Как стать автором
Обновить
54.77

Прогулка по будущему. Как проектируют современные небоскребы

Время на прочтение9 мин
Количество просмотров25K
Можно ли прогуляться по этажам еще непостроенного здания? Могут ли проектировщики эффективно работать вместе, находясь в тысячах километров друг от друга? Можно ли за считанные минуты найти и исправить критичную ошибку в схеме инженерных коммуникаций, избежав колоссальных затрат в дальнейшем? Ответить «да» на все эти вопросы позволяет технология BIM — информационного моделирования здания, которая применяется и при строительстве Лахта Центра. Узнаем, как это работает.

image

Как прочитать чертеж не инженеру. Миссия выполнима


Когда спрашивают, зачем нужен BIM, проектировщики и строители говорят о сокращении сроков работ, стоимости, повышении производительности. Все это — следствия одного из главных преимуществ технологии – ее наглядности.

Упрощая, можно представить информационную модель как трехмерный чертеж, который прочитает даже человек, не имевший дела с технической документацией. Вот простейший пример 3D-моделирования. Преимущества очевидны.

image

Усложним задачу:

image
Стандартный чертеж

image
И трехмерная модель. Совсем другое дело: плюс сто очков к наглядности. На модели — Арка главного входа в Лахта Центр, про составляющий ее конструктив можно почитать тут.

И даже если дело совсем сложное, поизучав 3D-модель, наш гипотетический не-инженер скорее разберется, что к чему. Возможно, даже обнаружит какие-то пересечения и нестыковки, если таковые есть.

image

BIM позволяет увидеть проект всего сооружения, отказавшись от пролистывания на экране компьютера, или — страшно представить — на бумаге, огромного количества планов, разрезов, фасадов, копаясь в таблицах спецификаций – ведь в цифровой модели забита информация и о материале, из которого изготовлен тот или иной элемент.
BIM-модель ни в коем случае не стоит рассматривать просто как набор 2D проекций – эта на порядки более емкая и комплексная технология, и именно информационная модель может стать источником для получения любого другого вида проекции.

image
Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.

Конечно, BIM-модель создают не за тем, чтобы помочь разобраться в чертежах всем желающим. Все-таки пирожные должен печь пирожник, а сапоги тачать — сапожник. Ну а BIM-моделирование нужно инженерам, конструкторам, строителям, архитекторам. И одна модель конкретного объекта помогает им всем сразу. Это происходит благодаря особенностям ее построения.

Как работает моделист


Первым делом создаётся и настраивается шаблон проекта, в котором указывается все вплоть до толщины каждой линии, размера шрифта в соответствии с официальной российской СПДС – ведь именно из BIM-модели впоследствии будет экспортироваться проектная документация для согласования и утверждения «в производство работ».

Затем создаются семейства конструктивных и архитектурных элементов здания – стен, плит перекрытий, дверей, окон и т.д. Специалист вносит информацию об их размерах, материалах, принадлежности к помещению. Из этих подробно описанных элементов, как из кубиков «Лего», в дальнейшем и будет собираться модель.

Для описания «кубиков»- элементов используют разные степени детализации, обозначающиеся аббревиатурой LOD. LOD зависит от стадии жизненного цикла здания и вытекающих задач — создать концепт, проект, построить или перейти к эксплуатации.

image
По мере развития жизненного цикла здания степень детализации увеличивается

На начальном этапе находится LOD 100 – это уровень концептуальных решений. На вершине детализации — LOD 500 c заложенной в элемент информацией о его фактических размерах, форме, пространственном положении, ориентации и массой другой информации. Такую «максимальную» модель используют при эксплуатации здания, его обслуживании и ремонте.

image
Даже когда здание построено, BIM-модель пригодится для планового обслуживания и ремонтов

image
План коммуникаций вооруженным взглядом

У информационной модели Лахта Центра степень детализации LOD 300.Такая LOD подходит для проектирования комплекса и его строительства. Потом степень детализации может увеличиться, и по коридорам Лахта Центра пойдут инженеры по обслуживанию, вооруженные планшетами с моделью.

Модели больших зданий, как правило, разбивают на несколько блоков – иначе они получатся слишком тяжелыми и неудобными в работе. Модель МФЗ Лахта центра разбита на четыре блока, башни – на два.

image
Модель Арки главного входа. Узнаете?

image
А вот тут — МФЗ с шаром планетария и атриумом между блоками здания

BIM: работаем синхронно и коллективно


После того, как все элементы-«кубики» внесены в базу, создается центральный файл модели, в котором настраиваются рабочие наборы. К центральному файлу подсоединяются остальные файлы, с которыми работают разные инженеры. Для подсоединения служит специальный BIM-сервер.

image
Проект бетонных работ башни

image
Проект металлоконструкций башни

image
Эти и другие файлы сводятся в центральный файл модели участниками проектирования

Каждый из участников процесса имеет права на редактирование только той части модели, за которую отвечает. Если проектировщику вентиляции необходимо добавить какое-либо отверстие в стене, он оставляет свой комментарий в системе, и уже другой инженер, отвечающий за железобетонные конструкции решает, как и каким образом заложить это отверстие. Одновременная совместная работа сразу нескольких специалистов — еще одно серьезное преимущество BIM-проектирования. Благодаря обмену информацией через BIM-сервер, эти специалисты могут находится в разных точках мира, а количество членов команды теоретически не ограниченно.

