上海有一个很特殊的博物馆——上海世博会博物馆。它是世界范围内唯一关于世博会的博物馆，向大家展示1851年以来世博会历史及2010年以后各届世博会的情况，并为与世博会相关的文化交流提供平台。2017年，上海世博会博物馆正式对外开放。

世博会博物馆位于上海世博会文化博览区，总建筑面积46550平方米。它南邻南外滩河滨公园，北为龙华东路城市次干道。

上海世博会博物馆

世博会博物馆设计项目无论在管理还是技术层面都有很大的难度。

管理难度：

项目坐落于中心城区，施工时间及场地受限，参与单位多达30家，业主、施工、设计办公场所不同，管理、协调成本高。

技术难度：

“欢庆之云”造型独特，为空间三维扭曲网壳结构，杆件和节点数量多，设计深化难度大；

杆件为箱型，截面切割变化无统一规格，加工难度大；结构整体跨度大，杆件、节点、焊缝多，施工难度大。

BIM协同管理平台能让以上难题迎刃而解

世博会博物馆是上海市实施BIM技术管理试点样板示范工程，该项目利用协同管理平台，对整个项目应用全过程中的模型、图纸、文档、流程进行管理，在设计、施工、运维阶段实现了全生命周期BIM应用。

BIM组织

BIM应用目标

设计阶段：

各阶段建模；

通过模型进行光照、风环境、热环境、火灾烟气模拟等性能化分析，提高设计效率；

通过多专业综合管线碰撞，优化设计阶段的管线排布；

通过三维模拟，提高业主决策效率。

施工阶段：

在设计模型基础上进行钢结构、幕墙、机电的深化，调整模型可实施性；

通过场地布置模拟，快速制定施工组织方案；

通过施工过程BIM量价的动态数据，为造价控制提供决策依据。

三维协同管理平台开发：

能支持PC端和移动端，提供项目管理效率。

户外庭院

实施方案

项目实施前：

制定完整方案，包括建模深度标准、文档及构件编码标准、协同平台使用手册、算量建模规范。

设计阶段：

采用Revit建立建筑、结构、机电模型；

采用Rhino+grasshopper进行异形曲面参数化设计。

施工阶段：

进行二次结构与机电专业深化，根据安装工艺添加保温层、法兰，形成施工模型；

采用Tekla进行节点深化并出图，模型加工预制，做正向三维设计施工。

竣工阶段：

添加设备属性、说明手册，满足系统需求。

运维阶段：

将竣工模型进行轻量化、构建化，利用数据库进行数据管理，进一步完善模型信息。

团队组织

项目由业主主导，由BIM总包对各BIM应用团队进行管理。由专家组对项目各阶段进行质量把控。BIM应用团队来自项目设计、施工单位，通过三维协同平台进行协同，有效保证数据的及时性和唯一性。

组织架构

BIM应用环境

世博会博物馆项目有132项BIM应用，在其中挑选有价值的应用点深入实施。每个应用完成后，通过平台将模型文件流转，各参与方进行自检并交至下游工作组。在设计、竣工等关键阶段，由专家组进行指导、验收。

项目涉及软件众多，建模类软件有Revit及Tekla；协同平台在Bentley ProjectWise基础上进行二次开发，并在业主方、施工现场、设计院设服务器，以满足管理需要。

软硬件配置

设计阶段应用

构建云方案模型，对方案进行研究比选，确定形态，为后续方案深化提供依据。

通过手绘、物理模型、拼贴等方式勾勒方案原型，利用Rhino构建云厅轮廓，借助Grasshopper进行参数化形体构建并进行规整化板块处理。本工程云单体结构为复杂曲面单层网格，在建筑底部以3条云柱扭转，逐级上升，其中24～26m包含大面积功能用房，在表现曲线造型同时，应采用参数化对云形体进行控制。

参数化云厅

采用Grasshopper插件设计、优化“欢庆之云”幕墙，使幕墙面积减少5%。

模型完成后，利用软件进行性能化分析，提高设计效率。

性能分析

施工阶段应用

项目确定钢结构为BIM应用点，施工团队在常规钢结构深化设计软件基础上，以BIM平台为基础，以设计、加工、安装技术数据为支撑，多专业协同，实现深化设计与原设计、工厂制作、现场施工数据无缝对接。

基本深化流程

根据结构安全性要求和建筑功能性要求，对各节点、杆件进行深化设计，并依次进行结构计算复核和各类建筑性能综合测试，包括安全、美观、通风、采光等因素综合考量，最终完成可施工的精细化模型。

复杂优美的内部结构

深化设计中的典型部位

云腿部分杆件截面及交汇节点优化：

利用Tekla平台可视化及参数化优点，通过对多杆交汇处作特殊处理达到合理连接且结构轻盈。复杂的杆件加铸钢节点的形式，大幅减少了铸件使用，使施工工期和工程质量得到保证。

铸钢节点

多杆交汇节点

24m钢平台处结构优化：

24m钢平台处结构形态突变，网格外扩角度增大，部分平台与网格碰撞。设计团队借助BIM模型，调整平台结构标高，根据云网格实际空间位置调整平台构件布置，采用异形截面、铸件、锻件共用模式，合理解决网格面突变矛盾。

优化后24m平台效果

屋盖网壳系统深化：

该系统空间多杆交汇、节点众多。采用多杆空间交汇节点，BIM软件辅助设计，使用机器人加工，实现生产过程的标准化、智能化，提高加工效率和精确度。

空间多杆交汇节点示意及成品

深化成果及应用

充分发挥BIM模型优势，对原结构进行调整优化，并进行一系列深化应用：

辅助钢结构构件加工及相关数据输出

辅助现场安装相关数据输出

云结果模型参数导出

运维阶段及协同管理平台应用

运维阶段应用

根据业主要求，定制化开发运维平台。平台具有空间管理功能：

实现二维图纸与三维模型联动，快速查找定位、显示空间体积等属性

实现物品智能模拟搬运，计算最优路径

设备结构化数据管理

提供标准开发的接口，将视频监控、楼宇控制系统、门禁接入平台统一监管

空间管理

搬运管理

协同管理平台应用

数据管理：对现有图纸、模型、图片进行管理，并支持轻量化模型、图纸的预览和批注。

编码体系：对文档统一编码及版本管理，保证数据唯一性和准确性。

权限及流程：不同参与方拥有不同权限，既满足协同工作要求，又保证数据安全。

移动应用：实现流程、数据存储、模型浏览等在移动端的应用，提高平台便捷性。

BIM技术在上海世博会博物馆项目的设计应用、施工深化应用、算量应用、协同平台中发挥了巨大作用，尤其是该项目以项目管理公司为BIM总包方，有效遏制了BIM应用双轨制现状，对设计、施工方的约束管理有效加强，同时提高了钢结构等深化设计的准确性和可阅读性，可作为我国铁路行业的BIM全生命周期应用的优秀参考案例。

参考文献：

陈军. 上海世博会博物馆全生命周期BIM应用.