BIM在造形设计及钢结构设计中的应用
珠海歌剧院位于风景隽秀的野狸岛上，她的形象不但要承载艺术殿堂的底蕴，也要融合海洋、山林的自然之美，成为珠海人民引以为豪的城市标志。由于基地为人工填海而成，并且歌剧院为海岛的核心建筑，因此建筑的用地规划较为统一。工程总用地面积为57670平方米，主体建筑集中在海岛建筑环路的内侧，建筑限高小于100米，建筑自身的采光、通风环境十分优越，但必须特别注意台风、海边潮湿空气的腐蚀和污染。
在结构上，最大的挑战在于大剧场钢结构顶标高为90米，水平投影长约130米，宽约60米。如此高耸的结构体系矗立在填海区的沿海小岛上，可想而知其面临的困难。在设计过程中，初步将钢架模型导入到Autodesk Revit软件中，并与建筑、混凝土结构、设备、电气模型进行合模，由形成贝壳的空腹桁架和屋顶面的平面桁架形成巨型框架为主要结构体系。
图13 钢结构设计流程
譬如：处理原始参照曲面存在的种种问题，图14所示可见在红圈内的关键点存在连续性的问题，这就需要调整曲面上的控制点生成连续的曲线，才能最终生成可用来进行钢结构计算的双曲面构件。
图14 表面分析-1 图15 表面分析-2
从图15可以看到曲线表面的不规则法线，这就会导致钢结构构件的受力不合理，也需要进一步的优化。遵循建筑及结构专业的意见，利用偏心圆和三度线在曲面布置钢结构定位线。根据布线生成结构杆件，综合美观，造价及可施工性的考虑，选择合理的生成原则。
在整体的设计过程中，基于合理的成型原理，采用参数化脚本程序完成控制曲面到杆件布置，为结构计算生成规律的计算模型。如此，不仅能够针对当前阶段设计辅助，将模型进行数据化，并且能够建立符合各设计阶段要求的数字化模型。
图16 数据化模型
同时，通过Autodesk Revit软件的碰撞检查，设计团队能够在复杂的结构模型中轻松发现设计中不合理的部分，为整个工程争取更多的协调时间，并且在早期控制成本、解决问题。
此外，基于BIM技术提供的精确风洞模型，风洞实验可针对珠海的气候特征，辅助设计师优化造型，使其更有利于适应当地环境。
图17 珠海歌剧院风洞测压实验报告
图18 风向角系数
针对在钢结构施工图绘制的最后阶段出现的焊接和倒角问题，采用优化后的自适应节点，节点的几何数据由网格计算得出。主要目的是为了解决3段截面空间旋转后无法相接的问题，这种问题在后期修改很频繁，所以采取自适应节点的策略——由三段接口的位置程序生成节点。
图19 通用有限元分析
关于管线综合方面，依靠BIM技术的优势可以将Autodesk Revit文件导成MWC文件，在Autodesk Navisworks中选择需要碰撞的构件并生成THML格式的碰撞报告，直接索引到Autodesk Revit总模型中打开生成的局部三维模型，在其中找到相应的构件调整管线。
图20 管线综合流程-1 图21 管线综合流程-2
总结
珠海歌剧院项目具有较高的复杂性，包含了幕墙、钢结构系统。观众厅部分，内部支撑结构、管线综合等各个方面，基于Autodesk Revit软件的通用性以及便捷性，确保了在各个设计阶段良好的实用性，同时保持与各专业之间紧密的联系及反馈机制。项目组希望能够在建筑设计的全生命周期里运用BIM技术为各专业提供精准的可视化模型，在同一个平台下构建综合信息模型，这是在BIM技术平台上对大型复杂建筑的一次初步尝试。
