趙珍祥

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 交通與測(cè)繪工程分院， 陜西 楊凌 712100）

建筑信息模型（building information model ,BIM）是將建筑物三維數(shù)字化建立的建筑物信息集，其能夠?qū)⒔ㄖ脑O(shè)計(jì)、施工以及管理等需要的信息相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作。BIM技術(shù)具有信息集成、工作可傳遞、支持協(xié)同工作等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以工作可傳遞性為例，建筑信息模型中的工程數(shù)據(jù)在創(chuàng)建之后就具有隨時(shí)保持一致的相互關(guān)聯(lián)性，對(duì)工程中一項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行修改后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將修改后全部受到影響的圖元表現(xiàn)出來(lái)，無(wú)需設(shè)計(jì)人員手動(dòng)處理，這一特點(diǎn)使得BIM的項(xiàng)目工作具有連續(xù)性，能夠降低成本，節(jié)省物力，提高工作效率[1]。近年來(lái)BIM技術(shù)從最開(kāi)始的概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詫?shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)工具，這為建筑的設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工以及管理都帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。BIM技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用于城市軌道交通工程的設(shè)計(jì)中，在車(chē)站管線(xiàn)綜合碰撞檢查以及地鐵車(chē)站與周邊環(huán)境的可視化設(shè)計(jì)中都發(fā)揮著重要的作用。

1 在前期規(guī)劃中的作用

將BIM技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通的前期規(guī)劃階段，不僅可以對(duì)項(xiàng)目的可行性進(jìn)行分析，還可以建造出城市交通三維模型。該模型不僅包括特殊建造物、管線(xiàn)地形、道橋情況、地址條件等固有特性，還可以包括人文經(jīng)濟(jì)、社會(huì)科學(xué)、技術(shù)研究以及自然科學(xué)等各方面的資料與信息，例如可以將車(chē)流的出行分布、城市的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以及人口的密度組成等融合于三維模型中。有了這些信息的支持，能夠?yàn)檐壍谰€(xiàn)網(wǎng)的平均運(yùn)距、日換乘量、日客運(yùn)量以及線(xiàn)網(wǎng)規(guī)模等進(jìn)行計(jì)算與分析。

2 可視化設(shè)計(jì)

在方案的初步設(shè)計(jì)階段，采用BIM技術(shù)建造車(chē)站的三維實(shí)體模型，能夠幫助工作人員立足全局掌握周?chē)?gòu)筑物、周邊地上與地下的管線(xiàn)、道路以及地形等，幫助設(shè)計(jì)者直觀(guān)、快速地推敲車(chē)站的附屬體以及建筑主體量，除此之外還可以與車(chē)站一體化開(kāi)發(fā)的造型與范圍等對(duì)其功能與布局進(jìn)行剖析。在項(xiàng)目的不斷推進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)BIM技術(shù)可以對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探索，其中不僅可以對(duì)詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以設(shè)計(jì)概念上的方案。BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)選項(xiàng)允許建筑師僅利用一個(gè)模型就對(duì)多個(gè)備選方案進(jìn)行開(kāi)發(fā)與研究[2]。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)不可能一次性到位，設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)常需要反復(fù)進(jìn)行修改與優(yōu)化。傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)業(yè)主方提出任何意見(jiàn)或者受到各種主客觀(guān)因素的影響時(shí)而需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行變更時(shí)，設(shè)計(jì)人員就不得不對(duì)大量圖紙中的相關(guān)信息進(jìn)行手動(dòng)修改，不僅大量消耗了設(shè)計(jì)人員的時(shí)間與經(jīng)歷，各相關(guān)單位信息不匹配的現(xiàn)象還比較容易出現(xiàn)，假如優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題在施工階段才被提出，那就非常容易出現(xiàn)浪費(fèi)資源、返工、設(shè)計(jì)變更等問(wèn)題。

BIM技術(shù)的可靠性以及直觀(guān)可視化特點(diǎn)，允許設(shè)計(jì)單位與業(yè)主方充分利用BIM模型來(lái)進(jìn)行交流溝通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化以及論證，這使得BIM技術(shù)的價(jià)值得到了充分的發(fā)揮。BIM模型中，圖紙屬于視圖類(lèi)型之一。BIM模型允許設(shè)計(jì)者結(jié)合自己需要?jiǎng)?chuàng)建的圖紙類(lèi)型，來(lái)將三維視圖、立面、剖面以及平面等各種模型界面直接添加到視圖中。BIM模型基于特定邏輯關(guān)系來(lái)生成其中的圖元構(gòu)件，設(shè)計(jì)文件中的各種模型構(gòu)件以及圖紙視圖等圖元相互關(guān)聯(lián)，對(duì)任何一部分進(jìn)行修改，修改都會(huì)自動(dòng)完成，同時(shí)還會(huì)對(duì)其他與模型相關(guān)的全部子項(xiàng)造成影響進(jìn)而引起關(guān)聯(lián)變更。項(xiàng)目中的專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作使得任何專(zhuān)業(yè)在任何地方、任何時(shí)刻做出的任何變動(dòng)都能確保與其它專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)保持完整與協(xié)調(diào)，確保其改動(dòng)處于最新?tīng)顟B(tài)。這使得設(shè)計(jì)人員的錯(cuò)誤率得到了明顯的降低，減少了重復(fù)勞動(dòng)，也能夠提高效率、減少資源浪費(fèi)、降低成本。

