■ 張俊毅

BIM技術(shù)在鐵四院總部設(shè)計大樓的應(yīng)用實踐

■ 張俊毅

介紹BIM技術(shù)在鐵四院總部設(shè)計大樓的應(yīng)用實踐，包括BIM應(yīng)用的目的、前期開展的研究與準(zhǔn)備工作，實際設(shè)計中的各項應(yīng)用，以及該項目應(yīng)用經(jīng)驗對BIM設(shè)計的借鑒意義。

BIM；設(shè)計實踐；協(xié)同方式；族庫；鐵四院

1 鐵四院總部設(shè)計大樓簡介

中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司（簡稱鐵四院）總部設(shè)計大樓是集設(shè)計生產(chǎn)、辦公、科研、會議為一體的現(xiàn)代化綜合性辦公大樓。鐵四院總部設(shè)計大樓功能包括生產(chǎn)處科辦公用房和配套用房、信息中心、圖文中心、技術(shù)檔案室等，總規(guī)模約為9.7萬m2。

辦公主樓地上19層，地下2層。主樓最高點距地高度83.3 m。主樓裙房為3層的圖文中心及信息中心機(jī)房。主樓北側(cè)設(shè)架空的連廊空間，連接總部設(shè)計大樓和辦公基地內(nèi)既有生產(chǎn)科研樓?？偛吭O(shè)計大樓與既有生產(chǎn)科研樓效果圖見圖1。

2 BIM應(yīng)用的目的

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項目設(shè)施實體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)。BIM在設(shè)計方面，通過電腦軟件將帶有信息的模型構(gòu)件在三維環(huán)境中進(jìn)行建模，BIM輔助設(shè)計方法代表未來的一種發(fā)展方向。

BIM技術(shù)應(yīng)用近年來在設(shè)計、施工、運(yùn)維領(lǐng)域發(fā)展得如火如荼。考慮BIM在設(shè)計行業(yè)上的戰(zhàn)略價值，鐵四院選擇總部設(shè)計大樓項目作為建筑領(lǐng)域的BIM項目試點，探索BIM的應(yīng)用發(fā)展，通過試點達(dá)到以下3個目的：（1）組建建筑BIM理念的三維數(shù)字化設(shè)計團(tuán)隊，為BIM推廣進(jìn)行人員技術(shù)儲備；（2）完成BIM技術(shù)支持下相關(guān)應(yīng)用的初步探索及模型成果；（3）總結(jié)與提煉，形成鐵四院建筑領(lǐng)域的BIM工作流程及基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

總部設(shè)計大樓BIM模型圖見圖2。

圖1 總部設(shè)計大樓與既有生產(chǎn)科研樓效果圖

圖2 總部設(shè)計大樓BIM模型

3 BIM應(yīng)用前期研究與準(zhǔn)備

3.1 BIM平臺選擇

在考察了現(xiàn)有建筑設(shè)計領(lǐng)域中AutoCAD公司的Revit平臺、Bentaly公司的Microstation平臺、Graphic公司的ArchiCAD平臺后，項目組選擇在建筑領(lǐng)域發(fā)展較為成熟、應(yīng)用難度適中，同時兼顧專業(yè)更為齊全的Revit平臺。

3.2 BIM小組及研究內(nèi)容

在現(xiàn)有總部設(shè)計大樓設(shè)計團(tuán)隊基礎(chǔ)上，成立BIM小組（見圖3），將復(fù)雜龐大的研究內(nèi)容進(jìn)行分解并分專業(yè)逐項落實。

3.3 Revit平臺的協(xié)同方式選擇

在Revit環(huán)境下有2種協(xié)同方式：工作集模式和鏈接模式。前者每個專業(yè)的本地文件都屬于服務(wù)器中心文件的一部分，通過與中心文件同步，將專業(yè)之間的工作內(nèi)容進(jìn)行傳遞（見圖4）。后者各個專業(yè)通過外部鏈接的形式，將本專業(yè)的內(nèi)容反饋給其他專業(yè)（見圖5）。簡而言之，工作集模式是多個專業(yè)，一個模型；鏈接模式是多個專業(yè)，多個模型。其優(yōu)缺點分析見表1。

考慮到項目為試點項目，按照循序漸進(jìn)的原則以及各設(shè)計人員的BIM應(yīng)用水平，選擇較為穩(wěn)妥的鏈接模式作為協(xié)同平臺。

圖3 BIM小組專業(yè)配備及任務(wù)分解

圖4 工作集模式

圖5 鏈接模式

表1 2種協(xié)同方式優(yōu)缺點分析

4 BIM在總部設(shè)計大樓中的應(yīng)用

4.1 所看即所得

在總部設(shè)計大樓的BIM應(yīng)用中，對于較為復(fù)雜的空間，如立面門廊、裝飾柱細(xì)部、空中花園細(xì)部等，能夠得到比較直觀真實的反映，使建筑設(shè)計師能夠?qū)⑹┕D內(nèi)容與方案內(nèi)容進(jìn)行對比，從而貫徹最初設(shè)計意圖，實現(xiàn)“真實的設(shè)計”（見圖6）。

圖6 BIM技術(shù)之“所看即所得”

