فناوری بیم (BIM) بر بلندای شانگهای

بیمانا: در حال حاضر، یک برج جدید و چشمگیر در خط افق شهر شانگهای و در قلب منطقه اقتصادی این شهر در حال اوج‌گیری است. به زودی برج بلند شانگهای، به عنوان دومین ساختمان بلند دنیا در کنار دو بنای نمادین دیگر به نام های برج "جین ما" و "مرکز اقتصاد جهانی شانگهای" قد علم خواهد کرد. این برج شیشه‌ای شفاف با ۱۲۱ طبقه، طراحی پیچیده‌ای داشته و به دور محور عمودی خود می‌چرخد. این برج هر چه بیشتر اوج می گیرد به شکل مخروطی باریکتری تغییر شکل می‏‌دهد. این ویژگی، حسی بی نظیر از حرکت و رشد را به نمایش گذاشته و در عین حال اقتصاد نوپای این شهر را درکنار رشد فزاینده تغییرات فرهنگی "چین مدرن" منعکس می‌کند. این ساختمان متنوع و عظیم شامل؛ فضاهای تجاری و فروشگاه، فضاهای تفریحی و فرهنگی، سالن کنفرانس، هتل لوکس و فضاهای سبز عمومی است که همگی این حس را القا می‌کنند که این برج همانند شهری است که همه چیز را در خود جای داده است.
این برج با ارتفاع ۶۳۲ متر به محض تکمیل شدن، بزرگترین و در عین حال پایدارترین آسمان خراش در چین خواهد بود. این آسمان خراش بسیار بلند شامل ۹ ساختمان استوانه‌ای شکل است که بر روی یکدیگر قرار گرفته و همگی توسط یک پوسته شیشه‌ای شکل داخلی محصور شده‌اند و یک نمای خارجی سه گوش کل بنا را در خود پوشانده است. هر ساختمان عمودی مجاور دارای یک میان تالار یا Atrium است که در بالای برج شامل یک روف گاردن (فضای سبز موجود بر روی بام)، به همراه دو کافه، رستوران و مغازه است. نمای بیرونی دارای پوشش دولایه‏ای است که یک منطقه حائل حرارتی را بوجود می‌آورد تا انتقال گرما را کاهش دهد. همچنین هندسه مارپیچی نمای بیرونی، روشنایی را افزایش داده و چشم‌انداز کاملی فراهم می‌آورد. نمای این برج باعث کاهش فشار باد می‌گردد و در واقع آن را ایرودینامیک می‌کند؛ ازین رو سازه و هر آنچه داخل برج است را از نوسانات شدید محفوظ نگه می‌دارد. این ساختمان به‌منظور ذخیره انرژی، دارای توربین‌های بادی و سیستم‌های تأمین انرژی از طریق انرژی "زمین گرمایی" است. به علاوه بازیابی و تصفیه آب باران و سیستم‌های بازیافت پسماند آب‌، مصرف آب را کاهش می‌دهند. تیم طراحی و کارفرمای پروژه قصد دارند به رتبه بندی LEED® Gold و China 3 Star نائل گردند که هدفی جاه طلبانه برای پروژه‌ای به وسعت و ابعاد این برج است.

چالش‌ها

پیچیدگی‏‌های هندسی برج، باعث افزایش چالش‌های مدیریتی ساخت و طراحی آن شد. آقای جیانگ پینگ گو مدیر و رئیس کل شرکت "توسعه و ساخت برج شانگهای " و کارفرما و سازنده برج می‌گوید: «این برج یک ابر پروژه با مساحتی بالغ بر ۵۷۵ هزار متر مربع است. اگر می‌خواستیم به روش‌های معمول و متداول پروژه را آغاز کنیم، انجام موفقیت‌آمیز پروژه با این حد از کیفیت امری بسیار دشوار می‏‌نمود.» این پروژه از همکاری چندین تیم کاری در قالبی یکپارچه تشکیل شده است که شامل موارد ذیل می‏‌شود:
• سازنده/کارفرما؛
• شرکت جنسلر /معمار طراحی؛
• طراح بومی: موسسه تحقیقات و طراحی معماری دانشگاه تونگجی ؛
• مهندس ساختمان؛
• مهندس مکانیک، الکتریک و تأسیسات: شرکت کاسنتیک ؛
• پیمانکار عمومی: شرکت ساختمانی شانگهای ؛
• پیمانکار عمومی مکانیکی و الکتریکی: موسسه مهندسان شانگهای؛
• شرکت مشاور مدیریت طراحی ژیانگدای ؛
• شرکت مشاوره آتودسک برای سیاست‌های فناوری بیم (BIM)، آموزش و مشاور اجرایی؛
آقای جیلیانگ چن معاون معمار ارشد و معاون بخش ساختمانی پروژه در شرکت طراحی معماری و موسسه تحقیقات دانشگاه تونگجی می‌گوید: «از آن جایی که این برج یک پروژه پیچیده است، نمی‌توان با نرم‌افزارها و روش‌های طراحی متداول آن را به ثمر رساند.»
آقای یی ژیو مدیر کل و مدیر ارشد یکی از شرکت‌های درگیر در پروژه خاطر نشان کرد: «یکی از چالش برانگیزترین موارد، هماهنگی بین دیسیپلین (کارگروه‏)‌های مختلف طراحی و مهندسی است.»

