BIM在市政綜合管廊設計中的應用

BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技術是繼CAD(計算機輔助設計)技術之后的建設領域又一重要計算機應用技術，作為未來設計的主流方向，其先進的工作方式和高效直觀的特點逐漸在設計行業中凸顯，其廣闊的應用前景讓企業意識到，應用三維設計提升競爭力，是設計公司必須經歷的轉型。

本文以海東市城市綜合管廊建設項目的道路交口段設計為例，以ArchiCAD為平臺，實踐三維設計軟件在市政道路項目設計和施工指導方面的應用，總結經驗發現問題，為推廣三維設計奠定基礎。

1傳統市政管廊設計概述

市政綜合管廊的建設在我國還處于起步階段，目前城市修建市政配套管線時大多直接埋設于地下，各專業分開布置、自成系統，無法適應城市高密度化的發展趨勢，而綜合管廊因其獨有的優勢得到了越來越多設計人員的關注，具有以下優點:

①充分利用道路地下空間，城市空間日益擁擠，修建綜合管廊可以合理有序地利用道路下部空間，合理布置各專業管線;

②多專業管線統一監管，提高管理效率;

③管線擴容更新時減少道路重復開挖次數，延長道路使用年限。

傳統管廊二維設計包含管廊平剖面圖，完全由設計人員依靠想象繪制，對于普通的雙艙管廊及單層管廊交叉口來說，這樣做是沒有問題的。然而隨著城市交通及道路空間的日益擁擠，一些本在地面上的設施如人行過街通道規劃入地下空間，使得本就錯綜復雜的地下綜合管線與地下人行通道發生交錯，地下管道、管廊與人行通道三者間的互相避讓成為設計的難點。在這種情況下，傳統的管廊二維設計便暴露出了一些缺陷:

①在道路交叉口，多層交叉地道管廊結合體如果仍靠想象來設計繪制平剖面，極易出現錯漏并造成施工過程中的困擾。

②由于管線眾多且穿插頻繁，會在調整管線標高時產生連鎖反應，即調整一處碰撞又會產生新的碰撞，這種錯誤在二維設計中很容易被忽略。

③即便設計人員思路清晰，復雜的二維圖紙在匯報時也會帶來困擾，業主無法快速理解設計人的意愿，造成溝通上的不便。

應用BIM三維設計，可以將管廊和管線綜合通過可逆的模擬施工完整表現出來，直觀地發現碰撞點，實時修改，并根據需要反映局部斷面信息，便于溝通理解。

2項目概述

海東市位于青海省，因位于青海湖以東而得名，是我國最年輕的城市，為保證這個年輕城市的可持續發展，在城市市政管網的主干線上設置綜合管廊是城市安全、健康發展的有力手段。

本文所述道路交口位于樂都區朝陽山片區，古城中街與祥瑞街交口，區內管網干管(包含熱力、給水、電信、電力管線)均經此處交匯轉輸，建設綜合管廊優勢明顯，且因地處片區負荷中心和市政府核心區域，要求一次性建設好無需再行開挖，因此需預留未來發展空間。除此之外，該交叉口還承擔了兩條主干路間地下人行通道的任務，共計8個人行出入口，市政管廊水電艙與熱力艙分隔下穿人行通道。水電艙凈尺寸為3.3mx2.7m，熱力艙凈尺寸為2.3mx2.7m。

3三維設計軟件的選擇

BIM是三維設計的代稱，并不專指某款軟件，目前應用較廣的三維設計軟件有Graphisoft公司的ArchiCAD以及Autodesk公司的Revit，兩款軟件均為建筑軟件，應用于市政工程設計時，相比較Archi-CAD更能符合設計人的操作習慣，設計人員可以根據自己在二維設計中積累的經驗和習慣快速地建立三維建筑模型并自動生成平立剖面圖，配合MEP水暖電插件，可以在同一個模型中布設管道系統，完整表現構筑物及管道綜合。

此外，ArchiCAD還可以生成虛擬漫游文件，用戶無需安裝軟件即可在個人電腦上瀏覽整個模型，用來作匯報非常方便。

4模型建立

4.1結構元素建模

首先是管廊的建模，其結構元素搭建主要使用墻梁板柱工具，局部異型使用復雜截面或殼體、變形體完成，注意區分圖層與材質。

作為與二維設計的區別之一，三維設計每一筆畫出的都是虛擬實體，有必要養成操作幾步就觀察一下三維視角的習慣，以便及時發現設計中存在的問題。

4.2管道建模

管道建模使用軟件自帶的MEP(水暖電插件)，不同種類管線預設置不同顏色的MEP系統，通過在布設過程中設置管道直徑、標高信息，可連續畫出不同管徑、標高、傾斜角度的連續管段，彎頭及異徑管根據設置將自動添加，設計中管線綜合依據《城市工程管線綜合規劃規范》(GB50289-98)及各種管線相關規范進行避讓調整。圖1為包含結構元素和管道系統的完整道路交口綜合管廊及地下通道模型。

模型建成后，使用剖面圖工具在模型任意位置剖切，可自動生成相應剖面圖并可直接在其中添加標注，任意剖切是三維設計軟件的主要優勢之一，且剖面圖與模型聯動，一處修改同步更新，非常方便。由于道路管廊的特殊性，有時需要做非垂直的折剖，例如兩個接入口成170“交角，這種情況ArchiCAD無法剖切仍需手繪，為了保持出圖風格一致，本子項出圖仍為AutoCAD繪制，但自動生成的剖面發揮了很好的參考作用，減輕腦力消除錯漏。圖2、圖3為不同剖面的三維視角。

4.3項目展示

圖4及圖5分別為行進中查看給水支管信息和測量管道間凈距。

創建的模型可以采用多種方式進行展示匯報，ArchiCAD創建的模型可以導出至Artlantis進行照片渲染或動畫制作，除此以外還可以生成一個exe可執行文件，用戶無需安裝軟件即可在個人電腦上瀏覽整個模型，在瀏覽的同時可以查看模型信息及距離測量。

5結語

BIM作為一種嶄新的設計手段，目前還有許多問題亞待解決，比如設計流程改變后多專業間的協同、三維設計規范的建立、不可避免增加工作量是否值得的爭論等，這些都需要不斷實踐與改進。

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