BIM技術在工業總圖設計中的應用

繆曉鵬　唐騰飛

摘要：應用BIM技術的三維總圖設計能很好的適應這一新的形勢。三維總圖設計是面向對象的全新設計方法，相比傳統過程方法具有明顯的立體可見性和動態性，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。當客戶以及相關專業提出變重需求時，僅針對原始對象模型改動即可完成全部成果的動態生成，設計成果具有真實的立體效果和表面質感，增強的設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計，利用計算機軟件對原始輸入資料進行轉換，設計人員依據設計經驗建立和修正相應對象模型，完成設計過程;輸出設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計成果具有所見即所得和較強的交互性特點，把設計師的理念用三維模型展示給受眾，讓靜止的設計結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計師的成果，可以對設計的合理性和優缺點進行評價，增強了設計的科學性和可靠性。

關鍵詞：BIM技術;工業總圖設計;應用

引言

近年來隨著信息化的不斷發展，BIM技術已逐步在工程建設領域得到廣泛應用。傳統二維設計在技術和流程上的瓶頸逐漸顯露，BIM技術的出現有助于解決傳統二維設計中存在的問題，使三維協同設計成為可能。工業建筑往往具有大空間、構造復雜、設備管線復雜等特點，因而生產工藝對采光、暖通、消防等構造措施要求較高，設計過程中涉及的專業眾多，協調困難，很難進行精確的管理，從而導致土建、機電和技經專業之間反復的提資和變更，進而影響了設計的效率，而且容易產生偏差，導致建造過程中出現問題進行返工，影響了工程建設的效率。基于BIM技術的三維設計有助于提高模型的精度，解決復雜的管線碰撞問題，而協同設計有助于優化設計流程，提升各設計專業間的配合，減少不必要的返工，從而提高設計效率和質量。本文以歐特克三維設計平臺為例，論述了不同專業在BIM三維協同設計平臺中的應用特點，并探討了基于BIM技術的三維碰撞檢查、施工模擬以及工程量統計的優勢。

1三維總圖設計的概念、任務

三維總圖設計，即在三維實體模型的基礎上，加上原有傳統二維總圖設計經驗的，借助計算機三維軟件進行總圖專業范圍內的各項目設計。圍繞工程項目的各類實體模型，在三維設計平臺上，與各相關專業相互配合，組合中模型中相關信息形成設計方案，這種方法也是對傳統總圖設計方法的完善[1]。通過導入地形數據及地質勘探數據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上找到目標地形曲面的最合理高程，并提高計算精度。設計人員用模型模擬出擬建項目的竣工狀態，便于與客戶及各相關專業溝通。在設計中導入各相關專業條件后進行專業間檢查，及時修正和優化設計，從而提高設計方案的合規性和合理性，提高了工作效率，使設計周期大為縮減。在傳統平面總圖設計的基本內容里，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、交通組織設計更加快速便捷，土方動態平衡計算、道路三維建模、管網三維建模、場景動態模擬等新元素的加入，使設計與成果展示成為一個有機的整體，以大幅度提高設計效率，提升設計成果質量，讓總圖設計更好地服務于工程項目管理，這是總圖設計在新的形勢下的主要任務[2]。

2協同平臺的選擇

目前主流的BIM設計平臺有歐特克、Bentley、Tekla以及達索等。歐特克平臺即AutodeskRevit，在國內建筑市場應用最為廣泛，其擁有建筑、結構、給排水、暖通和電氣專業不同的建模模塊，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用。國內一些軟件廠商還開發了基于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設計的需求。Bentley平臺主要運用于基礎設施建設等體量較大的項目，Tekla平臺具有強大的鋼結構設計能力，而達索平臺具有完整的生態系統如建模軟件Catia、項目協同軟件Enovia以及有限元分析軟件Abaqus，目前主要應用于路橋項目，應用案例較少。以某工業建筑的設計為例，該工程的結構形式主要為混凝土框架結構，其內部具有大空間結構，管線布局較為復雜，綜合考慮采用AutodeskRevit三維協同設計平臺，該平臺的協同設計是由共享服務器來實現的，并通過在平臺中創建工作集將任務分配給各專業，從而實現數據共享。其設計流程為建筑、結構、暖通、給排水和電氣專業建模;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，是對現有地形曲面和目標設計曲面的模擬。通過對測繪數據及地形圖處理，對特定區域的地形地貌，通過計算機模擬，得到一個可以精確反應現實設計目標的數字模型，區域內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、區域徑流流向等數據，便于人們的觀察、設計研究和利用[3]。在工程設計過程中涉及多專業協作時，其他專業常需要場地內某些不規則的點的高程，這在二維設計時往往帶來的額外的計算工作量，特別是數據量大、地形不規則、以及對結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勢便顯現出來，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、設計地面標高等。當然三維地形的優點遠不止這些，它還可以用來分析地形的各方面特性以及動態展示等。面對傳統的用等高線和高程點表達的平面地形圖上，設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，設計者可以更容易更準確地把握擬建單體與周圍環境的相互關系。設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，使設計出的地形曲面符合工程要求，為后續其他相關各專業的設計工作提供支持。

4結束語

在不同的設計環節中，總圖設計中會運用BIM技術并發揮其優點，有了BIM技術，設計方案能更加快速，精準的完成任務。利用精細化模型可以直白對設計方案進行解析和展示，能提前發現設計中存在的問題并合理的解決。在BIM技術中，所有的模型都建立在BIM技術的基礎上，是整個設計行業和總圖專業革命性的工具，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.建筑結構設計中BIM技術的應用[J].居舍，2019（34）：88-89.

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

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