راه حل

کارفرمای پروژه به دنبال راه حلی کاربردی و مفید بود که بتواند این حجم پیچیدگی از کار را به بهترین نحو ممکن ارایه دهد. ازین رو برای رسیدن به اهدف بلند پروازانه خویش خواستار به کارگیری فناوری بیم (BIM) در کلیه سطوح کاری پروژه شد. برای این پروژه از نرم‌افزار رویت (Revit) برای طراحی و نقشه‌کشی معماری، سازه و تأسیسات و از نرم‌افزار نویس‌ورکز (Navisworks) برای هماهنگی و یکپارچه‌‏سازی، از نرم افزار آتودسک اکوتکت (Ecotect) برای تحلیل طراحی پایدار و از نرم‏افزار قدیمی اتوکد (AutoCAD) برای انجام نقشه‌کشی بهره گرفته شد. همچنین از دیدگاه کارفرمای برج، فناوری بیم (BIM) ابزاری عالی و بی نظیر برای طراحی، ساخت، مدیریت و کنترل سرمایه کل پروژه است.

تغییر فرآیندهای کاری

کارفرمای پروژه در ابتدا با مشاورین آتودسک به منظور آشنایی با نرم‌افزارهای آن شرکت در راستای فناوری بیم (BIM) و استفاده بهینه آنها در این پروژه وارد مذاکره شدند. این مشاوران با تهیه استراتژی مدون در طراحی و نحوه مدلسازی و تعیین استراتژی کاری به صورتی که مبتنی بر فناوری بیم (BIM) باشد، قدم برداشتن در راه فناوری بیم (BIM) را تسهیل کردند. از جمله دیگر خدمات آن‌ها آموزش‌های نرم‌افزاری و فنی مداوم در زمینه فناوری بیم (BIM) بود.
همچنین آن‌ها امکان برقراری تعامل بین کارفرما و کارکنان حاضر در پروژه را نیز فراهم آوردند و به این شکل هماهنگی در تمام قسمت‌های پروژه برقرار شد. در نتیجه این پروژه استانداردهای جدیدی را برای مدیریت اطلاعات پروژه‌های ساختمانی مبتنی بر فناوری بیم (BIM) در کشور چین بنا نهاد.

تلفیق طراحی

به وسیله فناوری بیم (BIM) تیم‌های معماری، سازه و دیگر دیسیپلین (کارگروه‏ها)‌های مهندسی واقع در سرتاسر دنیا توانستند به راحتی اطلاعات خود را با یکدیگر به اشتراک گذارند. در مرحله ساخت، تیمی که در محل سایت پروژه (دفاتری موقت در نزدیک کارگاه) استقرار یافته‏ بودند با به‏کار‏گیری دو نرم‏افزار رویت و نویس‌ورکز به راحتی تدخلات موجود در مدل را شناسایی کردند، به طوری که این موضوع به نهادینه‌سازی سرعت و دقت در پروژه بسیار کمک نمود.
جناب آقای میشل پنگ دستیار طراح ارشد در یکی از شرکت‌های حاضر در پروژه می‌گوید: «ما از نرم افزار معماری رویت (Revit) برای طراحی و مدلسازی برج استفاده کردیم. سپس آن مدل‌ها را با مهندسین مکانیک، الکتریک و سازه به اشتراک گذاشتیم.»
جان زیا رئیس و مدیر طراحی می‌گوید: «نرم‌افزار رویت (Revit) وجود یک بستر مشترک را برای شرکای طراحی ما میسر نمود، به‌طوری که به آن‌ها، تصویری صحیح‏تر و درکی عمیق‌‌تر از پروژه می‌داد.» وی خاطر نشان کرد «استفاده از فناوری بیم (BIM) به فرآیند طراحی ما سرعت بخشید و مهندسین ما را قادر ساخت تا به داده‌های طراحی و ابعاد هندسی (اطلاعات مربوط به طراحی و اجرا) مستقیماً از طریق مدل‌ها دسترسی داشته باشند و از آن اطلاعات برای هزینه و تحلیل آن استفاده نمایند.»

