BIM技術(shù)在工業(yè)總圖設(shè)計中的應(yīng)用

繆曉鵬　唐騰飛

摘要：應(yīng)用BIM技術(shù)的三維總圖設(shè)計能很好的適應(yīng)這一新的形勢。三維總圖設(shè)計是面向?qū)ο蟮娜略O(shè)計方法，相比傳統(tǒng)過程方法具有明顯的立體可見性和動態(tài)性，更有真實體驗感。通過建立各類對象模型模擬項目各實體，不同設(shè)計成果可以基于已有對象信息分別組合自動生成。當客戶以及相關(guān)專業(yè)提出變重需求時，僅針對原始對象模型改動即可完成全部成果的動態(tài)生成，設(shè)計成果具有真實的立體效果和表面質(zhì)感，增強的設(shè)計的可交互性和可見性，同時使人力和時間成本大幅降低。把三維建模的方法引入總圖設(shè)計，利用計算機軟件對原始輸入資料進行轉(zhuǎn)換，設(shè)計人員依據(jù)設(shè)計經(jīng)驗建立和修正相應(yīng)對象模型，完成設(shè)計過程;輸出設(shè)計成果時再組合對象信息得到二維出圖，完成繪圖過程。對原有對象模型的修改會在繪圖中實時更新。BIM軟件的使用和計算機的高計算性能輔助使設(shè)計成果具有所見即所得和較強的交互性特點，把設(shè)計師的理念用三維模型展示給受眾，讓靜止的設(shè)計結(jié)果成為虛擬的真實世界，人們通過身臨其境的感受來體驗設(shè)計師的成果，可以對設(shè)計的合理性和優(yōu)缺點進行評價，增強了設(shè)計的科學(xué)性和可靠性。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);工業(yè)總圖設(shè)計;應(yīng)用

引言

近年來隨著信息化的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)已逐步在工程建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)二維設(shè)計在技術(shù)和流程上的瓶頸逐漸顯露，BIM技術(shù)的出現(xiàn)有助于解決傳統(tǒng)二維設(shè)計中存在的問題，使三維協(xié)同設(shè)計成為可能。工業(yè)建筑往往具有大空間、構(gòu)造復(fù)雜、設(shè)備管線復(fù)雜等特點，因而生產(chǎn)工藝對采光、暖通、消防等構(gòu)造措施要求較高，設(shè)計過程中涉及的專業(yè)眾多，協(xié)調(diào)困難，很難進行精確的管理，從而導(dǎo)致土建、機電和技經(jīng)專業(yè)之間反復(fù)的提資和變更，進而影響了設(shè)計的效率，而且容易產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致建造過程中出現(xiàn)問題進行返工，影響了工程建設(shè)的效率?；贐IM技術(shù)的三維設(shè)計有助于提高模型的精度，解決復(fù)雜的管線碰撞問題，而協(xié)同設(shè)計有助于優(yōu)化設(shè)計流程，提升各設(shè)計專業(yè)間的配合，減少不必要的返工，從而提高設(shè)計效率和質(zhì)量。本文以歐特克三維設(shè)計平臺為例，論述了不同專業(yè)在BIM三維協(xié)同設(shè)計平臺中的應(yīng)用特點，并探討了基于BIM技術(shù)的三維碰撞檢查、施工模擬以及工程量統(tǒng)計的優(yōu)勢。

1三維總圖設(shè)計的概念、任務(wù)

三維總圖設(shè)計，即在三維實體模型的基礎(chǔ)上，加上原有傳統(tǒng)二維總圖設(shè)計經(jīng)驗的，借助計算機三維軟件進行總圖專業(yè)范圍內(nèi)的各項目設(shè)計。圍繞工程項目的各類實體模型，在三維設(shè)計平臺上，與各相關(guān)專業(yè)相互配合，組合中模型中相關(guān)信息形成設(shè)計方案，這種方法也是對傳統(tǒng)總圖設(shè)計方法的完善[1]。通過導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)及地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)建立原始自然地面及各地層模型，基于各類模型可以分析地塊在地形、坡度、日照、風向等與擬建工程的匹配性，利用曲面模型來進行土方計算，可以在平衡填挖方量的基礎(chǔ)上找到目標地形曲面的最合理高程，并提高計算精度。設(shè)計人員用模型模擬出擬建項目的竣工狀態(tài)，便于與客戶及各相關(guān)專業(yè)溝通。在設(shè)計中導(dǎo)入各相關(guān)專業(yè)條件后進行專業(yè)間檢查，及時修正和優(yōu)化設(shè)計，從而提高設(shè)計方案的合規(guī)性和合理性，提高了工作效率，使設(shè)計周期大為縮減。在傳統(tǒng)平面總圖設(shè)計的基本內(nèi)容里，借助于三維實體模型與BIM軟件各項目功能，使平面布置、豎向布置、交通組織設(shè)計更加快速便捷，土方動態(tài)平衡計算、道路三維建模、管網(wǎng)三維建模、場景動態(tài)模擬等新元素的加入，使設(shè)計與成果展示成為一個有機的整體，以大幅度提高設(shè)計效率，提升設(shè)計成果質(zhì)量，讓總圖設(shè)計更好地服務(wù)于工程項目管理，這是總圖設(shè)計在新的形勢下的主要任務(wù)[2]。

