大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)應(yīng)用

□ 傅艷華 黃 煌 廖中恒

南寧市市民中心（南寧東盟文化產(chǎn)業(yè)研發(fā)大廈）作為南寧市五象新區(qū)為市民提供一站式便民政務(wù)服務(wù)的窗口建筑，也是南寧市五象新區(qū)玉洞大道上的一座標(biāo)志性建筑。為滿足市民們的使用需求，針對(duì)項(xiàng)目用地緊張的問(wèn)題開(kāi)發(fā)了建筑面積為26896.88平方米的大型地下車庫(kù)。因項(xiàng)目地下室功能復(fù)雜、車位量多、交通壓力大，多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)需要統(tǒng)一信息平臺(tái)。

BIM（Building Information Modeling），即建筑信息模型，是一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)、施工與管理方法，其在三維數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了集成建筑工程項(xiàng)目等有關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，其體現(xiàn)建筑工程中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用[1]。項(xiàng)目采用Autodesk Revit2015軟件對(duì)地下室的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備二維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行建模，采用Navisworks2015軟件對(duì)地下室的綜合管線布置進(jìn)行碰撞檢查，最后完成各項(xiàng)施工圖的出圖。BIM是協(xié)同工作的前提，能夠有效提高建筑項(xiàng)目的工作效率，降低建筑工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響，從而達(dá)到綠色設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展。該項(xiàng)目運(yùn)用BIM貫穿著從方案的初定，到施工圖的設(shè)計(jì)，再到項(xiàng)目施工的一個(gè)全生命周期的一體化過(guò)程[2]，具體技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

1 大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)不僅涵蓋了普通民用建筑中的強(qiáng)電、弱電、通風(fēng)、采暖、消防、排水等，同時(shí)絕大多數(shù)地下車庫(kù)中還配建了人防區(qū)域，相應(yīng)的人防設(shè)備也需要被設(shè)置在地下車庫(kù)中，進(jìn)一步加大了地下車庫(kù)管線的設(shè)計(jì)與施工難度。當(dāng)前，大型地下車庫(kù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式主要是基于CAD平臺(tái)進(jìn)行，利用平面、立體、剖面等二維視圖的方式展現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃。由于二維圖紙對(duì)三維實(shí)際事物的表現(xiàn)能力有限，難以完整精確地表述地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中復(fù)雜項(xiàng)目與復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，無(wú)法充分傳遞設(shè)計(jì)意圖。同時(shí)，二維圖紙利用線條對(duì)地下車庫(kù)的復(fù)雜空間圖形層面進(jìn)行描述，只能夠傳遞幾何信息，無(wú)法同時(shí)備注其他附加信息，不同專業(yè)之間的設(shè)計(jì)圖紙也不具備關(guān)聯(lián)性。二維圖紙層之間的交流效率十分低下，不同專業(yè)之間的設(shè)計(jì)情況也容易出現(xiàn)信息孤島，從而導(dǎo)致大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)出現(xiàn)專業(yè)沖突。在大型地下車庫(kù)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程匯總中，一般各個(gè)專業(yè)之間的聯(lián)動(dòng)性有限，同時(shí)由于大型地下車庫(kù)人防設(shè)計(jì)屬于專項(xiàng)設(shè)計(jì)范疇，往往與大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)人員缺乏溝通交流，經(jīng)常出現(xiàn)壓力管道穿越人防區(qū)域、管線頻繁碰撞。雖然有的大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)單位在傳遞設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的過(guò)程中，要求設(shè)計(jì)單位進(jìn)行疊圖處理，可在一定情況下避免平面管線沖突，但是在三維空間上難以完全預(yù)測(cè)，仍然給大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)施工帶來(lái)了巨大影響。

