BIM中的碰撞检测技术在管线综合中的应用及分析

作者：张骋
来源：《中华建设科技》2014年第06期

       

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 【摘 要】 本文介绍利用BIM中的管线碰撞检测功能优化管综设计，对比分析二维、三维设计中的不同，并对设计中常出现的碰撞原因进行分析，对碰撞现象进行分类，提出了管线分析及优化的工作流程。

        【关键词】 管线碰撞；检测优化管；综设计；碰撞原因

        The using and analyzing of intercrossed pipeline in BIM MEPdetection 

        Zhang Cheng

        (Tianjin architecture design institute BIM design center Tianjin 300074) 

        【Abstract】 Introduce the using and analyzing of intercrossed pipelinein BIM MEP detection ,and contrast the different between the model of 2D and 3D,analyze the reason of intercrossed pipeline familiar in usually design, range the phenomenon of intercrossed pipeline, suggest the flow of the pipeline location analyzing and optimizing

        【Key words】 Intercrossed-pipeline-detection;Optimizing-the-pipeline-location;Pipeline-intercross-reason

        1. 引言

        碰撞检测是BIM技术应用初期最易实现、最直观、最易产生价值的功能之一。如图1所示，利用软件将二维图纸转换成三维模型的过程，不但是个校正的过程，解决漏和缺的问题，实际上更是个模拟施工的过程，在图纸中隐藏的空间问题可以轻易的暴露出来，解决错和碰的问题。这样的一个精细化的设计过程，能够提高设计质量，减少设计人现场服务的时间。并且，一个贴近实际施工的模型，对预算算量的精确度及工作量，能有巨大的提升和降低，对于施工、物业管理、后期维修等，均有裨益。一个质量良好的模型，对于整个建筑行业，都有着积极的意义。

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        2. 建模

        （1）目前，建模的过程是争议比较大的一个问题，一种观点认为：应该严格的按照设计人图纸上所绘内容建模；另一种认为，应该在建模过程中适当优化，降低后期修改的工作量。笔者对这两种观点均持支持态度，但是应该针对工程的特点，分别使用两种方法。

        （2）观点一适用于工程规模较小，管线较为简单，碰撞分析后，设计人能够自行修改完善，不需要利用所建模型的情况。观点二适用于工程规模较大，管线复杂、设计人需要多次借助三维模型进行管线优化，生成大量剖面的情况。观点一是为了检测碰撞而建模，观点二是为了优化管线而建模，两者目的不同，故在建模时的手法也应该有所不同。

        3. 检测报告

        碰撞检测的操作过程比较简单，将Revit建的模型导入至Navisworks，分拣元素归至各系统后分别进行系统间碰撞检测，再利用Navisworks输出检测报告。但是检测报告中需要提醒注意以下三点：

        （1）软件分析的结果是及其细致的，需要人工分析出哪些是重点问题，哪些是次要问题。有的时候，解决完主要问题后，次要问题会简化甚至消失。

        （2）不要过分依赖软件的碰撞检测结果。某些错误问题不是管线碰撞问题，而是管线和空间的冲突，如通过上盖为玻璃的共享空间的管线。

        （3）管线穿过混凝土墙体的时候要注意有没有预留孔洞。

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        4. 碰撞产生的原因

        （1）管综剖面仅能表示一段距离内的管道秩序，空间变化，管综剖面失效。

        管综剖面是一个静态的截面，前后两个截面间的管线布置依赖于逻辑推理，当截面空间、管线的数量发生变化，逻辑推理中加入了猜测，那么管综剖面就不是一个唯一解，存在多种解决方案，要施工单位来选择，必定选最容易实现的，而设计人选对系统最合理的。是否按图施工和是否便利施工会成为双方争论的焦点。这正是二维设计中片段化带来的多年的习惯性矛盾。三维模型中所见即所得，直观明了的特点，使得设计人为坚持合理化，反驳施工方主张提供了理论基础。但是实际设计中，剖面数量少、剖面处管线简单等容易被人指摘的硬伤确实存在，因此无论是在二维还是三维设计中，设计人都应该坚持将管综剖面设置在管道最复杂的地方、空间最狭窄的地方、空间变化的地方，这三个位置的管综控制好了，碰撞点数就会减少很多，即使有碰撞，也是有空间调整的。

