【bim学院】BIM在市政综合管廊设计中的应用

    BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技术是继CAD(计算机辅助设计)技术之后的建设领域又一重要计算机应用技术，作为未来设计的主流方向，其先进的工作方式和高效直观的特点逐渐在设计行业中凸显，其广阔的应用前景让企业意识到，应用三维设计提升竞争力，是设计公司必须经历的转型。

      本文以海东市城市综合管廊建设项目的道路交口段设计为例，以ArchiCAD为平台，实践三维设计软件在市政道路项目设计和施工指导方面的应用，总结经验发现问题，为推广三维设计奠定基础。

1、传统市政管廊设计概述

       市政综合管廊的建设在我国还处于起步阶段，目前城市修建市政配套管线时大多直接埋设于地下，各专业分开布置、自成系统，无法适应城市高密度化的发展趋势，而综合管廊因其独有的优势得到了越来越多设计人员的关注，具有以下优点:

       ①充分利用道路地下空间，城市空间日益拥挤，修建综合管廊可以合理有序地利用道路下部空间，合理布置各专业管线;

       ②多专业管线统一监管，提高管理效率;

       ③管线扩容更新时减少道路重复开挖次数，延长道路使用年限。

       传统管廊二维设计包含管廊平剖面图，完全由设计人员依靠想象绘制，对于普通的双舱管廊及单层管廊交叉口来说，这样做是没有问题的。然而随着城市交通及道路空间的日益拥挤，一些本在地面上的设施如人行过街通道规划入地下空间，使得本就错综复杂的地下综合管线与地下人行通道发生交错，地下管道、管廊与人行通道三者间的互相避让成为设计的难点。在这种情况下，传统的管廊二维设计便暴露出了一些缺陷:

       ①在道路交叉口，多层交叉地道管廊结合体如果仍靠想象来设计绘制平剖面，极易出现错漏并造成施工过程中的困扰。

       ②由于管线众多且穿插频繁，会在调整管线标高时产生连锁反应，即调整一处碰撞又会产生新的碰撞，这种错误在二维设计中很容易被忽略。

       ③即便设计人员思路清晰，复杂的二维图纸在汇报时也会带来困扰，业主无法快速理解设计人的意愿，造成沟通上的不便。

       应用BIM三维设计，可以将管廊和管线综合通过可逆的模拟施工完整表现出来，直观地发现碰撞点，实时修改，并根据需要反映局部断面信息，便于沟通理解。

2、项目概述

       海东市位于青海省，因位于青海湖以东而得名，是我国最年轻的城市，为保证这个年轻城市的可持续发展，在城市市政管网的主干线上设置综合管廊是城市安全、健康发展的有力手段。

       本文所述道路交口位于乐都区朝阳山片区，古城中街与祥瑞街交口，区内管网干管(包含热力、给水、电信、电力管线)均经此处交汇转输，建设综合管廊优势明显，且因地处片区负荷中心和市政府核心区域，要求一次性建设好无需再行开挖，因此需预留未来发展空间。除此之外，该交叉口还承担了两条主干路间地下人行通道的任务，共计8个人行出入口，市政管廊水电舱与热力舱分隔下穿人行通道。水电舱净尺寸为3.3mx2.7m，热力舱净尺寸为2.3mx2.7m。

3、三维设计软件的选择

       BIM是三维设计的代称，并不专指某款软件，目前应用较广的三维设计软件有Graphisoft公司的ArchiCAD以及Autodesk公司的Revit，两款软件均为建筑软件，应用于市政工程设计时，相比较Archi-CAD更能符合设计人的操作习惯，设计人员可以根据自己在二维设计中积累的经验和习惯快速地建立三维建筑模型并自动生成平立剖面图，配合MEP水暖电插件，可以在同一个模型中布设管道系统，完整表现构筑物及管道综合。

       此外，ArchiCAD还可以生成虚拟漫游文件，用户无需安装软件即可在个人电脑上浏览整个模型，用来作汇报非常方便。

4、模型建立

4.1结构元素建模

       首先是管廊的建模，其结构元素搭建主要使用墙梁板柱工具，局部异型使用复杂截面或壳体、变形体完成，注意区分图层与材质。

       作为与二维设计的区别之一，三维设计每一笔画出的都是虚拟实体，有必要养成操作几步就观察一下三维视角的习惯，以便及时发现设计中存在的问题。

4.2管道建模

       管道建模使用软件自带的MEP(水暖电插件)，不同种类管线预设置不同颜色的MEP系统，通过在布设过程中设置管道直径、标高信息，可连续画出不同管径、标高、倾斜角度的连续管段，弯头及异径管根据设置将自动添加，设计中管线综合依据《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-98)及各种管线相关规范进行避让调整。图1为包含结构元素和管道系统的完整道路交口综合管廊及地下通道模型。

       模型建成后，使用剖面图工具在模型任意位置剖切，可自动生成相应剖面图并可直接在其中添加标注，任意剖切是三维设计软件的主要优势之一，且剖面图与模型联动，一处修改同步更新，非常方便。由于道路管廊的特殊性，有时需要做非垂直的折剖，例如两个接入口成170“交角，这种情况ArchiCAD无法剖切仍需手绘，为了保持出图风格一致，本子项出图仍为AutoCAD绘制，但自动生成的剖面发挥了很好的参考作用，减轻脑力消除错漏。图2、图3为不同剖面的三维视角。

4.3项目展示

图4及图5分别为行进中查看给水支管信息和测量管道间净距。

       创建的模型可以采用多种方式进行展示汇报，ArchiCAD创建的模型可以导出至Artlantis进行照片渲染或动画制作，除此以外还可以生成一个exe可执行文件，用户无需安装软件即可在个人电脑上浏览整个模型，在浏览的同时可以查看模型信息及距离测量。

5、结语

       BIM作为一种崭新的设计手段，目前还有许多问题亚待解决，比如设计流程改变后多专业间的协同、三维设计规范的建立、不可避免增加工作量是否值得的争论等，这些都需要不断实践与改进。