圖1 大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)路線圖

2 BIM技術(shù)在大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

大型地下車庫(kù)的建筑面積較大、管線分布復(fù)雜、空間彈性較大，涵蓋較多內(nèi)容的專業(yè)協(xié)同，不僅僅需要對(duì)大型地下車庫(kù)中所有管線的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要兼顧地下車庫(kù)使用舒適性與人性化。如大型地下車庫(kù)中的采光照片、通風(fēng)設(shè)備、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、車輛形式安全、地庫(kù)人車分流等。在大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。大型地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中頂板選型通常為柱支撐密肋梁蓋樓以及無(wú)梁蓋樓，也有部分各種結(jié)構(gòu)類型共同存在的情況。不同樓蓋結(jié)構(gòu)板與不同的主梁形式都會(huì)直接影響工程造價(jià)。并且，大型地下車庫(kù)中不同的柱距也會(huì)影響停車效率與大型地下車庫(kù)的利用率，進(jìn)而影響大型地下車庫(kù)的收益。因此，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)預(yù)判，對(duì)比不同結(jié)構(gòu)形式下大型地下車庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益以及施工進(jìn)度，以保證大型地下車庫(kù)建設(shè)實(shí)現(xiàn)投資效益最大化。二是三維模型建設(shè)。BIM技術(shù)主要利用三維建模展現(xiàn)建筑物空間以及空間內(nèi)部構(gòu)建，并形象展現(xiàn)大型地下車庫(kù)中的管線布置與走向。大型地下車庫(kù)的層高會(huì)直接影響其經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)展示對(duì)比不同模型，在BIM技術(shù)支持下的模型展示中，各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)成果可以在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)與模型環(huán)境中構(gòu)成，并對(duì)施工過(guò)程中的各個(gè)工序進(jìn)行組織模擬，以達(dá)到減少大型地下車庫(kù)層高的目的。三是多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)牽涉眾多專業(yè)，綜合性強(qiáng)。BIM技術(shù)在大型地下車庫(kù)中的應(yīng)用可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)圖紙參照協(xié)同的方式，為不同專業(yè)的相互協(xié)調(diào)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。BIM技術(shù)在推行三維實(shí)體建模的過(guò)程中更關(guān)注構(gòu)建信息的錄入與使用。利用BIM技術(shù)中的中心文件模型創(chuàng)建，可以及時(shí)更新不同專業(yè)設(shè)計(jì)信息，有效提升設(shè)計(jì)信息的傳遞效率與準(zhǔn)確度，減少不同專業(yè)之間的沖突，改善大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)涉及專業(yè)眾多、配合困難的情況。四是管線綜合與碰撞測(cè)評(píng)。BIM技術(shù)應(yīng)用在大型地下車庫(kù)管線綜合布置中，將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型。工程設(shè)計(jì)人員可以直觀地掌握管線布設(shè)的具體位置與高度，以便避免管線布設(shè)沖突的情況。BIM技術(shù)中帶有管線碰撞測(cè)評(píng)功能可以第一時(shí)間檢查管線是否出現(xiàn)碰撞，以保障管線綜合布設(shè)的質(zhì)量。并通過(guò)管線碰撞測(cè)評(píng)明確大型地下車庫(kù)中施工難點(diǎn)區(qū)域，并且予以反饋。五是優(yōu)化大型地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)。在大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中不僅僅要考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還需要考慮使用者的使用需求。利用BIM虛擬漫游功能，改善大型地下車庫(kù)中影響實(shí)際使用的各類因素。如大型地下車庫(kù)出入口的設(shè)計(jì)要充分考慮不同車型的安全通過(guò)性，多次模擬車庫(kù)入口、坡度，以獲取最佳數(shù)據(jù)；大型地下車庫(kù)對(duì)采光要求較高，BIM技術(shù)可以對(duì)自然光、輔助照明進(jìn)行模擬，以選擇最佳采光位置。還可以利用BIM技術(shù)的虛擬漫游功能，設(shè)計(jì)合理標(biāo)識(shí)系統(tǒng)與車輛引導(dǎo)線路，引導(dǎo)使用者快速通過(guò)，避免車輛擁堵情況的出現(xiàn)。

