BIM技術(shù)在總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

魏煒，郝琦，單春林（中國(guó)聯(lián)合工程公司，杭州310052）

BIM技術(shù)在總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

魏煒，郝琦，單春林
（中國(guó)聯(lián)合工程公司，杭州310052）

主要介紹了BIM技術(shù)在總圖專業(yè)不同設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，以及不同的BIM軟件在各個(gè)階段如何發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)展示了一些BIM技術(shù)在工程案例不同階段中的成果。

BIM；總圖設(shè)計(jì)；Infraworks；Civil3D

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.054

1　引言

近年來(lái),隨著行業(yè)的需要以及BIM技術(shù)的不斷推廣，國(guó)家以及各個(gè)地方政府相繼發(fā)文推進(jìn)BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中的應(yīng)用，各個(gè)設(shè)計(jì)院、施工單位以及運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)都將BIM技術(shù)作為主要的工具之一。

相比較而言，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式從技術(shù)手段、工期和造價(jià)的控制以及項(xiàng)目管理來(lái)說(shuō)都難以滿足行業(yè)的需要（見(jiàn)圖1），新生代的BIM技術(shù)則憑借著其優(yōu)勢(shì)得到了各方的青睞。

圖1　傳統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

建筑信息模型（building informationmodel）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。

BIM繼計(jì)算機(jī)輔助繪圖CAD技術(shù)之后，為工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了第二次革命，是從二維圖紙到三維設(shè)計(jì)、建造以及管理運(yùn)營(yíng)的革命。BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化型、可出圖性、造價(jià)精確性以及造價(jià)可控性[1]。

2　BIM技術(shù)在總圖專業(yè)的應(yīng)用

BIM技術(shù)在總圖專業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，從前期的選址到后期的施工圖都可以發(fā)揮作用。

在項(xiàng)目選址階段可以利用Civil3D和Map3D軟件對(duì)原始地形進(jìn)行建模和分析，方案階段可以利用Infraworks軟件對(duì)平面方案快速建模，施工圖階段可以利用Civil3D軟件進(jìn)行精細(xì)化建模等（見(jiàn)圖2）。

圖2　BIM技術(shù)在總圖各個(gè)階段的應(yīng)用

3　Civil3D及Map3D在項(xiàng)目選址中的應(yīng)用

目前在項(xiàng)目選址時(shí)，尤其是山地項(xiàng)目，受自然條件制約較大，包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地勢(shì)坡度以及用地外形和面積等的約束，主要需解決的就是地形條件和工程建設(shè)生產(chǎn)所需條件的矛盾。

Civil3D軟件通過(guò)對(duì)原始地形資料進(jìn)行數(shù)字信息建模，進(jìn)一步可以進(jìn)行高程分析、坡度分析以及流域分析等（見(jiàn)圖3）;通過(guò)查詢命令，可以計(jì)算地形曲面任意點(diǎn)的高程、坡度及坡向等參數(shù)，十分快捷方便。在Map3D中進(jìn)行高程和坡度分析流程比較相似，只是在創(chuàng)建用于渲染的專題規(guī)則時(shí)，選擇基于坡度的特性，Map3D會(huì)根據(jù)新的約束條件重新對(duì)地圖進(jìn)行分析。

圖3　高程分析圖和坡度分析圖

Civil3D及Map3D在項(xiàng)目選址工作中，能夠給設(shè)計(jì)人員提供準(zhǔn)確的環(huán)境信息，優(yōu)勢(shì)是其他軟件所無(wú)可比擬的；而相比較以往的地形分析，它不僅使得耗時(shí)大且精度不高的工作變得快捷、精確，更是將以往只能定性分析的工作內(nèi)容提高到定量分析的層次上，提高了項(xiàng)目選址的直觀性和準(zhǔn)確性，利于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行判斷和決策[2]。

4　Inf raworks在總圖方案中的應(yīng)用

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的前期方案設(shè)計(jì)是以CAD為工具，進(jìn)行平面方案布置，待方案確定后再在sketchup里面拉體塊或者進(jìn)行效果圖的制作。這樣的設(shè)計(jì)流程已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在的設(shè)計(jì)需要，存在著周期長(zhǎng)、工作量大、效率低等缺點(diǎn)，一旦往復(fù)，不僅工作量大，而且會(huì)耽誤工期。Autodesk公司推出的Infraworks軟件可以很好地滿足前期方案設(shè)計(jì)的需要，快速高效地對(duì)平面方案進(jìn)行三維建模，可以對(duì)方案有一個(gè)更直觀的展示。Infraworks軟件中自帶的材質(zhì)庫(kù)和模型庫(kù)有許多不同的材質(zhì)、配景以及建筑立面風(fēng)格可以直接套用，成品效果（見(jiàn)圖4、圖5）。Infraworks和其他三維建模軟件的交互性也是很好的，可以導(dǎo)入Civil3D的曲面模型、道路模型、管網(wǎng)模型，也可以導(dǎo)入Revit和Sketchup的建筑模型，其他一些常規(guī)的模型文件都是可以導(dǎo)入的。