2協(xié)同平臺的選擇

目前主流的BIM設(shè)計平臺有歐特克、Bentley、Tekla以及達索等。歐特克平臺即AutodeskRevit，在國內(nèi)建筑市場應(yīng)用最為廣泛，其擁有建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣專業(yè)不同的建模模塊，建模的邏輯體系專門為建筑模型而打造，且具有完善的族庫方便調(diào)用。國內(nèi)一些軟件廠商還開發(fā)了基于Au-todeskRevit的插件，使得該平臺在建模效率和精度上具有優(yōu)勢。同時，歐特克旗下的Navisworks軟件對AutodeskRevit模型具有很好的兼容，可以進行三維碰撞檢查和施工進度模擬，滿足BIM設(shè)計的需求。Bentley平臺主要運用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等體量較大的項目，Tekla平臺具有強大的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，而達索平臺具有完整的生態(tài)系統(tǒng)如建模軟件Catia、項目協(xié)同軟件Enovia以及有限元分析軟件Abaqus，目前主要應(yīng)用于路橋項目，應(yīng)用案例較少。以某工業(yè)建筑的設(shè)計為例，該工程的結(jié)構(gòu)形式主要為混凝土框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有大空間結(jié)構(gòu)，管線布局較為復(fù)雜，綜合考慮采用AutodeskRevit三維協(xié)同設(shè)計平臺，該平臺的協(xié)同設(shè)計是由共享服務(wù)器來實現(xiàn)的，并通過在平臺中創(chuàng)建工作集將任務(wù)分配給各專業(yè)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。其設(shè)計流程為建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水和電氣專業(yè)建模;進行模型的瀏覽、碰撞檢查和施工模擬;進行模型的漫游和動畫制作;繪制施工圖并改進。

3用三維模型模擬地形曲面

三維地形模型，是對現(xiàn)有地形曲面和目標設(shè)計曲面的模擬。通過對測繪數(shù)據(jù)及地形圖處理，對特定區(qū)域的地形地貌，通過計算機模擬，得到一個可以精確反應(yīng)現(xiàn)實設(shè)計目標的數(shù)字模型，區(qū)域內(nèi)任意一點可以提取三維坐標等基本信息，基于這些信息，人們可以組合出坡度、區(qū)域徑流流向等數(shù)據(jù)，便于人們的觀察、設(shè)計研究和利用[3]。在工程設(shè)計過程中涉及多專業(yè)協(xié)作時，其他專業(yè)常需要場地內(nèi)某些不規(guī)則的點的高程，這在二維設(shè)計時往往帶來的額外的計算工作量，特別是數(shù)據(jù)量大、地形不規(guī)則、以及對結(jié)果的精度要求較高時更顯得捉襟見肘，這時三維模擬場地的優(yōu)勢便顯現(xiàn)出來，它可以實時顯示任意點的不同曲面的高程，如某一點的原始地面標高、設(shè)計地面標高等。當然三維地形的優(yōu)點遠不止這些，它還可以用來分析地形的各方面特性以及動態(tài)展示等。面對傳統(tǒng)的用等高線和高程點表達的平面地形圖上，設(shè)計者更多的精力主要花費在營造頭腦中立體場景，考慮各單體間及單體與地形間的匹配情況，道路、管線與單體間的銜接等問題。隨著需要考慮的要素越來越多，設(shè)計人員就顯得力不從心。在各種三維模型實體營造真實感場景中，設(shè)計者可以更容易更準確地把握擬建單體與周圍環(huán)境的相互關(guān)系。設(shè)計師就可以直觀的感受場地地形模型的全貌，進行總體上的平面布置和豎向布置，組織各單體的人流、物流，使設(shè)計出的地形曲面符合工程要求，為后續(xù)其他相關(guān)各專業(yè)的設(shè)計工作提供支持。

4結(jié)束語

在不同的設(shè)計環(huán)節(jié)中，總圖設(shè)計中會運用BIM技術(shù)并發(fā)揮其優(yōu)點，有了BIM技術(shù)，設(shè)計方案能更加快速，精準的完成任務(wù)。利用精細化模型可以直白對設(shè)計方案進行解析和展示，能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并合理的解決。在BIM技術(shù)中，所有的模型都建立在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，是整個設(shè)計行業(yè)和總圖專業(yè)革命性的工具，可以對其更深入的探究以及更大范圍的進行運用。

參考文獻：

[1]黃典.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].居舍，2019（34）：88-89.

[2]杜文輝.建筑施工項目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究[J].價值工程，2019，38（34）：280-281.

[3]孫忠蓮.BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用淺析[J].綠色環(huán)保建材，2019（11）：227.