3 大型地下車庫(kù)BIM技術(shù)建模流程

進(jìn)行建模工作準(zhǔn)備。一是充分利用大型地下車庫(kù)的設(shè)計(jì)意圖，明確業(yè)主與設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)目的，以便精準(zhǔn)進(jìn)行BIM模型建設(shè)。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙難免會(huì)存在部分構(gòu)件需要多種圖紙拼接才能夠準(zhǔn)確傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖。而B(niǎo)IM技術(shù)支持下構(gòu)件的復(fù)雜交叉也被展現(xiàn)的十分具體。二是統(tǒng)一項(xiàng)目樣板。優(yōu)秀的項(xiàng)目樣板能夠?yàn)锽IM模型建立提供便捷，如材質(zhì)、族庫(kù)等，會(huì)伴隨著項(xiàng)目樣板一同使用，大大節(jié)約了后期設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間。三是建設(shè)相關(guān)族庫(kù)。族文件即為BIM模型中部分可以被重復(fù)使用的定制構(gòu)建，如門、窗等，構(gòu)建完善的族庫(kù)能夠有效提升BIM的建模效率，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。

4 項(xiàng)目工程概況

南寧市市民中心位于五象新區(qū)的核心區(qū)，緊鄰五象湖景區(qū)，在平樂(lè)與玉洞大道的交會(huì)處。建筑用地面積約4.47萬(wàn)平方米，總建筑面積為17萬(wàn)平方米（地上建筑面積127195平方米、地下建筑面積 43076平方米），共13層，地上12層，地下1層，負(fù)一層為地下停車庫(kù)，建筑面積為26896.88平方米，總建筑高度為49.5米。地下室車庫(kù)平面成梯形，如此規(guī)模龐大的地下車庫(kù)設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)師而言無(wú)疑是巨大的挑戰(zhàn)。

項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)部交通采取人車分流的布置形式，建筑南側(cè)為城市主干道，用地的東南角為平樂(lè)—玉洞立交橋。為了緩解出入口對(duì)城市的交通壓力，基地入口宜結(jié)合廣場(chǎng)布置于用地西側(cè)的明月東路一側(cè)。大量的人流主要從西側(cè)中部的廣場(chǎng)進(jìn)入，車行入口由西側(cè)入口進(jìn)入后沿用地紅線布置，形成環(huán)繞整個(gè)主體建筑的外圍道路系統(tǒng)，并聯(lián)通內(nèi)部道路入口地下車庫(kù)出入口，確保人們?cè)谥胁繌V場(chǎng)休憩、娛樂(lè)活動(dòng)不受機(jī)動(dòng)車的干擾，形成人車分流。

未來(lái)場(chǎng)地內(nèi)部道路與北側(cè)的青少年活動(dòng)中心統(tǒng)籌考慮，擬將兩地塊道路聯(lián)通，形成一個(gè)完整的環(huán)路，實(shí)現(xiàn)兩塊用地停車場(chǎng)的共享，同時(shí)形成多方向的地面機(jī)動(dòng)車道，緩解高峰時(shí)段交通壓力。同時(shí)，在地下車庫(kù)的設(shè)計(jì)中預(yù)留了未來(lái)可與青少年活動(dòng)中心二期相連接的地下車庫(kù)通道接口（見(jiàn)圖2）。

圖2 大型地下車庫(kù)設(shè)計(jì)交通區(qū)域分析圖

南寧市市民中心為17萬(wàn)平方米的大型公共建筑，高層標(biāo)準(zhǔn)層面積超1萬(wàn)平方米，建筑空間關(guān)系復(fù)雜，并包含復(fù)雜的設(shè)備工藝和多類型管線綜合。施工設(shè)計(jì)工期緊，方案和施工圖在施工過(guò)程中不斷修改調(diào)整。BIM技術(shù)全程參與設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)達(dá)到精細(xì)建模，模擬分析，提高設(shè)計(jì)效率，全程監(jiān)控，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工、減少施工錯(cuò)誤，節(jié)約成本，一體化管理的運(yùn)用目標(biāo)。（見(jiàn)圖3）