圖4　Inf raworks鳥(niǎo)瞰圖

除了靜態(tài)的建模，Infraworks還可以通過(guò)調(diào)整不同的時(shí)間和天氣情況對(duì)方案進(jìn)行分析，更可以利用自帶的故事版功能進(jìn)行漫游動(dòng)畫(huà)的制作，可以將視頻導(dǎo)出為常用的視頻格式，便于方案的展示和溝通。另外，Autodesk公司提供的云服務(wù)也是亮點(diǎn)之一，不僅可以通過(guò)云服務(wù)對(duì)模型進(jìn)行渲染，還可以通過(guò)云服務(wù)與IPad移動(dòng)平臺(tái)同步，更加快捷地訪問(wèn)和展示。

圖6　土方工程圖

5　Civi l3D在總圖施工圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Civil3D軟件是目前行業(yè)中場(chǎng)地精細(xì)化建模最適合的軟件之一，從最原始的地形分析到最終的設(shè)計(jì)場(chǎng)地，從地上道路到地下管網(wǎng)，從擋土墻到護(hù)坡，Civil3D軟件可以做到一條龍服務(wù)（civil3D施工圖見(jiàn)圖6～圖9）。

圖7　道路縱斷面圖

圖8　道路橫斷面圖

圖9　道路交叉口詳圖

5.1土方施工圖

Civil3D軟件進(jìn)行場(chǎng)地土方量的計(jì)算十分精確，通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)場(chǎng)地和原始地形進(jìn)行建模，兩個(gè)模型曲面之間所圍合的部分即為需要進(jìn)行場(chǎng)地平整的部分。設(shè)計(jì)曲面在上，即需要填方；原始曲面在上，即需要挖方。不僅快捷準(zhǔn)確，而且非常直觀。隨著場(chǎng)地模型不斷精細(xì)化，土方工程量精度也在不斷提高。

5.2豎向設(shè)計(jì)施工圖

等高線表示法是一種十分準(zhǔn)確的豎向設(shè)計(jì)表示方法，不同標(biāo)高的等高線可以準(zhǔn)確地表達(dá)復(fù)雜場(chǎng)地設(shè)計(jì)中的標(biāo)高；但是，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式通過(guò)不斷地測(cè)量計(jì)算來(lái)繪制等高線，不僅效率低而且精度差。Civil3D軟件通過(guò)對(duì)場(chǎng)地的精細(xì)化建模，大到護(hù)坡、擋土墻，小到路緣石和臺(tái)階踏步，都可以通過(guò)不同標(biāo)高的點(diǎn)、線、面來(lái)表示，建模完成后便可以自動(dòng)生成場(chǎng)地等高線，對(duì)其稍作加工處理后，即可直接繪制出施工圖。不僅比人工處理等高線節(jié)省時(shí)間和人力，而且更加精確。

5.3道路施工圖

目前，國(guó)內(nèi)有很多針對(duì)道路設(shè)計(jì)的軟件或者插件，大部分都存在著功能死板、精確度差以及聯(lián)動(dòng)性差等缺點(diǎn)。相比較而言，Civil3D軟件中的道路功能則有很大的優(yōu)勢(shì)。Civil3D軟件是對(duì)道路進(jìn)行三維建模，模型建好了，圖紙也就生成了。精確度高，平縱橫聯(lián)動(dòng)性好，修改同步更新。此外，Civil3D的“可拓展性”很高，可以通過(guò)部件編輯器以及二次開(kāi)發(fā)來(lái)進(jìn)行一些相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)，比如，橋涵設(shè)計(jì)、邊坡設(shè)計(jì)、水利設(shè)計(jì)等[3]。

6　Navisworks在碰撞檢查及施工模擬中的應(yīng)用

Navisworks可以將不同專業(yè)提供的三維模型進(jìn)行整合，通過(guò)碰撞檢查來(lái)發(fā)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)之間沖突的部分，將問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決。另外還可以實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的四維仿真模擬，能夠展示設(shè)計(jì)意圖并仿真施工流程，從而幫助設(shè)計(jì)人員預(yù)測(cè)和避免潛在的問(wèn)題[3]。

7　結(jié)語(yǔ)

本文闡述了BIM技術(shù)在總圖設(shè)計(jì)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，在不同設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)都可以快捷、準(zhǔn)確而且高效地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。精細(xì)化建模則可以更加直觀地展示方案和分析方案，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

BIM技術(shù)中一系列基于模型的BIM軟件，是總圖專業(yè)乃至整個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)革命性的工具，值得更深入地研究和廣泛的應(yīng)用。

【1】劉占省,趙明,徐瑞龍.BIM技術(shù)在我國(guó)的研發(fā)及工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(10):893-897.

【2】王伊鳴,馮俊穎.Civil3D及Map3D在山區(qū)廠址選擇中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息,2012(8):113-114.

【3】魏曉亮,劉寧.全三維技術(shù)在市政工程設(shè)計(jì)行業(yè)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展,2012(1):15-16.

【4】陳科宇,劉占省,張桐睿,等.Navisworks在徐州體育場(chǎng)施工動(dòng)態(tài)模擬中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2013（5）:820-825.

Application of BIM Technology in the Design of General Layout

WEI Wei，HAO Qi，SHAN Chun-lin
(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou 310052，China)

This paper mainly introduces the Application of BIM Technology in the different stages of the general layout design. DifferentBIM softwaresshow theiradvantagesateachstage.What'smore,Thispaperalsoshow someresultsthatBIM Technologyused indifferentstagesofengineeringcases.

BIM；thedesign of generallayout；Infraworks；Civil3D

TU204.22

B

1007-9467（2016）11-0174-03

魏煒（1984～），女，吉林四平人，工程師，從事總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)與研究。

2016-05-26