淺談總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變

□□ 楊路林

淺談總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變

Concept Transformation in General Layout Design

□□ 楊路林

1 總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀

我國總圖運(yùn)輸專業(yè)經(jīng)過五十年的發(fā)展，在理論和實踐上已經(jīng)擁有了大量的科學(xué)積累。在我國專業(yè)設(shè)計院都設(shè)置總圖運(yùn)輸專業(yè)，有些設(shè)計部門只承擔(dān)總平面設(shè)計、豎向設(shè)計、土方工程、道路工程、雨水排除、管線綜合及綠化工程設(shè)計；有些設(shè)計部門在此基礎(chǔ)上還承擔(dān)鐵路線路、道橋（涵）工程、防洪工程及碼頭工程設(shè)計等?？倛D從某種程度上講，是一門邊緣專業(yè)，屬于應(yīng)用工程學(xué)科，它要了解的知識很廣泛全面，所有的設(shè)計都貫穿其中。區(qū)域規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃、鐵路工程、公路工程、港口碼頭、工程地質(zhì)、工藝、土建、水暖、供電、造價等基本知識都要有所了解。從眾多的因素中歸納、排列決定性因素，對其從多個角度進(jìn)行論證，這樣能更好地做好工程總體布置方案，也是總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計的特點。

目前，總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計人員有一定的規(guī)模，完成的設(shè)計成果豐富，但缺乏應(yīng)有的理論總結(jié)，不少人僅局限于工程項目的具體工作，從而導(dǎo)致我國總圖運(yùn)輸專業(yè)理論體系不健全，至今尚未形成各具特色的學(xué)術(shù)流派，現(xiàn)在已很少有總圖運(yùn)輸學(xué)術(shù)交流活動。

總圖專業(yè)在各種行業(yè)的設(shè)計中占有重要的地位，尤其是冶金、化工、交通運(yùn)輸領(lǐng)域，大部分行業(yè)的設(shè)計部門均采用CAD軟件輔助繪圖。

2 總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計發(fā)展方向

隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善和設(shè)計理念的變化，總圖運(yùn)輸專業(yè)自身需要加強(qiáng)和完善的地方有以下幾個方面：

2.1 從定性設(shè)計向定量設(shè)計理念轉(zhuǎn)變

總圖運(yùn)輸設(shè)計是對廠區(qū)場地范圍內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物、機(jī)電設(shè)備、露天堆場、運(yùn)輸線路、管線、綠化及美化設(shè)施等作全面合理的相互配置，并綜合利用環(huán)境條件，創(chuàng)造出工廠生產(chǎn)需要的統(tǒng)一的建筑群體。工廠總平面設(shè)計是一個矛盾組合體，僅憑設(shè)計者個人經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計已不能完全適應(yīng)當(dāng)前工程總承包（EPC及EP）市場的要求。必須逐漸加強(qiáng)定量化設(shè)計，扭轉(zhuǎn)以經(jīng)驗為主的總圖設(shè)計模式，改變定量論證較少、定性分析多、缺少科學(xué)論證體系的局面，提高總圖的科學(xué)論證依據(jù)，增強(qiáng)總圖布置的說服力。

2.2 借助計算機(jī)軟件增強(qiáng)總圖定量設(shè)計依據(jù)

目前國內(nèi)工業(yè)設(shè)計院總圖專業(yè)的設(shè)計手段主要采用CAD手工繪圖，勞動強(qiáng)度大。借助計算機(jī)軟件輔助設(shè)計一般應(yīng)用在土方工程設(shè)計，可快捷進(jìn)行平衡計算及場地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整。從2008年起，天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司總圖運(yùn)輸專業(yè)根據(jù)公司中長期科研發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合行業(yè)總圖設(shè)計，將計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的二次開發(fā)應(yīng)用列入設(shè)計日程。首先以水泥廠高臺段復(fù)雜地形總圖土方優(yōu)化設(shè)計為突破點，先后與飛時達(dá)軟件有限公司聯(lián)合開發(fā)“土石方分層計算”和“繪制場地平土斷面圖”軟件功能；結(jié)合北京理正軟件設(shè)計研究院有限公司的理正巖土邊坡治理軟件，以高邊坡巖土工程為突破口，對特殊土地區(qū)的邊坡治理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

