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工作集協同模式下的地鐵車站三維管線綜合正向設計
發布時間:2020-09-29 10:22:01閱讀:收藏
摘要:我院開展的,基于工作集協同模式下的地鐵車站三維管線綜合正向設計,借助于三維設計Revit系列軟件及Bently協同辦公平臺,完成了從傳統二維管綜平面設計到可視化三維設計的轉變。工作集協同的工作模式,確保了風、水、電及弱電系統專業在做設計時,從單專業獨立的工作方式,轉變為網絡化多專業協同的工作方式,單專業設計時能夠實時看到并規避其他專業管線,這從設計源頭就解決了管線碰撞問題,工作效率較二維管綜設計提高2~3倍,圖紙設計質量也大大提高。

王剛,韓德志,鄭廣亮,提姍姍

(北京城建設計發展集團股份有限公司,北京100037)


摘要:我院開展的,基于工作集協同模式下的地鐵車站三維管線綜合正向設計,借助于三維設計Revit系列軟件及Bently協同辦公平臺,完成了從傳統二維管綜平面設計到可視化三維設計的轉變。工作集協同的工作模式,確保了風、水、電及弱電系統專業在做設計時,從單專業獨立的工作方式,轉變為網絡化多專業協同的工作方式,單專業設計時能夠實時看到并規避其他專業管線,這從設計源頭就解決了管線碰撞問題,工作效率較二維管綜設計提高2~3倍,圖紙設計質量也大大提高。


關鍵詞:地鐵車站三維管綜正向設計工作集協同

0 前言

隨著國家住建部及交通運輸部相繼發文助推BIM應用技術發展,軌道交通建設的有序審批遇上BIM設計技術的強力推進,這就為BIM技術應用于軌道交通設計及建設創造了條件。地鐵工程作為一項復雜工程,機電設備安裝工程中,管線安裝是其重要安裝組成部分。又因地鐵車站工程所涉及的設備系統專業多,設備管線也繁多,且布局復雜。尤其是地下車站的設備區走廊,在凈高和走廊寬度限定后,管線排布更加困難,各種管線與管線之間、管線與結構梁、柱之間頻繁發生碰撞,給現場施工帶來麻煩,不斷的拆改造成過多的浪費和工期延誤,甚至造成潛在的安全隱患。

1 三維正向設計軟件、協同平臺應用

目前BIM設計已經不再是單純的翻模工作,眾多的應用點可以用在設計、施工以及運維上。而正向設計的開展,離不開軟硬件的支持。目前開展三維正向設計,最常用的機電設計軟件有Revit、Bently、Rebro機電設計等,其中Revit又有多種第三方插件可供選擇,例如鴻業BIMSpace、天正BIM、探索者TSRMEP等。每種軟件及插件都有其優缺點,因此BIM 軟件的適用化也是一個重要研究方向,要開發更多可以提高設計效率的輔助軟件,使BIM正向設計變得更有效率,讓工程師們更喜歡采用BIM 進行設計。

BIM協同平臺,能夠幫助我們實現對建筑工程全生命周期的監管;及時、透明、全面地讓設計方、施工方及業主掌握項目情況;平臺應用無時間、地域和專業限制。好的協同平臺,能夠提供便捷的應用方式,打通BIM應用各環節。目前常用的BIM協同平臺有適合現場辦公的e建筑、強于溝通和渲染的協助以及Bentley Projectwise協同管理平臺[1]

2 工作集協同

依托BIM(Building ImformationModel建筑信息模型)技術和BIM軟件搭建三維協同設計平臺,可實現三維協同設計的功能。在濟南軌道交通R3線工程實際項目中運用Autodesk Revit2016的BIM協同設計平臺進行實踐后,深感做好BIM的協同設計,選擇正確的協同模式,對于BIM項目的推進及BIM成果至關重要。開展BIM三維協同設計,有助于提高設計質量,降低工程成本,效果顯而易見,是三維工程設計技術發展的必然趨勢。

目前三維設計協同常用的協同方式有兩種:文件鏈接參照協同和基于中心文件的工作集協同。文件鏈接協同,類似于AutoCAD中通過CAD文件之間的外部參照,使得專業間的模型信息進行共享,如圖1、圖2所示。在協同模式下,我們可以通過Revit中的復制/監視、協調查閱的功能來實現不同專業模型文件間的信息溝通[2]

圖1 文件鏈接協同示意-1

圖2:文件鏈接協同示意-2

工作集協同,工作共享的工作模式利用工作集的形式對中心文件進行劃分,各專業設計人在屬于各自專業的工作集中進行設計工作。其設計內容,可以適時地在本地文件與協同平臺上的中心文件進行同步更新。專業間可以相互借用屬于對方專業的的構件圖元進行交叉設計,從而實現信息實時共享。如圖3所示。

圖3:工作集協同示意

通過項目應用發現,兩種協同方式,各有優缺點。工作集協同可以允許多專業同時編輯同一個項目模型,該種協同方式既解決了車站模型同時分區域建模的問題,也解決了同一模型可多人同時編輯的問題。但該其缺點也顯而易見:中心模型文件大,影響軟件運行速度;跨專業協同時軟件運行穩定性較差,容易提示權限報錯。而鏈接協同解決了多人同時分區域建模的問題,但無法實現多人同時編輯統一模型。其優點在于軟件運行穩定,缺點無法實時同步更新。

