Case Study: BIM implementation in Shanghai Tower

เมื่อไม่นานมานี้ ประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีนนั้นได้มีการปฏิวัติรูปแบบงานสถาปัตยกรรมด้านสิ่งก่อสร้างให้เราได้เห็นในหลากหลายรูปแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานก่อสร้างอาคารสูงและสนามกีฬาต่างๆ หนึ่งในอาคารสูงเหล่านั้น คือ Shanghai Tower ที่มีความสูงมากกว่า 600 เมตร ซึ่งจัดเป็นอาคารที่สูงที่สุดในประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีน และเป็นอาคารที่สูงเป็นอันดับ 2 ของโลก

Courtesy of CTBUH.

Courtesy of CTBUH.

กระบวนการออกแบบและก่อสร้างอาคารที่มีความสูงมากขนาดนี้ ถือเป็นโครงการที่ยุ่งยากและซับซ้อนเป็นอย่างมาก จำเป็นต้องมีการบริหารจัดการโครงการระหว่างทีมงานต่างๆ ให้มีประสิทธิภาพสูงที่สุด ซึ่ง Shanghai Tower ถูกพิจารณาให้เป็นการบริหารจัดการงานก่อสร้างอาคารสูงที่ควรนำไปเป็นแบบอย่างอีกด้วย

อาคารแห่งนี้ถูกแบ่งการใช้งานออกเป็น 9 ประเภทที่แตกต่างกัน โดยอาศัยระบบโครงสร้างอาคารทั้งหมด 7 รูปแบบ และมีงานระบบต่างๆ มากกว่า 30 ระบบ เนื่องด้วยลักษณะงานโครงสร้างอาคารที่ซับซ้อนทำให้ทางโครงการต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญในงานต่างๆ เข้ามาทำงานร่วมกัน โดยทำการจ้างบริษัท ที่ปรึกษา ด้านวิศวกรรมและสถาปนิก มากกว่า 30 บริษัท อีกทั้งยังมีบริษัทผู้รับเหมาช่วงต่างๆ อีกมากมาย

Courtesy of Gensler.

จากจำนวนของผู้ที่เข้ามาเกี่ยวข้องในงานก่อสร้างอาคารจำนวนมาก ทำให้ผู้จัดการโครงการต้องหาวิธีการบริหารจัดการและวางแผนงานก่อสร้างให้ได้อย่างเป็นระบบ ทำให้พวกเขาตัดสินใจเลือกที่จะนำเอาเทคโนโลยีด้าน Building Information Modeling ( BIM ) มาประยุกต์ใช้ในการก่อสร้างอาคารนี้

Courtesy of Gensler. 

Building Background อาคารแห่งนี้ตั้งอยู่ที่เขต  Lujiazui ในเมือง Pudong นครเซี่ยงไฮ้  ประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีน และถูกพิจารณาให้เป็นหนึ่งในศูนย์การจัดการด้านการเงินชั้นนำของเอเชียตะวันออกอีกด้วย ผู้ออกแบบอาคารนี้ คือ บริษัท Gensler ที่ผ่านการแข่งขันออกแบบอาคารในระดับนานาชาติมาแล้วมากมาย โดยอาคารแห่งนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากวัฒนธรรมความเป็นอยู่ของเซี่ยงไฮ้  ตัวอาคารมีลักษณะเป็นการบิดเกลียวเพื่อแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการที่ทันสมัยของประเทศจีนที่ไม่มีสิ้นสุด

Courtesy of Gensler.

อาคารแห่งนี้มี 121 ชั้น ความสูง 632 เมตร โดยแบ่งประเภทการใช้งานออกเป็น 9 รูปแบบตามความสูงของอาคาร ดังรูป ซึ่งในส่วนของชั้น 12-15 นั้นจะมีระเบียงไว้เป็นพื้นที่ส่วนกลางของอาคาร ในส่วนของชั้นใต้ดินถูกจัดให้เป็นพื้นที่สำหรับขายสินค้าที่สามารถใช้จัดกิจกรรมต่างๆ ได้ ในส่วนของพื้นที่โพเดียมจะใช้เป็นสถานที่ขายสินค้าและร้านอาหาร ส่วนสำนักงานออฟฟิตต่างๆ จะอยู่ที่โซนกลางของอาคาร ขณะที่ส่วนที่เป็นโรงแรมจะอยู่ในระดับชั้นบนสุด โดยการก่อสร้างอาคารเริ่มในปี พ.ศ.2551 และก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2558
 

Courtesy of Gensler.