Всеобъемлющий BIM


Итак, в центральный файл сведена вся информация по объекту, которая имеется на текущий момент. Использовать ее можно как угодно. С помощью BIM-моделирования можно рассчитать несущую способность или, с учетом характеристик конкретных помещений — параметры вентиляции, отопления и подобрать оборудование. Даже решение такой мелкой задачи, как поиск оптимальных для каждого помещения светильников, исходя из их внешнего вида и характеристик, тоже может быть функционалом информационного моделирования.

Когда общая модель, включающая все элементы и системы, закончена, на ее основе готовят полный комплект «двумерной проектной документации» для экспертизы и согласования в контролирующих органах.

image
С 2015 в Главгосэкспертизе начат прием BIM моделей. Правда, в дополнение к бумажным томам. По Лахта Центру на ГГЭ ходили и традиционные тома, и модель

Изменчивый BIM


Есть ли жизнь после экспертизы? Конечно! BIM-модель нужна не только для создания проекта. Согласования лишь отмеряют новый этап в ее жизни.

Доподлинно не известно, удавалось ли кому-то сдать в эксплуатацию здание в том виде, как его первоначально спроектировали. Думается, нет. Стройка – это живой процесс. У заказчика появляются новые мысли по планировке, что-то оптимизируется, меняются спецификации, корректируется список систем и оборудования. Крупные проекты благодаря длительным срокам возведения и вовсе зависят от огромного количества факторов, даже не обязательно связанных со строительством — на временном промежутке в 5-10 лет всего не спрогнозировать. В Лахта Центре, например, несущие колонны изначально планировались стальными, а построены — композитными. Выиграли в цене и скорости при улучшении характеристик конструкции.

image
Композитные колонны — полезное изменение в проекте

Словом, изменения — скорее правило. Их надо оперативно вносить в проект. В нашем случае проектировщик, «Горпроект», обновляет информационную модель Лахта Центра каждые две недели.

Поправка одного параметра влечет за собой автоматическое изменение остальных, связанных с ним. Поэтому инженеры из Samsung C&T Corporation, занимающиеся разработкой и оптимизацией проектных решений, а также стратегией строительства, проверяют скорректированную модель на наличие коллизий и пересечений инженерных систем. А их возникает предостаточно. Могут встретится трубы системы пожаротушения поверх подвесного потолка или торчащий на полметра из стены воздуховод. На каждом отдельном участке проектирования все был сделано правильно — в соответствии с нормами, а вот в совокупности, да при внесении изменений может получится ошибка. К счастью, обнаружить ее в BIM-модели проще, чем с альтернативным инструментарием и дешевле, чем в процессе стройки.

image

BIM 4D: синхронизация 3000 видов работ с точностью до минут


У инженеров из Renaissance Construction — строительного генподрядчика Лахта Центра — другие задачи. На программной BIM-платформе Synchro они собирают в единую модель «кусочки пазла», которые в разных форматах предоставляют поставщики конструкционных элементов. Например, итальянский Cimolai делает модели металлоконструкций в программе Tekla. Josef Gartner — главный по фасадам, шлет из Германии автокадовские файлы. Модели кранов от другого немца — Liebherr — приходится конвертировать из формата stp.

Совмещая получившуюся 3D-модель с плановым и фактическим графиками, которые загружаются в Synchro из программы управления проектами Primavera, удается выйти в «четвертое измерение» — визуализировать ход строительства, причем с точностью до минут! Это позволяет избежать ошибок в планировании строительных работ. А работ этих около 3 000 видов.

image

Интересно, что сегодня описание характеристик товаров в 3Dформате для внесения в BIM проектов создают не только крупные фирмы, масштаба Liebherr, но и многие другие продвинутые поставщики. На сайтах помимо стандартных каталогов продукции вроде сантехники или светильников размещают файлы для моделирования – скачивай и добавляй к модели. Очень удобно.

