谭宪江
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摘要：应用BIM技术的三维总图设计能很好的适应这一新的形势。三维总图设计是面向对象的全新设计方法，相比传统过程方法具有明显的立体可见性和动态性，更有真实体验感。通过建立各类对象模型模拟项目各实体，不同设计成果可以基于已有对象信息分别组合自动生成。当客户以及相关专业提出变重需求时，仅针对原始对象模型改动即可完成全部成果的动态生成，设计成果具有真实的立体效果和表面质感，增强的设计的可交互性和可见性，同时使人力和时间成本大幅降低。把三维建模的方法引入总图设计，利用计算机软件对原始输入资料进行转换，设计人员依据设计经验建立和修正相应对象模型，完成设计过程；输出设计成果时再组合对象信息得到二维出图，完成绘图过程。对原有对象模型的修改会在绘图中实时更新。BIM软件的使用和计算机的高计算性能辅助使设计成果具有所见即所得和较强的交互性特点，把设计师的理念用三维模型展示给受众，让静止的设计结果成为虚拟的真实世界，人们通过身临其境的感受来体验设计师的成果，可以对设计的合理性和优缺点进行评价，增强了设计的科学性和可靠性。
关键词：BIM技术；工业总图设计；应用
引言
近年来随着信息化的不断发展，ＢＩＭ技术已逐步在工程建设领域得到广泛应用。传统二维设计在技术和流程上的瓶颈逐渐显露，ＢＩＭ技术的出现有助于解决传统二维设计中存在的问题，使三维协同设计成为可能。工业建筑往往具有大空间、构造复杂、设备管线复杂等特点，因而生产工艺对采光、暖通、消防等构造措施要求较高，设计过程中涉及的专业众多，协调困难，很难进行精确的管理，从而导致土建、机电和技经专业之间反复的提资和变更，进而影响了设计的效率，而且容易产生偏差，导致建造过程中出现问题进行返工，影响了工程建设的效率。基于ＢＩＭ技术的三维设计有助于提高模型的精度，解决复杂的管线碰撞问题，而协同设计有助于优化设计流程，提升各设计专业间的配合，减少不必要的返工，从而提高设计效率和质量。本文以欧特克三维设计平台为例，论述了不同专业在ＢＩＭ三维协同设计平台中的应用特点，并探讨了基于ＢＩＭ技术的三维碰撞检查、施工模拟以及工程量统计的优势。
1三维总图设计的概念、任务
三维总图设计，即在三维实体模型的基础上，加上原有传统二维总图设计经验的，借助计算机三维软件进行总图专业范围内的各项目设计。围绕工程项目的各类实体模型，在三维设计平台上，与各相关专业相互配合，组合中模型中相关信息形成设计方案，这种方法也是对传统总图设计方法的完善。通过导入地形数据及地质勘探数据建立原始自然地面及各地层模型，基于各类模型可以分析地块在地形、坡度、日照、风向等与拟建工程的匹配性，利用曲面模型来进行土方计算，可以在平衡填挖方量的基础上找到目标地形曲面的最合理高程，并提高计算精度。设计人员用模型模拟出拟建项目的竣工状态，便于与客户及各相关专业沟通。在设计中导入各相关专业条件后进行专业间检查，及时修正和优化设计，从而提高设计方案的合规性和合理性，提高了工作效率，使设计周期大为缩减。在传统平面总图设计的基本内容里，借助于三维实体模型与BIM软件各项目功能，使平面布置、竖向布置、交通组织设计更加快速便捷，土方动态平衡计算、道路三维建模、管网三维建模、场景动态模拟等新元素的加入，使设计与成果展示成为一个有机的整体，以大幅度提高设计效率，提升设计成果质量，让总图设计更好地服务于工程项目管理，这是总图设计在新的形势下的主要任务。
2协同平台的选择
目前主流的ＢＩＭ设计平台有欧特克、Ｂｅｎｔｌｅｙ、Ｔｅｋｌａ以及达索等。
欧特克平台即ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ，在国内建筑市场应用最为广泛，其拥有建筑、结构、给排水、暖通和电气专业不同的建模模块，建模的逻辑体系专门为建筑模型而打造，且具有完善的族库方便调用。国内一些软件厂商还开发了基于Ａｕ－ｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ的插件，使得该平台在建模效率和精度上具有优势。同时，欧特克旗下的Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ软件对ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ模型具有很好的兼容，可以进行三维碰撞检查和施工进度模拟，满足ＢＩＭ设计的需求。Ｂｅｎｔｌｅｙ平台主要运用于基础设施建设等体量较大的项目，Ｔｅｋｌａ平台具有强大的钢结构设计能力，而达索平台具有完整的生态系统如建模软件Ｃａｔｉａ、项目协同软件Ｅｎｏｖｉａ以及有限元分析软件Ａｂａｑｕｓ，目前主要应用于路桥项目，应用案例较少。以某工业建筑的设计为例，该工程的结构形式主要为混凝土框架结构，其内部具有大空间结构，管线布局较为复杂，综合考虑采用ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ三维协同设计平台，该平台的协同设计是由共享服务器来实现的，并通过在平台中创建工作集将任务分配给各专业，从而实现数据共享。其设计流程为建筑、结构、暖通、给排水和电气专业建模；进行模型的浏览、碰撞检查和施工模拟；进行模型的漫游和动画制作；绘制施工图并改进。
3用三维模型模拟地形曲面
三维地形模型，是对现有地形曲面和目标设计曲面的模拟。通过对测绘数据及地形图处理，对特定区域的地形地貌，通过计算机模拟，得到一个可以精确反应现实设计目标的数字模型，区域内任意一点可以提取三维坐标等基本信息，基于这些信息，人们可以组合出坡度、区域径流流向等数据，便于人们的观察、设计研究和利用[3]。在工程设计过程中涉及多专业协作时，其他专业常需要场地内某些不规则的点的高程，这在二维设计时往往带来的额外的计算工作量，特别是数据量大、地形不规则、以及对结果的精度要求较高时更显得捉襟见肘，这时三维模拟场地的优势便显现出来，它可以实时显示任意点的不同曲面的高程，如某一点的原始地面标高、设计地面标高等。当然三维地形的优点远不止这些，它还可以用来分析地形的各方面特性以及动态展示等。面对传统的用等高线和高程点表达的平面地形图上，设计者更多的精力主要花费在营造头脑中立体场景，考虑各单体间及单体与地形间的匹配情况，道路、管线与单体间的衔接等问题。随着需要考虑的要素越来越多，设计人员就显得力不从心。在各种三维模型实体营造真实感场景中，设计者可以更容易更准确地把握拟建单体与周围环境的相互关系。设计师就可以直观的感受场地地形模型的全貌，进行总体上的平面布置和竖向布置，组织各单体的人流、物流，使设计出的地形曲面符合工程要求，为后续其他相关各专业的设计工作提供支持。
结束语
Civil3D是一个功能十分强大的三维软件，利用它可以使我们在总图设计中得到更加直观科学的成果，这不但会减少以往二维设计中考虑不到的因素，而且使我们在与客户及各相关专业协作时更容易表达我们的设计意图，而且使设计成果相比二维总图更精确，可视化程度更高，便于人们在更宏观的层次理解设计师意图，使工程设计向着更加系统化、智能化的方向发展。
参考文献
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[5]阮建林,张岭如.BIM技术在装配式建筑中的应用[J].城市建筑,2019,16(33):129-131.