BIM可视化技术在福州某商业中心设计应用

时间:2010-11-03    来源:福建建设科技     BIM编辑:wang

1.工程概况
    福州某商业中心CBD 项目建筑面积约16 多万平方米,商业综合体地上5 层,地下2 层。本项目施工图设计工期紧,地下室、管道综合布置、空间关系复杂;项目设计图纸分批出图,设计过程不断地修改调整方案。为了保证设计质量,组建两套设计人员分别用二维CAD 和三维建模设计完成施工图设计及管道综合碰撞检查等。
    通过BIM 技术应用于该项目,旨在推广应用绿色、三维设计,解决各专业三维建模完成施工图的深度及建立各专业初级“族库”等,重点解决专业之间碰撞及管线综合设计。三维建模随时都可模拟虚拟现实空间,动态的观察推敲空间结构,展示各商业业态的要求,满足业主对施工图高标准设计要求。
2.三维设计
    由于计算机技术发展,三维建筑设计软件开始逐步进入建筑信息模型阶段,此时信息再利用也渐浙发生巨大变化。过去从自动采集二维CAD 电子图纸信息入手,单向解决“信息孤岛”,无法实现设计信息双向互动关联。三维数字化设计技术推广应用后,真正意义上实现互动关联,实现模型视图任一处修改它将各种分散的二维CAD 图纸和数据表格统一到信息化建筑模型中,使高效快捷设计变为现实,让设计人有更多地时间考虑方案构思。现实建筑物实体都是以三维空间状态存在,若用三维设计表达更具有优势。如复杂管综设计, 一般情况下, 二维CAD 设计是在建筑、结构、给排水、暖通、电气专业完成设计后,设计师要对不同专业的图纸反复比对,也只能进行原则性管综设计,对于管综碰撞冲突很大程度凭经验判断,有些问题只能遗留到施工时解决。用三维建模时,随时自动检测及解决管综设计初级碰撞,其效果相当于将校审部分工作提前进行,这样可大大精确的提高成图质量。Revit 可视技术还可以动态地观察三维模型,生成室内外透视图,模拟现实创建三维漫游动画,使工程师可以身临其境的体验建筑空间,大大减少各专业设计师之间的协调错误,简化人为的图纸综合审核。
    我们在三维建筑信息模型(BIM) 构建方面作了有意义的应用尝试。
(1) 项目准备
    项目准备阶段应评估工程规模、充分理解建筑方案意图及设计特点为项目模型的创建选择优化的方案。根据工程规模划分为区域功能模块或系统模块来完成建模。如:结构专业可按分层建模并用链接架构整个模型。本项目三维建模主要根据提供的CBD 建筑设计技术资料,直接从方案阶段CAD 图纸导入到三维建模软件平台,为该项目创建建筑、结构、给排水、消防、电气(桥架) 和暖通三维信息化模型基础轴网等。当然可以新构建轴网来达到统一建立基本的轴网及坐标基准等,使用共有的轴网坐标,这样不论做后期整合项目及管综仿真碰撞等都相当重要。
(2) 创建项目模型具体分工
    本工程有地下室,绘制时应从一层平面开始绘制,然后才是地下室平面图。建筑专业主要完成建筑信息模型以及平面、立面、剖面施工图和门窗明细表、详图大样(包括自动扶梯和楼梯大样等) ,图纸表示深度相当于施工图。在建筑信息模型中要绘制结构梁、板等,任意转折剖才能真实准确表达剖面尺寸,当然也可以将设计资料导出到CAD 中整理成设计文件再导入revit中。为节约时间,提高出图效率,标准详图大样可直接导入AU TOCAD 图块。
    结构专业根据结构电算等,建立出梁、柱、板、屋面及楼梯等的三维信息模型,主要用于结构业态模型自检及管道碰撞检测的基础数据资料即参照物等。给排水、电气、暖通专业(Revit MEP) 主要根据提供的平面图纸以及设备的型号、外观及各种参数提供完整的给排水、暖通、消防、电气信息模型、管道平立剖图、材料统计表(格式自定义) 。这里要求提供准确的设备型号、外观及各种参数,才能保证提供的模型更准确。但在施工图设计中往往还有许多设备的型号等未确定因素,只能作为原则性假定,使用替代设备创建三维信息模型,REVIT 还提供自动生成的轴测图形式。
    给排水创建了地下室给排水和消防、喷淋系统模型;给水系统模型;排水系统模型;喷淋系统模型;消防系统模型等。暖通主要完成管网及布管的三维建模即创建了地下一层、二层空调通风系统;四层至屋顶空调通风系统;一至三层空调及通风系统TOTAL ;一层步行街空调系统;二层步行街空调系统;三层步行街空调系统等。电气建模完成桥架模型建立。
(3) 各专业设计的配合
    在项目设计过程中,不同专业数据统一管理,互相参照,及时将数据互相更新,随时对项目进行审查,及时进行修改。如设备建模在管道系统布局创建之前,给排水、电气、暖通专业设计人员要互相沟通统筹安排,确定各设备系统的层高;在设计时,根据平面布置图,定义不同颜色标识把复杂的管道系统区分开,直接绘制三维模型,可在任一视图中修改,自动协调变更,始终准确到设计图纸及文档。建模过程中还可以随时进行阶段性检查,如:三维模型自检,专业间初检以及三维模型数据集成等。工作流程:单项工作分工→合作→专业精确模型→综合链接模型→碰撞检测→分析修改碰撞点→数据集成→综合模型。
3.土建专业与设备专业模型交叉碰撞检测
    项目有了上述各专业精确地三维模型,指定链接主文件的模型,向其他所有模型以轴网坐标为基准,链接到该模型之中并通过该综合模型,设计师们可以在其中一探究竟,提前看到项目设计效果,合理评估并做出设计优化决策。该模型真正地为设计提供了模拟现场施工碰撞检查平台,在这平台上完成两种模式仿真现场碰撞检查。如:
(1) 在各专业建模过程中随时进行专业内部设计自检,自动检查主体模型及链接模型之间构件冲突,提交三维模型自检报告,通过三维自动截图、剖面及平面示意图来表达,准确找出碰撞位置。以分析建筑模型自检报告为例,由于三维设计进度置后于二维CAD ,在二维图纸中像尺寸标注错误、少画了墙线、排风竖井上下层出现偏差等20 多个错误几乎“点对点”快速定位。自检阶段总共及时解决建筑、结构、暖通专业原有二维设计数据资料存在多处的错、漏问题,想错都难。
(2) 专业模型交互碰撞检测,完成管线综合设计。建立碰撞规则、进行碰撞检查、标示碰撞位置、生成碰撞报告。通过专业间初步交互碰撞检测,淘汰一些不合理设置。如建筑+ 结构+ 给排水+ 暖通碰撞,因为结构有预埋管道口等,而前期建筑图纸管综为示意,所以虽其碰撞疑点多,但不符合实际建筑体业态。经筛选设置碰撞规则为10 种:给排水与暖通及电气;结构与给排水;结构与暖通;结构与给排水及暖通等。协同管综设计及碰撞组合示意如图1 。针对第3. 0版的出图做检冲突检测,通过一个集成环境(Navisworks 软件) ,按照事先设定的碰撞规则,将碰撞节点自动截图和提供之前无法想的三维碰撞检测报告。例如:结构与给排水碰撞检测出有两千个多碰撞疑点,结构与暖通碰撞检测出有一千个多碰撞疑点。分析碰撞疑点原因诸多,传统设计是设备重力流(管道) 有标高,非重力流(管道) 制图习惯没有标高,只给各种设备管道设计原则,而三维设计要求尺寸精确;这里以结构模型作参照物与设备链接碰撞设置,相对合理些,主要缩小碰撞检测范围,更易于快速定位检测点。检测报告还指出碰撞相交部分的长度、截取碰撞图像点、冲突位置即碰撞点的X ,Y ,Z 坐标等等。
    在原有的土建与设备模型交叉碰撞检测基础上,特别对指定的12 处专业交叉点做三维图即对特殊组合体节点(如地下一、二层设备机房走道等) 进行管综纵横剖面分析,要求组合体以“平面+ 剖面+ 节点空间效果图”表达方式(如图2 、3) ,快捷找到解决碰撞点问题。