image
Вот пример с сантехникой – данные поставлены производителем продукции. В BIM модели проекта теперь есть: расположение и монтаж. Иллюстрация — Shapetrace and BIM-TEK

image
Цвет и материалы

image
Инженерное оборудование и другие характеристики

Наконец, еще одно применение BIM — это контроль за строительством. Для проверки выполненных работ по листам авторского надзора, инженеры Samsung C&T отправляются в путь на объект, вооружившись смартфонами. В смартфонах — приложение Autodesk BIM 360 docs и выход в облачное хранилище с моделью Лахта Центра. На месте такой инженер открывает планы этажей, находит заранее проставленные на этих планах точки для дополнительного обследования, обследует, фотографирует. Вернувшись на рабочее место — работает с моделью и полученными изображениями.

image

Принципиальный BIM


На примере Лахта Центра мы увидели все базовые принципы BIM-проектирования.
Их пять: конструирование объекта в трехмерном пространстве; возможность автоматической выдачи чертежей и спецификаций; наличие в модели всех проектных данных объекта и интеллектуальная параметризация и выход за периметр трехмерного пространства привязкой модели к календарному графику строительства.

Интересно, что вывели эти принципы еще в конце 1980-х при реконструкции Терминала 3 аэропорта Хитроу. Автор — разработчик программных комплексов для Autodesk и Bentley Systems Роберт Эйшем. И с тех пор, как видите, ничего не изменилось — сформулировал «на века».

image
BIM-первопроходец. Аэропорт Хитроу, Лондон. Терминал 3.

image
Он же

Инструмент для экономии


По данным Autodesk, российские компании считают нормой 20% рост первоначальной сметы на стройку. В реальности она, как правило, увеличивается на 50%. С этим нужно что-то делать. И BIM тут — в помощь.

Технология является хорошим инструментом по оптимизации расходов и сроков. По Лахта Центру итоги подводить еще рано, но вот исторические примеры.

За счет организации взаимодействия разных подрядчиков, привязанных к единому сетевому графику на базе цифровой модели, строительство музея искусств в Денвере в 2006 году оказалось на $400 тыс. дешевле и на 14 месяцев короче, чем планировалось. Неплохо!

image
Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006

Другой пример привел «Российской газете» Андрей Белюченко (трудился в Минстрое): с помощью BIM при строительстве АЭС сэкономлены 1,687 миллиарда рублей: 1 миллиард рублей — за счет сокращения сроков строительства на 5 месяцев, 687 миллионов рублей — за счет оптимизации организационно-технологических решений. К сожалению, данные объекта не указаны.

Что дальше?


Называть BIM-проектирование устоявшейся технологией, с полностью сформированной концепцией, рано. 20 лет назад был создан International Alliance for Interoperability (IAI) — альянс, призванный объединить производителей различных графических платформ для строительства, таких как Autodesk (Revit, Autocad), Tekla, Graphisoft (Archicad), Trimble (Sketchup) единым форматом IFC (Industry Foundation Classes) с открытой спецификацией. Но даже это пока не позволило сделать BIM-мир действительно единым. Хотя вектор задан.

Россия тоже делает шаги в общемировом направлении.

В декабре 2014 года Минстрой РФ утвердил программу внедрения информационного моделирования строительства, предполагающую разработку BIM-классификатора, содержащего около 70 тыс. наименований строительных материалов, корректировку строительных норм и правил и даже обязательное использование BIM при реализации отдельных строительных проектов, финансируемых государством.

Еще дальше?


Конечно, использование проектировщиками и строителями новых технологий, таких, как дополненная реальность. Вот, например, каска дополненной реальности DAQRI. Без касок на стройке и так нельзя, а тут в обязательное средство индивидуальной защиты еще и интегрировано программное приложение Autodesk BIM 360. Как говорится, «иди и смотри». Правда, цена девайса — $15 тыс. Но когда-то и сотовые телефоны стоили чуть дешевле автомобиля.

image

Прогулка по будущему


Но вернемся в будущее не столь отдаленное — прогуляемся немного по Лахта Центру, который достроят уже в 2018.

image

Вот так и «гуляют» проектировщики и строители по еще непостроенному зданию. Конечно, по сугубо рабочим делам.

***

Наверное, рассказ о BIM вышел в излишне приподнятых тонах. Но таково мнение, которое формирует о себе технология. Недостатков на сегодня, как говорится, не выявлено.

И вот такой бонус для интересующихся:
lakhta.center/download/lakhta3D/Lakhta.Center_3D-print.stl

Это — STL-файл для 3D-печати. Можно напечатать свой Лахта Центр, получается вот таким:

image



Помогали разбираться в тонкостях BIM-моделирования Станислав Криницкий, инженер Samsung C&T и Рустам Дощанов, инженер Renaissance Construction.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 34: ↑32 и ↓2+30
Комментарии13

Публикации

Информация

Сайт
lakhta.center
Дата регистрации
Дата основания
2006
Численность
101–200 человек
Местоположение
Россия