BIM技術應用於特殊異型建築之個案分析

劉姿吟瑞助營造BIM中心 專員、國立高雄應用科技大學土木工程系 碩士

劉家銘臺北市政府工務局新建工程處 總工程司

黃隆茂瑞助營造 BIM中心 協理、中國山東英才學院 特聘教授

摘要

      特殊異型造型衍伸出建築、結構、機電、景觀設計圖的疑義,主要可分成結構問題、界面整合、碰撞衝突、施工性問題...等,可透過BIM技術,有效地先行檢核其規劃及設計圖面的問題並加以澄清。BIM的應用主要為工程設計整合,而特別是在特殊造型結構物運用3D模型產出各工項之施工圖,可減少工地現場施作錯誤,使工程進度如期完工,其執行應用更達到廣泛的實質效益。
  針對異型建築案例-北部某音樂中心進行BIM效益分析,顯示若未使用BIM所造成之重作成本及重作導致逾期之罰款金額甚鉅,本案其投資報酬率為43倍,由其高投資報酬率能得知BIM實質效益在異型建築工程中更為突顯。

一、前言

       建築資訊模型是以施工流程進行事先模擬,以利營建生命週期之每個階段管理,目前BIM技術漸漸受到美、英、日、韓、星等各國重視,且於2016年後紛紛擬定相關政策,而中國近期制訂建築信息模型施工應用標準並於2018年正式實施,隨著 BIM 全球發展的趨勢,國內中央及地方政府也大力推動 BIM 的應用,並已擬定導入BIM 時程規劃。
       BIM技術的蓬勃發展更使建築師能自由發揮設計特殊造型的建築,其技術應用於異形建築的先鋒為美國當代建築師弗蘭克·蓋里,於巴塞隆納完成特殊建築魚形雕塑,在這當中BIM在其施工過程中扮演了重要的輔助角色,而國內特殊建築運用BIM案例有台中亞緻大飯店、台中國家歌劇院及衛武營藝術文化中心等工程,尤其是北部某音樂中心更為成功導入BIM之異型複雜造型成功案例之一。
   本文之工程案例為非垂直水平鋼筋混凝土建築物,其構造為一棟六層、地下一層RC構造的簡潔純樸立方體造型,總樓地板面積為12963.95m² 建物高度為46.7m,外牆為多角度不同折線變化的斜向及弧狀的外牆造型。本工程於各工項都導入BIM的技術,不論工程規劃及施工層面BIM都帶來廣大的效益,為此深談本工程之BIM應用程度,為配合異型量體建築之特殊造型,其建築結構設計了許多的RC斜柱、RC折樑、RC漸變樑斷面、RC弧牆、RC斜牆、帷幕多角度斜面牆、不同角度弧型RC屋頂造型樓板及配合特殊造型的結構體伸縮縫、連接南北基地的SRC天橋結構、懸臂造型鋼樓梯結構等特殊結構。
   綜合上述,藉由異型建築能使BIM有效發揮其價值,根據本工程BIM技術的應用情形並分析其達到的效益,依據圖面釋疑的結構問題、界面問題、碰撞衝突、法規不符、施工性問題、機能不足、圖資不全、圖面不合等八大項目進行效益評估,而其中施工問題佔釋疑總量約四成,先行運用BIM即時探討施工問題並藉由BIM規劃整合,最後進行工程效益評估。

二、異型建築於BIM設計整合

()屋頂天溝
   本工程不同角度變化弧形RC屋頂造型樓板,在其屋頂樓板下緣處有設計深度20公分及寬度20公分的天溝排水,依照建築平面圖及詳圖繪製天溝模型發現天溝與RC大小樑有牴觸問題,另有天溝RC牆與RC屋頂邊樑未接合之情形,其中相差最大距離為73公分。必須重新檢討及規劃屋頂天溝位置及結構屋頂邊樑,屋頂天溝依據邊樑位置進行調整,透過BIM於模型整合檢討,使天溝配合RC屋頂邊樑的平面彎折角度順樑邊施作為原則調整如圖1
,並將其產生之間隙以增築方式從屋頂邊樑頂部至屋頂板間。……更多文章內容,請參閱-現代營建雜誌 469期;P9~P19。