        （2）二维向三维转化过程中，信息不全造成偏差。

        在二维设计中，有些细节问题是设计师有意无意忽略的，比如风管、水管交叉的翻高、喷淋支管和其他管道的避让配合等，将这步骤后置给了施工单位，由他们根据现场情况灵活调整翻高、避让的位置及高度。但是实际中因为没有考虑翻高避让的空间，还是业主经常要求设计人现场解决问题。

        （3）二维设计与管综剖面缺乏信息交流。

        在各专业开始设计初期，会预先计划出一个管综方案，确定各专业管线的标高和位置。随着设计的深入，设计条件不断的明确，新的管线陆续添加，但是设计人做出的变化没有及时反映在管综上，没有及时进行调整，等设计结束后，预综的管综和实际的管综貌合神离，碰撞数量大大增加，缺少施工空间。最致命的问题是漏项，即使是一个桥架，由于其需有开盖空间，也会占用一定的空间。

        （4）符号示意的二维图纸，与三维真实模型之间的偏差。

        机电专业设计绘制二维图纸时，经常采用夸张手法和示意的符号来表达设计意图，不含实际管件的尺寸信息，导致安装困难，例如制冷站内的管道，弯头的尺寸导致高差较小的翻高无法实现；固定支架在图中表示为一根细线，实际却是一个固定架或是一根钢梁，形体差异很大。

        因此，二维绘图和三维建模之间不仅仅是一个工具的转变，更是一个对传统的思维方式、设计习惯的变革。一方面，由于空间的直观性，降低了设计人对空间的感知要求，另一方面，由于提前介入施工工艺，又提高了设计人对复杂空间的处理能力。二维出图时可做可不做的事情，在三维建模阶段成了不可不做的事情；二维出图时抓主要设备管线，适当忽略细节的做法，在三维建模阶段成细节决定管综空间的反向做法，对设计人的思维与能力都提出了巨大的挑战。

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        5. 碰撞性质分类及解决方法

        5.1 根据碰撞产生的原因和重要性，将问题分成三类：原则性问题、技术性问题、细节性问题。

        （1）原则性问题。

        问题原因：标高、位置错误；缺、漏项；

        问题表象：区域内成片碰撞、局部标高不足

        解决方法：优化原设计，调整部分管路走向甚至系统局部调整。

        （2）技术性问题。

        问题原因：安装空间不够，局部交叉；

        问题表象：局部碰撞；

        解决方法：调整原设计、预留管线交叉空间。

        （3）细节性问题。

        问题原因：图纸表达受限、示意性画法；

        问题表象：多点碰撞；

        解决方法：增加大样，说明中补充、明确避让原则。

        5.2 分类对于管综分析人而言，可以理清思路，对设计人的特点有所了解，可以对其提出针对性的整改意见；对于设计人而言，问题更加清晰具有条理性，能对症下药，提高优化效率。管综分析人实际起到了校审的作用，这就对管综分析人的专业素养提出了比较高的要求。

        6. 结语

        碰撞检测技术是BIM千里之行的第一步，使用该技术，我们可以得到设计质量的提升、建筑行业效率的提升，未来随着BIM技术的深入和广泛展开，必然会对整个建筑行业发起变革。在憧憬未来时，我们还需面对当下：碰撞检测技术虽然有种种优点，但其毕竟只是一个工具，我们只能利用它发现错误，分析、修改及优化程度还是依赖于设计人自身的专业素养，特别是要求设计人对施工做法的了解，提出了更高的标准。不过可以肯定的是，碰撞检测是二维设计时代向三维设计时代过渡的产物，随着三维设计的日常化，设计人对管线位置与空间关系认知能力的提升，碰撞现象会慢慢消失在日常设计过程中。