考慮到三維管綜專業正向設計主要為管線設計,中心模型文件較小,且后期針對不涉及各專業方案,且有多管線綜合交叉碰撞的重要節點,主要由管綜專業一人對節點碰撞進行調整,在Bentley協同辦公平臺上,開展工作集協同較鏈接協同更能提高工作效率。

3 二維管綜與三維管綜設計對比

傳統的二維管線綜合設計流程是,各專業完成本專業的管線設計,交由二維管綜專業來協調各專業的管線平面及標高布置。該工作方式,只是將各專業的平面管線進行簡單疊加,并按照既定的管線排布原則和技術要求來調整各種系統管線的相對位置和標高,再針對關鍵節點繪制局部剖面圖。二維管線綜合設計優點是設計人員對CAD操作軟件應用熟練,但是缺點也顯而易見。主要有如下幾點:
(1)管線交叉僅靠經驗與人眼觀察分析,難以核查全部碰撞點,對于地鐵車站這種大型工程,不同類型車站,梁上翻、下翻以及梁柱之間的頁角變化也不同,常常解決了管線之間的碰撞,卻忽略了管線與梁、柱及頁角之間的碰撞。

(2)多專業、多系統管線疊合后的二維平面圖紙,圖面繁雜,不夠直觀。僅僅通過平面布置,輔以局部剖面的表達方式,難以對于管線交叉的關鍵節點表達充分。且局部剖面只是對剖面位置的管線標高進行精確定位,管線變化處的大部分的管段沒有確定的標高。

(3)地鐵工程中的管線排布也是一種系統性的工作,全專業全車站要統籌考慮。二維管綜設計管線交叉處的處理僅為局部調整,很難將管線的連貫性統籌考慮,容易造成顧此失彼,解決一處碰撞,又帶來其他碰撞。

由于傳統的二維管線綜合設計存在以上不足,采用BIM技術進行三維管線綜合設計方式就成為解決地鐵車站復雜管線布置問題的優選解決方案。對于地鐵車站這種大型復雜的工程項目,采用BIM技術進行三維管線綜合正向設計,具有明顯的優勢及意義。BIM管線模型搭建,更像是對管線一次的虛擬安裝,此外,建模過程同時也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發現大量隱藏在設計中的問題,這些問題往往不涉及規范,但與專業間的配合程度緊密相關,這在單專業校審過程中難以發現。與傳統的二維管綜設計對比,三維管線綜合正向設計的優勢主要體現在以下幾個方面:

(1)三維管線綜合正向設計,采用的是工作集協同,所有專業、系統管線均在同一模型中體現。三維設計均按真實尺度建模,這就使得原傳統二維表達里省略的部分(如水管、風管保溫層等)均在模型中體現,從而將一些二維看上去沒問題,而又實際存在的深層次問題暴露出來。各專業在管線設計過程中,亦對專業之間的沖突進行調整。

(2)三維模型可利用Revit或Navisworks軟件進行全面管線碰撞檢查,核查出的管線之間、管線與土建之間的碰撞問題反提給各設計人員進行模型調整,快速解決碰撞。

(3)三維BIM模型,在指導現場施工方面,可以采用模型瀏覽、漫游等多種手段,直觀的判斷各專業、系統管線之間的相對位置關系,參照施工。

總而言之,BIM三維管線綜合設計,能更加直觀、明了、高效、充分、精確的幫助我們協調各專業、系統管線布置。

4 三維管綜正向設計流程

三維正向設計就是一個“節約型”設計。此前限于技術發展的現狀和設計人員掌握BIM 技術的程度,還很難做到完全意義上的BIM 正向設計。大部分企業采用的BIM 設計應用是翻模,而翻模只是BIM 發展的一個過渡,應用BIM進行設計的目標是能夠直接在三維環境下進開展設計[3]

基于BIM的管綜正向設計,需要我們在設計階段就使用BIM作為工具替代CAD開展設計。正向設計開展前,管綜專業需要利用BIM技術確定管線分倉方案,機電專業根據分倉原則梳理管線走向,規避局部區域可能出現的凈高過低問題,通過協同作業完成各專業的BIM模型,最后對于現有的模型進行管線綜合調整,交付成果文件。這種管綜BIM正向設計會極大的簡化由于配合問題等造成后期調整的工作量。管綜設計流程如圖4所示。

圖4 三維管綜正向設計流程圖

5 結論

近兩年參與的地鐵車站設計項目,多是BIM應用項目,有正向設計,也有翻模。以上大多是近兩年通過BIM管綜正向設計應用所作的經驗總結。三維管綜正向設計,對提高設計院的圖紙質量、指導現場管線施工等都發揮了重要作用。但BIM的應用及意義遠不止于此,還需要建設、設計、施工等多部門共同協作,助力BIM發展。

參考文獻

[1]何關培.BIMBIM相關軟件[J].土木建筑工程信息技術,2011(4):110-117.

[2] 王磊.基于RevitBIM協同設計模式探討[A].天津大學、天津市鋼結構協會.第十四屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C].2014:4.

[3]李雷,閆文凱.建筑工程三維協同設計流程形式研究[J].土木建筑工程信息技術,2013(5):15-17.

第一作者簡介

王剛男,工程師,碩士,現在北京城建設計發展集團股份有限公司任職,主要從事BIM工程應用、BIM協同化設計等相關工作。

單位地址:北京市西城區阜成門北大街5



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