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图4

    结构专业在三维模型中指定的10 多处关键点上进行三维抓图分析,特别对影院,通风井、楼梯、电梯扶手等处,对二维CAD 图纸表达不到位及碰撞地方进行折转剖面截图,经碰撞检测,发现A - R、A - S 交A - 13 位置楼梯旁开门有碰撞等等(见图4) 。
    根据碰撞检测结果,修改各专业三维模型数据文件及二维图纸表达,可以再链接为综合模型,并以项目三维信息模型为工作基础,自动生成相关电子图纸;需绘制剖面图时,可以任意转折剖,形成较为完整的设计资料,完全可以满足业主提出任意节点管综的剖面图。
4.三维设计优点和体会。
• 信息量准确,BIM 才能真实;
• 化繁为简的可视化设计。
• 三维数字化设计从概念(方案) 模型到建筑信息模型、可视化模型、分析与模拟、设计实现、文档编制(出图带有轴测图) ,每个阶段都会带来与传统设计不同的变革。
5.结束语
    在三维软件推广应用中,经考证我院整体图纸质量还是过硬,而Autodesk Revit 软件有不尽人意之处。建筑三维建模可以达到施工图深度,但与其他专业配合,要有统一成熟的平台。就目前结构与设备可以完成到三维建模,为碰撞检测提供基础数据,用REVIT 三维技术建模与CAD 紧密配合使用,可逐步过渡到全三维设计时代。当然本地化“族库”构件要进一步完善,个人电脑配置要高等因素会不同程度地影响三维设计的推广应用。

参考文献
[1] Autodesk Revit Building 9 应用宝典[M] . 中国建筑工业出版社,2007;
[2] 刘烈辉. 建筑信息模型与建筑室内设计[J ] . 土木建筑工程信息技术2009 , 1 (2) .

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