（1）土石方工程土石量分層計算

水泥廠建設(shè)工程建設(shè)場地，一般會遇到上有覆蓋土，下面有巖石，具有一定坡度的場地。以往的設(shè)計中具體的石方量無法算出，只能估算出一個土石混合量。這給施工組織以及工程費(fèi)用控制帶來了較大的困難。隨著對工程控制的精確度的不斷提高，土方工程中所隱含的石方就需要有一個明確的量，這樣一方面可以通過調(diào)整設(shè)計標(biāo)高來減少或避免石方，另一方面也便于工程的管理控制。因此，我們與飛時達(dá)軟件設(shè)計公司共同探索，將工程地質(zhì)鉆孔圖中的地層信息錄入，形成類似于自然地面線的地層分界線，作為石方計算時的巖石面。石方計算時，自然地面標(biāo)高的采集方法與土方計算時相同，只是所采集的地面標(biāo)高信息為錄入的工程地質(zhì)信息，設(shè)計標(biāo)高的采集與土方計算時錄入的標(biāo)高相同。石方的計算與統(tǒng)計與土方計算方法相同，計算結(jié)果會在圖表單獨(dú)列出，以滿足土方工程量計算中土石方分離計算的設(shè)計要求，從而在EPC項目中實現(xiàn)更加接近實際情況土石方工程量的計算。

（2）交互式界面繪制任意設(shè)計剖面圖

在水泥廠總圖設(shè)計時，經(jīng)常會遇到一些工程地質(zhì)不良的場地或是需對部分建構(gòu)筑物地基進(jìn)行特殊處理的地帶，這些問題在總圖中表達(dá)得形象不直觀。為了更好表達(dá)總圖的設(shè)計意圖以及優(yōu)化總圖、土建基礎(chǔ)設(shè)計，我們與飛時達(dá)軟件公司合作開發(fā)出一項基于土方圖就能繪制出任意位置的帶有地層、自然地面、設(shè)計地面、建筑物等信息的剖面圖的功能，從而可以通過斷面來展現(xiàn)土方施工、土建基礎(chǔ)等垂直方向的建設(shè)條件，為總圖布置提供更詳細(xì)的依據(jù)，包括建筑物設(shè)計標(biāo)高、地面原始標(biāo)高、地層性質(zhì)、深度和厚度，使總平面圖方案與土建基礎(chǔ)設(shè)計條件結(jié)合起來。為了具有直觀到自然地形與場地整平后的效果，在場地任意處可自動繪制出斷面土，可看到填挖土石方的厚度，也可觀察到該斷面自然地形的起伏變化，從而檢查設(shè)計標(biāo)高是否結(jié)合自然地形標(biāo)高，總體降低填挖方總量，降低工程費(fèi)用。

（3）特殊土地區(qū)邊坡治理及優(yōu)化設(shè)計

目前建在特殊土區(qū)域（膨脹土、濕陷性黃土等）的水泥廠工程項目日益增多，復(fù)雜地形的建設(shè)場地需要特殊的邊坡治理設(shè)計，需加大人力、物力投入，以滿足設(shè)計進(jìn)度及安全質(zhì)量的要求。結(jié)合2009年購置的北京理正巖土工程軟件計算模塊，增加高邊坡治理措施及基礎(chǔ)處理方式，滿足了特殊土高邊坡處理治理方案的要求，對提高巖土方面的綜合設(shè)計能力有較大幫助，同時能夠優(yōu)化總圖布置和臺段劃分及高差的合理確定。這一領(lǐng)域利用計算機(jī)軟件輔助設(shè)計，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，節(jié)約人力，提高勞動效率，滿足了設(shè)計咨詢、尤其是國內(nèi)外總包工程的需要。對于地形起伏大、地質(zhì)條件復(fù)雜的水泥廠高邊坡工程設(shè)計方案可多次調(diào)整，提高了設(shè)計優(yōu)化的計算速度和效率。