圖3 BIM工程優(yōu)化工作流程

4.1 可視化交流

地下室面積大且空間層次復(fù)雜，高差變化大，利用BIM的可視化功能將建筑三維模型分層、分類查看，可以準(zhǔn)確地反映出每個(gè)構(gòu)件的準(zhǔn)確位置以及構(gòu)件與周邊的關(guān)系情況，為設(shè)計(jì)提供便捷的服務(wù)。傳統(tǒng)CAD圖的一個(gè)復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)需要多個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)說(shuō)明，與構(gòu)造詳圖結(jié)合起來(lái)看，現(xiàn)通過(guò)BIM模型將所有專業(yè)圖紙通過(guò)信息構(gòu)件的形式整合成一個(gè)信息模型，包含上述所有信息。通過(guò)BIM的3D漫游動(dòng)畫(huà)制作，模擬逼真現(xiàn)場(chǎng)，直觀地展示，可以利于與業(yè)主、施工單位進(jìn)行溝通。

4.2 BIM圖紙優(yōu)化

利用revit強(qiáng)大聯(lián)動(dòng)修改功能，以及便捷的圖紙管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工圖平、立、剖面及部分大樣圖紙的生成，大大地減少施工圖設(shè)計(jì)周期。（見(jiàn)圖4）

圖4 revit地下停車場(chǎng)分布圖體現(xiàn)強(qiáng)大聯(lián)動(dòng)修改功能

4.3 管線綜合

地下車庫(kù)在施工圖校對(duì)階段進(jìn)行全專業(yè)碰撞檢查，150多處碰撞，通過(guò)建筑與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與設(shè)備、土建與設(shè)備模型的碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)管線碰撞、檐溝錯(cuò)位等設(shè)計(jì)問(wèn)題，并及時(shí)反映給二維設(shè)計(jì)，保證出圖的質(zhì)量。（見(jiàn)圖5）

圖5 案例調(diào)整前和調(diào)整后水管與風(fēng)管的碰撞

5 BIM交通標(biāo)識(shí)導(dǎo)視優(yōu)化

南寧市市民中心大型地下車庫(kù)面積約2.7萬(wàn)平方米，BIM技術(shù)應(yīng)用在標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)同時(shí)通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)的形式，將二維標(biāo)識(shí)圖紙及二維交通圖紙三維可視化，并結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)模型進(jìn)行綜合檢查修改，提出設(shè)計(jì)糾錯(cuò)修改意見(jiàn)。設(shè)計(jì)方和業(yè)主協(xié)調(diào)確認(rèn)修改方案，極大提升了設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量和標(biāo)識(shí)導(dǎo)視的合理性及觀感，減少了現(xiàn)場(chǎng)的施工變更，取得了極佳的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（見(jiàn)圖6）

圖6 市民中心地下車庫(kù)標(biāo)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)照片

6 結(jié)語(yǔ)

本次BIM全專業(yè)的運(yùn)用，筆者將BIM的可視化與3D漫游、模型精細(xì)化、管線綜合與碰撞檢查、性能化分析、協(xié)同創(chuàng)新、施工模擬、設(shè)計(jì)質(zhì)量全程監(jiān)控、一體化設(shè)計(jì)等強(qiáng)大功能運(yùn)用到三維設(shè)計(jì)中。通過(guò)BIM模型提煉出以下幾點(diǎn)：一是3D演示查找問(wèn)題；二中精細(xì)建模，準(zhǔn)確算量；三中創(chuàng)新協(xié)作，提高效率；四是數(shù)據(jù)共享，分析模擬；五中指導(dǎo)施工，減少錯(cuò)誤；六是全程設(shè)計(jì)，一體管理。

2017年9月29日，歷時(shí)4年的設(shè)計(jì)及建設(shè)的南寧市市民中心竣工，該項(xiàng)目獲得2016年中國(guó)BIM技術(shù)交流暨優(yōu)秀案例作品展示會(huì)中榮獲“最佳BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)，2018年中國(guó)年度工程建設(shè)項(xiàng)目?jī)?yōu)秀設(shè)計(jì)成果二等獎(jiǎng)。

隨著信息技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，BIM已然成為當(dāng)下行業(yè)的熱門，作為市民中心大型地下車庫(kù)的設(shè)計(jì)，從最后的完成度來(lái)看，雖然或多或少存在一點(diǎn)遺憾，但讓BIM技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中的嘗試還是得以秉承，為日后設(shè)計(jì)同類型項(xiàng)目提供了一定的探索。