4.2 專業(yè)之間即時溝通

在二維設(shè)計環(huán)境中，建筑與各專業(yè)之間有提資過程。其中信息傳遞是按時間節(jié)點控制的，兩個節(jié)點之間產(chǎn)生新

的設(shè)計信息必須等到下一個節(jié)點才能傳遞給其他專業(yè)（見圖7）。而通過BIM的協(xié)同概念，信息傳遞是即時的，通過模型鏈接能夠?qū)I(yè)之間的修改、變更及時地反映給其他專業(yè)，從而大大提高設(shè)計效率（見圖8）。通過BIM的即時協(xié)調(diào)輔助，總部設(shè)計大樓項目在較為緊張的周期中，順利地完成了BIM建模和出圖任務(wù)。

4.3 結(jié)構(gòu)專業(yè)數(shù)據(jù)與實體模型的轉(zhuǎn)換

圖7 傳統(tǒng)二維設(shè)計流程

圖8 BIM設(shè)計協(xié)同

在原有二維環(huán)境中，結(jié)構(gòu)專業(yè)的計算模型與施工圖繪制通常是兩個階段。建筑專業(yè)必須通過對結(jié)構(gòu)二維設(shè)計圖紙的讀圖翻譯，才能在剖面中具體表現(xiàn)每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸，工作量非常龐大。

現(xiàn)在通過模型互導(dǎo)，可以將結(jié)構(gòu)的受力分析模型直接導(dǎo)入Revit中形成物理模型，再通過鏈接直接導(dǎo)入建筑模型，從而快速準(zhǔn)確自動地生成建筑剖面。在總部設(shè)計大樓項目中，這一點對建筑專業(yè)控制室內(nèi)凈空高度很有幫助。結(jié)構(gòu)計算模型和物理模型轉(zhuǎn)換見圖9，建筑專業(yè)自動生成的裙房剖面見圖10。

圖9 結(jié)構(gòu)計算模型和物理模型轉(zhuǎn)換

圖10 建筑專業(yè)自動生成的裙房剖面

4.4 族庫的制作

BIM的三維設(shè)計中，原來設(shè)計通過大量二維符號簡化表達(dá)的設(shè)備，現(xiàn)在必須建具體模型表達(dá)。對暖通、給排水等設(shè)備專業(yè)而言，增加較大工作量?？偛吭O(shè)計大樓項目中暖通模型建立過程中使用的族數(shù)多達(dá)上百種?？照{(diào)機(jī)房內(nèi)設(shè)備及管道布置見圖11，暖通專業(yè)族見圖12。這些族不

僅僅是簡單的三維模型，還帶有大量的設(shè)備信息，是未來采購、運(yùn)維的基礎(chǔ)。這些族在以后的設(shè)計項目中可以反復(fù)使用。隨著項目積累，族庫內(nèi)容也將增加，未來的項目應(yīng)用將會越來越輕松。

4.5 碰撞檢查應(yīng)用

在二維設(shè)計中，綜合管線是較為復(fù)雜的內(nèi)容。在BIM軟件Revit平臺下，可通過以下2種方式進(jìn)行綜合關(guān)系的碰撞檢查。第一種是將各專業(yè)Revit模型文件導(dǎo)成NWC格式，再導(dǎo)入到Navisworks Manage中，可方便地實現(xiàn)各專業(yè)間的碰撞檢查，并給出碰撞檢查報告。一般碰撞檢查采用此方法。另一種是使用Revit MEP的“碰撞檢查”功能，能快速準(zhǔn)確地確定項目中圖元之間或主體項目和鏈接模型的圖元之間是否相互碰撞。

項目組嘗試了2種方式，后一種適合在暖通單專業(yè)設(shè)計過程中使用，前一種適合多專業(yè)最后的檢測校驗。設(shè)備綜合管線三維視圖見圖13，碰撞檢測見圖14。

圖11 空調(diào)機(jī)房內(nèi)設(shè)備及管道布置

圖12 暖通專業(yè)族

圖13 設(shè)備綜合管線三維視圖

圖14 碰撞檢測

5 結(jié)束語

在總部設(shè)計大樓項目BIM技術(shù)的應(yīng)用實踐中，發(fā)現(xiàn)Revit平臺對建筑專業(yè)的支持效果很好，可以實現(xiàn)建模到最后出圖所有功能。但Revit軟件還存在進(jìn)一步改進(jìn)和本地化研發(fā)的需要，以支持暖通、電氣等設(shè)備專業(yè)出具系統(tǒng)設(shè)計圖，支持結(jié)構(gòu)專業(yè)建模計算和出具配筋詳圖等設(shè)計工作。

項目應(yīng)用BIM技術(shù)后，因需要輸入三維信息數(shù)據(jù)，設(shè)計工作量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)二維設(shè)計，大量的信息輸入造成設(shè)計周期的延長。但通過處理這些巨大的三維信息數(shù)據(jù)，專業(yè)之間的BIM協(xié)作平臺能極大地控制設(shè)計質(zhì)量。尤其是對復(fù)雜大型項目，通過三維可視化和碰撞檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)二維圖紙中無法發(fā)現(xiàn)的問題，方便日后施工和運(yùn)營。

BIM應(yīng)用實現(xiàn)了建筑全生命期的信息共享，使項目所有的參與方能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)工程項目的精細(xì)化管理。因支持建筑環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、能耗、安全等多方面的分析和模擬，可以實現(xiàn)虛擬設(shè)計、建造與管理。BIM技術(shù)支持設(shè)計、施工及管理的一體化，必將促進(jìn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式的變革。

張俊毅：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，工程師，湖北 武漢，430063

責(zé)任編輯盧敏

TU205；TP319

B

1672-061X（2014）05-0066-04