بهبود تبادلات طراحی

اقای زیا گفت: «به دلیل طراحی پیچیده و مارپیچی شکل برج و همچنین پوسته دولایه‏ای نمای آن اگر می‌خواستیم به روش‌های متداول دو بعدی اکتفا کنیم، کار بسیار مشکل می‌شد. لذا استفاده از طراحی بر اساس مدل سه‌بعدی و استفاده از فناوری بیم (BIM) ما را برای پیشبرد موفقیت‏‌آمیز پروژه و همچنین تجسم برج به صورت مدل سه‌بعدی و تحلیل طراحی برای بهبود تصمیم‌گیری‌ها یاری کرد.»
وی ادامه می‌دهد: «به عنوان مثال، با بررسی میزان و نحوه انعکاس نور در نمای شیشه‌ای ساختمان و بازتاب آن در سطح شهر (حتی در رابطه با قسمت‌هایی از نما که دارای زاویه خاصی هستند) توانستیم با تلفیق دو نرم افزار رویت (REVIT) و اکوتکت (ECOTECT) که برای تحلیل انرژی است در جهت کاهش آلودگی نوری و بهینه‌سازی پوسته اقدام کنیم.»
آقای چن گزارش می‌دهد: «استفاده از فناوری بیم (BIM) در طول مرحله طراحی به منظور هماهنگی بین دیسیپلین (کارگروه)‌های مختلف و به دست آوردن اطلاعات یکپارچه ساختمان ضروری بود، همچنین تصویرسازی مبتنی بر مدل به فرآیند ساخت هم کمک شایانی کرد.»
آقای شیاومینگ یو نایب رئیس و مدیر بخش نظارت بر طراحی و مهندسی موسسه مهندسان شانگهای می‌گوید: «به واسطه تصویرسازی مدل مجازی سه‌بعدی ساختمان، بهتر می‌توانیم بر امر ساخت نظارت داشته و پیشرفت خود را با برنامه زمان‌بندی از پیش تعیین شده مقایسه نماییم. در حقیقت، ما اطلاعات قابل استناد در فناوری بیم (BIM) را از تمام مهندسان دیسیپلین‌ها دریافت می‌کنیم و با استفاده از نقشه‌های دو بعدی مانند (پلان و مقطع و ....) و تلفیق آن‌ها با یکدیگر و رساندن آن‌ها به شکلی سه‌بعدی و مفهومی، کار را برای کارکنان بسیار آسان‌تر کردیم.»

ارتقای هماهنگی

تیم پروژه از بستر رویت (Revit) برای هماهنگی‌های اولیه تخصص‌های اصلی طراحی استفاده نمود. این تیم در مرحله ساخت، از مدل‌های طراحی رویت (Revit) و نویس‌ورکز (Navisworks) برای هماهنگی کل پروژه استفاده می‌نماید. آقای چن می‌گوید: «همانطور که مرحله ساخت‌و‌ساز پیش می‌رود، ما با استفاده از فناوری فناوری بیم (BIM) توانستیم مدل سه‌بعدی موجود را به لحاظ شکلی تحلیل کنیم، بدین صورت که تبادلات بین دیسیپلینی حین طراحی برای ما ممکن شد و این خود منجر به حفظ زمان و هزینه گشت.»
آقای گو می‌گوید: «به عنوان مثال، زیرزمین برج از قبل ساخته شده بود و شامل ۵ طبقه و ۱۷۰ هزار متر مربع فضا است. هنگامی که ما توسعه کار را در دست گرفتیم در طول مرحله طراحی، ما تنها هفت مورد تداخل را یافتیم و در طول مرحله ساخت هیچگونه مورد تداخلی وجود نداشت. بدون وجود فناوری بیم (BIM) دستیابی به چنین نتایجی اگرچه غیرممکن نیست، اما بسیار دشوار خواهد بود.»

صرفه‌جویی بیشتر انرژی

یکی از ویژگی‌های اصلی و جذاب طراحی این برج، پوسته شفاف بیرونی آن است که باعث می‌شود هوای آتریوم‌ها یا میان تالارها به‌صورت مناسب تهویه شوند. یعنی به واسطه متعادل نمودن دمای هوای آتریوم‌ها، به طور طبیعی در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌نماید. آقای زیا می‌گوید: «رویکرد مشترک طراحان و کارفرمایان برج، طراحی مبتنی بر ساختمانی سبز و پایدار بود.»
آقای پنگ بیان کرد: «ضروری بود طراحی مبتنی بر مدل انجام شود. چرا که بسیاری از جنبه‌های طراحی مبتنی بر عملکرد از طریق شبیه‌سازی‌ها و تحلیل‌ها به دست آمد. به عنوان مثال، تیم پروژه در طول مرحله طراحی از مدل معماری رویت (Revit) برای تحلیل انرژی کل ساختمان استفاده نمود. این امر به طراحان در مورد تحلیل کمی بازدهی انرژی ساختمان کمک کرد. ما این اطلاعات را با کارفرمایان و مشاورین خود به منظور آگاهی بهتر آنان از تصمیم‌های طراحی ما و ارزیابی آن‌ها، به اشتراک گذاشتیم.»

صرفه جویی در مصالح ساختمان

در ابتدا باید گفت شکل پیچیده ساختمان به خودی خود باعث صرفه جویی در انرژی و در نهایت به مقرون به صرفه بودن کمک شایانی کرد. اما تیم طراحان سازه با استفاده از نرم افزار سازه رویت (Revit) بیش از ۲۰ گزینه طراحی را مطرح نمودند که در نهایت گزینه‌ای متشکل از ابَرستون‌ها و خرپاهای پیرامونی که به وسیله برج مرکزی پایدار شده بودند، مورد تأیید قرار گرفت.

ادامه مطلب...