2.3 從二維空間設(shè)計過渡到三維空間設(shè)計

目前，水泥廠工程設(shè)計主要以二維空間設(shè)計為主，借以CAD計算機(jī)軟件輔助繪圖。設(shè)計者花費(fèi)大量的時間從事圖面表達(dá)，立體空間只能以二維平面形式表現(xiàn)出來，其理念形成圖紙成果的過程，沒有實現(xiàn)設(shè)計者與工程之間的互動，很難避免誤差甚至錯誤的出現(xiàn)。

采用三維軟件進(jìn)行設(shè)計，可以建立完整的、直觀的、可視化的工廠模型。三維工廠模型帶有完整的信息屬性，在設(shè)計過程中，項目的參與者可以對模型進(jìn)行“實體漫游”般的直觀審查。設(shè)計完成后，特別是對于總承包工程，涉及的機(jī)電設(shè)備、非標(biāo)準(zhǔn)件、各種管道、建構(gòu)筑物等可以提供完整的工業(yè)化模型數(shù)據(jù)庫。

通過三維工廠設(shè)計，不但可以在設(shè)計過程中進(jìn)行各種實體對象的碰撞檢查，而且還打破了專業(yè)界限，使各專業(yè)之間有機(jī)地聯(lián)系起來，從而減少了施工現(xiàn)場因錯、漏、碰、缺等設(shè)計原因造成的修改和損失。

總圖運(yùn)輸專業(yè)以revit設(shè)計軟件平臺，結(jié)合工藝三維車間模塊，進(jìn)行三維工廠設(shè)計的研發(fā)儲備工作。目前，總圖運(yùn)輸專業(yè)嘗試revit設(shè)計軟件平臺接口對CAD三維地形圖的支持，錄入生成三維地形圖。尋求對飛時達(dá)土方工程場地整平后臺段三維的支持，錄入建構(gòu)筑物、道路、邊坡、擋墻等，并能準(zhǔn)確計算和統(tǒng)計工程量。形成后的三維工廠總圖提供總體及單體車間、構(gòu)筑物的坐標(biāo)及標(biāo)高的控制及修改互動，并能從任何視角觀察建成后的工廠景觀。目前上述工作在院公司科研中心的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下正在有序地進(jìn)行。

三維參數(shù)化設(shè)計從根本上解決了人的設(shè)計思想與工程實際之間的最佳表達(dá)與互動，把設(shè)計工作從人大量地從事圖面表達(dá)的勞動變成人的設(shè)計創(chuàng)造過程，繁雜的圖表表達(dá)工作主要由計算機(jī)來完成。設(shè)計工作由手工制圖到計算機(jī)制圖，大大提高了設(shè)計效率，而三維參數(shù)化設(shè)計比二維設(shè)計在設(shè)計理念及制圖的質(zhì)量上又有質(zhì)的變化，因此三維參數(shù)化設(shè)計將是計算機(jī)輔助設(shè)計的第二次“革命”，是未來設(shè)計行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

綜上所述，總圖運(yùn)輸設(shè)計理念正在由定性向定量轉(zhuǎn)變，由普通CAD輔助設(shè)計向?qū)I(yè)軟件設(shè)計轉(zhuǎn)變，由二維空間設(shè)計向三維空間設(shè)計轉(zhuǎn)變，總圖運(yùn)輸設(shè)計在未來有更廣闊的發(fā)展空間。

TQ172.8

A

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通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津 300400；

2010-05-13；

沈 穎