Courtesy of CTBUH – Photographer: Terri Meyer Boake

Overview of BIM Implementation

อย่างที่ทราบกัน เทคโนโลยีด้าน BIM นั้นถูกยอมรับว่าสามารถช่วยให้มีการจัดการโครงการก่อสร้างอย่างมีระบบ ทั้งการประสานงาน การตรวจสอบข้อมูล และการส่งผ่านข้อมูลระหว่างทีมงาน ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ในแต่ละทีมงานสามารถเข้าถึงข้อมูลการออกแบบได้อย่างรวดเร็ว และยังใช้เป็นระบบในการจัดการข้อมูลด้านการออกแบบและการก่อสร้างได้เป็นอย่างดีอีกด้วย ซึ่งข้อมูลทั้งหมดถือว่าเป็นข้อมูลที่สำคัญของอาคารแห่งนี้ เพื่อที่จะนำไปใช้สำหรับการซ่อมแซมบำรุงรักษาและพัฒนาต่อไปในอนาคตได้ ด้วยเหตุนี้ การก่อสร้างอาคาร Shanghai Tower จึงได้ตัดสินใจนำเทคโนโลยีด้าน BIM มาใช้งาน สำหรับงานออกแบบด้านสถาปัตยกรรม งานโครงสร้าง ไปจนถึงกระบวนการก่อสร้างอาคารอีกด้วย Jianping Gu ผู้จัดการทั่วไปของบริษัทได้กล่าวไว้ว่า “ เรารู้ดีว่าหากเรายังคงใช้การทำงานแบบเดิมๆ ใช้ระบบการจัดการขนส่งและเครื่องมือแบบที่เคยใช้มานั้น การก่อสร้างโครงการนี้จะสำเร็จได้ยากมาก ”

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development.

ดังนั้น ระบบการทำงานแบบ BIM จึงได้ถูกนำมาใช้ในงานก่อสร้างโครงการนี้ตั้งแต่ Phase แรก ของโครงการในช่วงปลายปี พ.ศ.2551  ซึ่งโปรแกรมที่ได้ถูกเลือกนำมาใช้ในระบบ BIM ของโครงการนี้ คือ โปรแกรมจากบริษัท Autodesk โดยได้นำเอาโปรแกรม Autodesk Revit มาใช้ในงานออกแบบด้านงานสถาปัตยกรรม งานวิศวกรรมโครงสร้าง และงานวิศวกรรมงานระบบ นอกจากนี้ยังได้นำเอาโปรแกรม Autodesk Naviswork Manage มาใช้ในการบริหารจัดการงานก่อสร้างเพื่อนำไปใช้ประสานงานกับทีมงานต่างๆ และยังได้ใช้โปรแกรม Ecotect Analysis ในการวิเคราะห์สภาพแวดล้อมของอาคาร รวมทั้งยังมีทีมงานของทาง Autodesk เข้าไปทำการให้บริการด้านเทคนิคและเป็นที่ปรึกษาให้กับโครงการอีกด้วย 

Jianping Gu ผู้จัดการทั่วไปของบริษัทได้กล่าวไว้ว่า “ ด้วยความร่วมมือจากทางทีมงานที่ปรึกษาของทาง Autodesk และ เทคโนโลยีด้าน BIM ทำให้เราสามารถทำงาน BIM ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โครงการนี้ ถือได้ว่าเป็นมาตรฐานใหม่ของการบริหารจัดการข้อมูลด้านงานก่อสร้างอาคารในประเทศจีน ”

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development

Tower’s Geometry

รูปแบบการบิดเกลียวของตัวอาคาร ถูกสร้างขึ้นจากแปลนอาคารลักษณะคล้ายรูปสามเหลี่ยมผิวโค้งมน ซึ่งรูปสามเหลี่ยวผิวโค้งมนนี้จะเปรียบเสมือนการนำเอา ภูมิทัศน์ทั้ง 3 ด้าน ของอาคารมาเชื่อมโยงให้เกิดความสัมพันธ์ ระหว่างริมฝั่งแม่น้ำ Huangpu, Jin Mao Tower และ Shanghai World Financial Center จุดนี้ถือเป็นลักษณะที่โดดเด่น และจะเป็นก้าวสำคัญของนครเซี่ยงไฮ้ ที่จะนำประเทศจีนไปเป็นศูนย์กลางการเงินโลกในอนาคต
 

