的巨型塑石假山，同時又使假山的造型滿足業主的創意需求，這是工程設計的難點，也是施工的難點。本項目利用BIM技術直接在三維環境里進行設計，利用三維模型和其包含的信息，表達二維圖紙所表達不出的圖形位置關系，解決了設計上的難點。
(2)工程協調難度大園區包含單體多，分部分散，施工場地環境復雜，工程工序復雜，工序之間交接配合多，協調難度大。以裝飾裝修工程為例，裝修工程涉及專業繁多，施工作業面廣泛，同一區域存在多個專業和不同工序交叉作業現象，例如墻體施工，包含大量的其他專業預留預埋內容，因此工序的交接配合協調是其順利實施的關鍵。只有在施工前完成專業之間工序協調的確立，利用BIM正向設計實現圖紙意圖，才能加快多專業施工范圍工序流轉及實施進度模擬，降低工序顛倒造成的時間及物質損失，落實實施過程的成品保護，提升工程施工完成質量。
技術創新(1)利用BIM與縮微模型結合技術對假山等大型結構模型進行施工圖紙轉化，通過等比例創建假山微縮模型，仿真模擬假山的輪廓造型，并結合三維掃描技術，獲取假山輪廓參數信息，基于輪廓參數信息，正向設計假山骨架結構，降低了設計過程中的數據傳遞損失，節約了工期。(2)利用BIM進行輕鋼龍骨正向設計，優化傳統設計流程，高效指導現場施工。(3)利用BIM正向設計，對騎乘單體地下結構埋管進行設計模擬，極大提升了設計施工效率，節約工期，促進項目實施。(4)利用BIM正向設計，進行穹頂高空作業階梯式操作平臺設計優化及施工，加快工程施工進度，保證施工質量，節約了成本，實現了預期目標。
正向設計應用關鍵技術
BIM正向設計概念正向設計是近幾年BIM技術領域出現的一個熱門詞匯，是一個在中國被頻頻引用，卻在國際BIM通行標準中沒有相對應術語的中國“獨有”概念[4]。BIM正向設計所傳達出來的理念是指在設計之初即采用BIM技術作為設計手段，而非在采用常規二維設計方法已經出具施工圖后，再使用BIM技術進行二次翻模的過程。BIM正向設計是BIM技術應用中最高階的一種，它構成了BIM技術應用水準的一道分水嶺，區分了BIM應用進程的初級階段和高級階段[4]。
本文所引案例工程全過程采用BIM正向設計技術，實現在三維環境進行正向設計，優化設計流程，提高工程質量。本文將以巨形假山模型設計、輕鋼龍骨設計、演藝騎乘單體地下結構埋管設計和穹頂高空作業階梯式操作平臺設計應用為例做具體闡述。
基于BIM的假山正向設計本工程為營造逼真的主題場景，設計了大量的假山構筑物，由于假山的造型非常規，在設計過程中，首先要創建出一個微縮實體模型，根據微縮實體模型采集相關空間點位信息，完成假山施工圖的設計。傳統的設計方法無法將造型復雜的假山詳細的表示出來，無法表達假山各部件之間的空間位置關系。因此BIM正向設計顯得尤為重要。通過三維數字掃描技術掃描假山微縮模型，獲得具有相對位置關系的數據信息，并利用BIM軟件對三維數據信息進行電子雕刻，去除無用的數據信息，生成真實有效的三維輪廓模型。
在三維輪廓模型中運行碰撞檢測，確保各輪廓模型間沒有沖突，檢測完畢后，即開始假山的正向設計。首先進行假山的鋼筋網片模型正向設計，將假山表皮分割成若干個小單元，每個單元分別作為假山表皮的最小獨立單元，對該單元進行受力分析，確定內部鋼結構骨架的搭設方案，使用Tekla軟件進行鋼結構正向設計，生成鋼結構BIM模型。該模型包含加工、施工所需的全部數據，將模型數據提取即可指導工廠加工、現場施工�；贐IM的輕鋼龍骨正向設計本工程各種游樂建筑物內包含多種異形輕鋼龍骨墻體，為滿足主題公園特色的游樂體驗，內部墻體造型相對常規工程也較為復雜多變。利用BIM進行輕鋼龍骨的正向設計，能夠高效、便捷、清晰的表達輕鋼龍骨的結構體系，具有高效的參考和指導意義，能夠改善傳統設計過程繁雜、數據類型不統一、指導性不強的情況。