4 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)下的協(xié)同設(shè)計(jì)，指的是設(shè)備、結(jié)構(gòu)以及建筑等各個(gè)專(zhuān)業(yè)工作于同一個(gè)工作平臺(tái)下，集體共享設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中心文件。各專(zhuān)業(yè)人員采用自己的BIM核心建模軟件來(lái)建立其本專(zhuān)業(yè)的BIM模型，將自己的BIM模型與中心文件鏈接并同步，將修改或者新添加的信息自動(dòng)添加到中心文件中。該中心文件就是建筑信息模型，所有專(zhuān)業(yè)能夠通過(guò)建筑信息模型來(lái)對(duì)其他專(zhuān)業(yè)構(gòu)件的信息以及布置等進(jìn)行查看，這為信息共享提供了便利。

設(shè)計(jì)單位在對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)以及對(duì)施工圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都可以對(duì)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行分類(lèi)，例如結(jié)構(gòu)工程、設(shè)備工程以及建筑工程等，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)中包括柱、板、梁；建筑專(zhuān)業(yè)包括門(mén)窗、屋頂、樓板以及墻柱；設(shè)備專(zhuān)業(yè)包括消防、電、暖、水等基本圖元。這些圖元組成具有較高復(fù)雜的體量，也被稱(chēng)為“族”，其與CAD中的“塊”比較相似[3]。最后各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)同，將完整的BIM模型搭建完畢。

5 自動(dòng)碰撞檢測(cè)

城市軌道交通工程設(shè)計(jì)中牽扯專(zhuān)業(yè)較多，將近30個(gè)，車(chē)站內(nèi)部的吊頂管線(xiàn)數(shù)量眾多，需要各個(gè)專(zhuān)業(yè)相互配合。平面設(shè)計(jì)時(shí)，大量管線(xiàn)以平面圖紙表現(xiàn)出來(lái)就是密密麻麻的線(xiàn)條，CAD視圖界面上還可以采用不同寬度與顏色的線(xiàn)條來(lái)進(jìn)行區(qū)分，但是當(dāng)圖紙打印出來(lái)時(shí)，幾乎全都是黑色的線(xiàn)條，難以相互區(qū)分，也不夠直觀(guān)，因此即使是有問(wèn)題，也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)；剖面圖上的管線(xiàn)排布無(wú)法將站內(nèi)全部管線(xiàn)的高程情況反應(yīng)出來(lái)，空間局促部位如梁下、交叉以及轉(zhuǎn)角等時(shí)常存在梁與管線(xiàn)或者管線(xiàn)之間沖突的問(wèn)題，但是由于缺乏三維立體空間反饋的緣故，僅從圖面上是看不出問(wèn)題的，因此平面設(shè)計(jì)下的管線(xiàn)綜合排布始終是讓人看了就頭痛的工作。

BIM技術(shù)的碰撞檢查功能可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碰撞檢測(cè)，三維管線(xiàn)綜合基于BIM三維建筑設(shè)計(jì)，對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行碰撞檢查、標(biāo)高調(diào)整以及走向優(yōu)化等，這一技術(shù)妥善解決了“管線(xiàn)打架”的問(wèn)題。自動(dòng)碰撞檢測(cè)的功能在短時(shí)間內(nèi)檢查錯(cuò)、漏、碰、缺，這使得工程師能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得設(shè)備管線(xiàn)的高程沖突的指導(dǎo)意見(jiàn)，避免了二維設(shè)計(jì)中各專(zhuān)業(yè)信息確實(shí)的問(wèn)題，使得設(shè)備、結(jié)構(gòu)以及建筑各專(zhuān)業(yè)之間的溝通效率得到了提高，明顯提高了設(shè)計(jì)以及施工質(zhì)量。

各專(zhuān)業(yè)工程師基于BIM軟件，建立與實(shí)際工程大小相同的模型，之后利用專(zhuān)業(yè)協(xié)同功能來(lái)獲取相關(guān)專(zhuān)業(yè)的信息。之后根據(jù)“有壓讓無(wú)壓”、“強(qiáng)弱電整合”、“小管讓大管”等原則，由計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)各個(gè)構(gòu)件對(duì)象之間的相互影響進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。例如，自動(dòng)碰撞檢測(cè)可以提示哪里的管線(xiàn)在高程上存在沖突、暖通風(fēng)管是否存在腋角或梁沖突等?；贐IM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碰撞檢查，能夠發(fā)現(xiàn)人工難以發(fā)現(xiàn)的碰撞點(diǎn)，經(jīng)數(shù)次檢測(cè)以及設(shè)計(jì)調(diào)整之后，得到的“零碰撞”模型可以滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)以及施工要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)的產(chǎn)生使得設(shè)計(jì)方法從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展，從以往的各專(zhuān)業(yè)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向各專(zhuān)業(yè)協(xié)同，從以往的幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槿畔⒛Ｐ图?。?dāng)前BIM技術(shù)在軌道交通的廣泛應(yīng)用還是需要逐漸推廣的，但是這一技術(shù)的信息可提取性、協(xié)同性以及三維可視化特點(diǎn)決定了其發(fā)展前景廣闊，其具有較高的應(yīng)用價(jià)值。