บริษัท Gensler ได้ทำการออกแบบอาคารจากองค์ประกอบหลักๆ 3 ส่วน ดังนี้

1.Horizontal Profile รูปสามเหลี่ยมด้านเท่าที่มีขอบโค้งมน ที่เกิดจากการตัดกันของเส้นโค้งสองเส้น โดยอาศัยจุดศูนย์กลางเดียวกัน ดังรูป
 

2. Vertical Profile ในส่วนของรูปร่างในแนวดิ่งนั้น ถูกจำลองให้มีลักษณะลาดเอียงลงมาจากด้านบนสุดของอาคารลงสู่ด้านล่าง โดยให้ด้านล่างมีลักษณะที่กว้างพอที่จะรองรับการใช้สอยในลักษณะของสำนักงานและห้างสรรพสินค้า ขณะที่ด้านบนมีช่วงกว้างที่แคบลงเพื่อใช้รองรับในส่วนของโรงแรม

Courtesy of Gensler.

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development.

 
Courtesy of Gensler.
 

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development. 

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development.

3. Rate of Twist การบิดเกลียวทำมุมในแต่ละส่วนของอาคารจากด้านล่างขึ้นด้านบนนั้น ถูกสร้างให้คำนึงประเภทการใช้สอยของอาคารเป็นหลัก

Courtesy of Gensler. 

Courtesy of Gensler.

Courtesy of Shanghai Tower Construction & Development.

ทีมออกแบบได้ทำการสร้างรูปแบบจำลองอาคารไว้หลากหลายรูปแบบโดยตั้งอยู่บนตัวแปร 2 อย่าง คือ อัตราส่วนความลาดเอียงในแนวดิ่ง และมุมในการบิดเกลียวของอาคาร ทั้งนี้ พวกเขาได้ทำการสร้างแบบจำลองขั้นมา 2 รูปแบบ ที่มีอัตราส่วนที่แตกต่างกันคือ 1:85 และ 1: 500 แล้วนำโมเดลทั้งสองรูปแบบไปทำการทดสอบในอุโมงค์ลม เพื่อทำการเลือกรูปแบบของอาคารที่เหมาะสมกับสภาพแรงลมในพื้นที่นั้น ซึ่งผลการทดสอบที่ได้คือ อาคารควรที่จะมีค่าอัตราส่วนความลาดเอียงในแนวดิ่งอยู่ที่ 55% และ มีการบิดเกลียวทำมุมที่ 120o แบบจำลองที่สร้างตามผลลัพธ์นี้สามารถลดผลกระทบของแรงลมที่มีต่ออาคารลงได้ 24% และทำให้ประหยัดงบประมาณการก่อสร้างไปได้กว่า 50 ล้านดอลล่าร์สหรัฐ

Courtesy of Gensler.

Courtesy of Gensler.

ขั้นตอนการออกแบบอาคาร Shanghai tower นั้นไม่ได้เรียบง่าย ต้องผ่านการค้นคว้า ศึกษาและทำการทดลองจำนวนมาก ซึ่งการทดสอบวัสดุโปร่งแสงที่จะทำให้เกิดแสงสว่างในตัวอาคารที่งดงามนั้น สามารถช่วยลดค่าวัสดุการก่อสร้างลงไปกว่า 32% ของงบประมาณที่ทำการประเมินไว้อีกด้วย 

Courtesy of Gensler.

Written by:  Sara Ben Lashihar

Reference Link: arch2o.com

ซินเนอร์จี้ซอฟต์ ตัวแทนจำหน่ายซอฟต์แวร์อย่างเป็นทางการและถูกต้องในประเทศไทยของออโตเดสก์ สำหรับท่านที่ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ สามารถสอบถามได้ทางเจ้าหน้าที่ซินเนอร์จี้ซอฟต์ที่ This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. หรือ 085-323-5453, 02-692-2575 หรือทาง Online Store ทางเรายินดีให้คำปรึกษาอย่างมืออาชีพ