首先在BIM軟件中提前設定好輕鋼龍骨的材質、類型、間距等參數信息，然后在建筑模型中創建單個龍骨的結構模型，根據墻體的厚度、高度、寬度，進行龍骨的受力分析，確定龍骨的尺寸和排布規則。尺寸和排布規則確定后，使用Dynamo進行建模，在Dynamo軟件中設定輕鋼龍骨的排布邏輯，根據定義的邏輯和參數即可生成輕鋼龍骨模型。Dynamo可完成一些重復性、有邏輯性、并且以Revit常規建模方式難以達成的工作，能夠在建模過程中有效的簡化重復性內容，提高相應建模效率。創建的三維模型中包含尺寸、材質等信息，現場可根據三維模型提取平面、立面、剖面圖紙，并且可根據三維模型提取工程量和加工清單，在工廠內完成輕鋼龍骨的定尺加工。
基于BIM的騎乘單體地下結構埋管設計除了建筑之外，主題公園的各種設施有著特殊的專業功能要求，很多構件需要藝術性和游藝功能，及各種聲光電專業和游藝設備的配合，才能實現完美的游樂體驗。這些眾多的特殊專業介入使得建筑過程變得更加復雜。為了解決騎乘及演藝游樂設備的電纜敷設問題，并營造完美的沉浸式游樂體驗，采用多層地埋管形式，將騎乘及演藝的電纜全部敷設在地面以下。
此種方式更具有隱蔽性，可以避免在游客視線范圍內出現主題之外的元素，打造完美場景游樂效果。但由于游藝設備所需的供電線路繁雜，如果全部采用地下預埋方式，地下管線的布設將會盤根錯節，十分復雜。應用BIM技術整合游藝設備信息、建筑結構及配電箱柜尺寸等信息確定箱柜安裝位置，形成初步連線圖紙并簡單分層�；贐IM模型直接進行地下埋管路線設計，并與其他專業及管線綜合協調。分專業、分系統導出施工圖，包括各管段起末點位坐標、管段編號、大小、標高及電纜尺寸等。圖紙報審并通過后用于現場施工。
結語
北京某主題公園造型復雜、施工難度大，如果采用常規二維設計方法，一是無法滿足美方外資團隊對于創意造型的多變要求，二是二維圖紙也無法體現出眾多構件的空間位置關系，圖紙表達將變得極為不順暢不清晰，從而導致施工難度加大。因此采用BIM正向設計手段必不可少。
本文以北京某主題公園的建設過程為例，闡述了塑石假山、輕鋼龍骨、騎乘結構地下結構埋管、穹頂高空作業階梯式操作平臺等BIM正向設計技術在北京某主題公園建設過程中的應用，通過BIM正向設計將問題解決在施工之前，將返工率減低為零，更好的協調和落實了工程創意團隊、建設團隊、設計團隊、監理團隊的各項要求。達到縮短施工工期，減少各專業交叉重疊、銜接不當而造成的返工浪費的情況，提高了工程質量并創造了一定的經濟效益。隨著國內經濟發展的不斷加速，人們對于美好物質和精神生活的追求不斷提高，主題公園的建設也如雨后春筍般越來越多。期望本文的BIM正向設計技術路線，對主題公園的建設提供一定的參考借鑒意義。
參考文獻
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[2]劉彥明許興旺西安至十堰高速鐵路BIM正向設計應用實踐及創新[J/OL].鐵道標準設計:17[20210426].https://doi.org/10.13238/j.issn.10042954.202010040002.
[3]張利東童希明許闖魏煒夏欣劉光磊國家會議中心二期基坑工程BIM技術應用研究[J/OL].土木建筑工程信息技術:19[20210426].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5823.TU.20210201.1336.026.html.
[4]楊榮華張翼中國式BIM悖論——談談“正向設計”[J].建筑技藝,2020,26(12):8893.
[5]黃志明孫博肖勇張美香基于BIM技術的裝配式混凝土結構正向設計流程探析[J].城市建筑,2020,17(30):9697.
[6]張朝虎盛吉申電子產業園二期全專業BIM正向設計實踐[J].工程建設與設計,2019(10):276278.
作者：賈學軍王久強史琦
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《北京某主題公園BIM正向設計應用實踐及創新》