湖北省科技馆新馆（图1）项目位于武汉市东湖新技术开发区核心区域。总用地19.4万m²，总建筑面积为7.2万m²，是华中地区最大的科技展示基地，还拥有全球最大的沉浸式影院。

该方案功能复杂，造型新颖，在建筑设计、结构设计、机电设计上存在诸多难点与挑战，依靠传统的二维的CAD技术难以做到全面准确的定位设计，且各专业协同配合效率低下，BIM技术的应用将会有效地解决上述问题。

BIM策略与项目设计难点

BIM的概念最早于2002年起源于美国，国内常常成为建筑信息模型技术。BIM技术作为一种更直观的可视化三维信息模型设计工具，使建筑师可以克服传统二维图纸在表达空间三维复杂形态方面的局限，极大地拓展了建筑师对建筑形态探索的可实施性，也有助于建设领域各参与方快速理解建设项目从无到有的设计过程及成果，是建筑设计方法的一次重大转型。

在项目初期，制定评级标准，对平台架构、命名规则、深度标准等均有统一的规定。统筹规划项目各个阶段所应用的软件类型，包括核心建模软件，三维表现软件、计算分析软件等。本项目规模大，功能复杂，通过制定合理统一的拆分原则，方便各专业进行协同工作。

建立对BIM设计流程的严格审核控制，以及质量控制检查机制使工程的推进与BIM应用同步进行。针对该项目的特点，从外表皮曲面的精确化参数控制，沉浸式影院的多专业配合设计，展厅大跨度无柱空间结构设计，复杂钢桁架中的空间利用等设计重难点着手。

基于BIM的设计应用

场地利用方案比选

项目用地西高东低，总落差达15m。设计人员提取城市设计资料中周边场地信息，结合二维地形图，建立场地数据模型，为规划方案比选构建三维模型平台。

方案一利用地形，将科技馆馆藏空间放置在此，顺应地形，形成一个自然台地，展览空间置于台地之上；方案二利用自然水体，将科技馆放在水体中。将两个方案在BIM场地模型平台中进行土方平衡及室外风环境比较，确定理想方案（图2）。

基于BIM的复杂建筑设计

该项目建筑方案设计从银河的自然形态中提取曲线，形成初步建筑平面构型，利用Grasshopper调整圆形半径，寻找对位关系，确定最后平面形态，进而生成三维体量。调整曲面形态，多方案比选，最后方案既具科技建筑美感，又遵循严谨的几何逻辑。

设计过程中利用rhino对建筑外表皮的曲面精确分割，生成幕墙方案（图3）。通过参数调整曲面，使幕墙板材标准化，按尺寸分区归类，便于厂家生产。同时，在BIM软件中，通过可视化渲染技术直观调整LED灯组尺寸，保证图像效果的前提下减少不同尺寸灯组的类型，降低造价。

通过BIM协同平台，将幕墙与主体钢结构一体化设计，极大地减小了幕墙的结构体厚度，节省钢材。设计中通过Rhino控制漏斗曲线形态，为结构专业提供精准的定位。为了改善中庭漏斗空间视觉效果，建筑与结构专业反复调整杆件截面及疏密，最终确定从下至上分三段抽减经线的方案（图4）。

在“漏斗”的下端，建、结、水三专业协同设计了雨水收集可视化展项。建立完整的水幕景观模拟系统，在BIM技术的帮助下，确定合理的水量与结构构造形式。

在漏斗上部结构空间设计全球最大的沉浸式影院，通过360°全息投影融合技术，以营造身临其境的观影效果。影院内仅有一圈钢结构悬臂环形步道，兼具载人和设备桥架功能。各专业借助BIM平台，不断优化步道钢结构断面及送风方式，隐蔽安置设备，最终完成了一个造型轻巧、内部无柱支撑的浮空步道体系，整体充满科技感，是科技馆建筑的点睛之笔。

本文作者：汤鹏 包若一

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