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BIM技術在城市道路與管道協同規劃設計中的應用

本站     2019-10-26 9:26:57    

BIM(建筑信息模型)是最新的工程信息化技術,綜合了項目所有的幾何信息、功能要求和構件性能,將一個項目整個生命周期內的所有信息整合到一個單獨的模型中,通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。建筑信息模型是數字技術在建筑工程中的直接應用,同時又是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法。這種方法支持建筑工程的集成管理環境,可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率和大量減少風險。

BIM概念涉及的領域比較廣,包含建筑物從規劃設計、施工到運營管理整個生命周期,每個領域都有與之相關的BIM軟件。最近幾年,BIM在中國的概念逐步深入人心,同時,國家對建筑信息化要求日益加強。BIM技術有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等特征,建立以BIM應用為載體的項目管理信息化,可以提升項目生產效率,提高質量,縮短工期,降低建造成本。

1、市政規劃中B lM應用現狀

BIM技術首先應用于建筑領域,現在已經擴充到幾乎所有領域:建筑設計、機械制造、工程施工等。B IM技術最終應用于市政設計領域也將是大勢所趨,城市道路與管網規劃是其中的重要應用。由于當前技術的應用尚不成熟,道路、管道等市政專業經常由相關部門各行其道,溝通不暢,在實際中造成道路經常被開挖,管線經常被挖斷等,造成巨大經濟損失及群眾生活不便。利用BIM技術,通過對各類道路、橋梁、建筑、管線等進行統一信息化處理,以市政規劃數據庫為設計基礎進行相關道路、管道設計布線,就可避免錯誤發生,提高設計及經濟效率。同時,規劃設計從平面走向三維成為必然的發展趨勢。借助B IM技術贏得行業內競爭的先機,把握BIM應用的技術優勢,將在未來得到更大的利益。

B IM是面向過程的,有利于實現推進設計單位“全過程”的服務。目前市政工程項目規模越來越大,設計難度也大大提高。各專業更加細化,對各專業的協同、溝通的要求也日益提高。BIM另一個顯著的優勢是其強大的分析及模擬功能。在設計階段就能直觀地看到工程建成后的三維效果,可以在此基礎上進行設計調整、方案論證。虛擬的構筑物模型中包含大量的設計信息,通過導人相關分析軟件,就能得到相應的線網分析、線路碰撞檢查結果,增加了設計的協調、協同能力,避免不同專業“打架”,提高了設計的安全性,也方便了在既有道路、管道或其他建筑物的基礎上規劃其他市政項目。

2、B IM技術在城市道路、管網規劃中的應用

2.1應用方法對城市中道路、管線(市政給排水、電力、燃氣、熱力等管網)進行規劃設計時,首先要考慮既定位置已有建筑,要對已有構筑物(道路、橋梁、管道、建筑等)進行信息化處理,在已知信息的基礎上進行多人、多專業、綜合的市政規劃設計。

(1)進行信息化處理把已知構筑物數據化處理,獲取已有構筑物的相關信息(屬性、幾何等信息),儲存到相應數據庫中。根據初始化信息,把原有構筑物用可視化軟件三維立體顯示。(2)進行協同設計在軟件環境中以原有構筑物為參照布置各類道路、管道,尤其對已經存在的橋梁、涵洞、高架樁基等,通過碰撞檢測和已知構筑物的位置信息,判斷相鄰距離是否符合規范,是否有碰撞情況。碰撞檢測包括硬碰撞(直接相交)、軟碰撞(相距距離小于規范值)。在布置及調整位置的同時獲取道路、管線設定位置,工程量等相關信息,以便隨時查看比較。(3)重復調整規劃結果調整道路或管線空間位置、立體走向等(原構筑物作為參照不可調整),獲取合適的空間位置,并根據當前道路、管道、土方等關聯工程量,計算工程造價,檢測施工條件從而選取最優規劃線路。

(4)獲取各種規劃設計結果規劃完成后自動生成施工平面圖,如標注完整信息的平面施工圖、縱橫斷面圖等。若后期再度變更、調整線路,軟件能夠輕松應對,還可與其他市政專業同時設計,實現多領域交互作業。設計結果可以作為道路、管道生命周期管理中的重要數據,以便后期的市政運營維護。

2.2建立模型本文以城市道路及道路下方管網規劃為研究對象,其中包括道路、橋梁及其樁基、管道、建筑等已知信息。提取相關已存構筑物屬性信息(尺寸、材料、位置等)保存到數據庫中。本研究模型采用SQ Lite數據庫,用于對已知數據進行管理。SQ Lite是遵守A CID的關系型數據庫管理系統,它包含在一個相對小的C庫中,完全開發的數據庫。圖形顯示以A utodesk公司的A utoCA D為平臺。用Autodesk公司提供的開發包O~ectA R X及微軟的編程語言V isuM c++進行BIM數據信息化及三維顯示模型開發。在A utoC A D平臺上編制相關功能函數及操作界面,以數據庫信息為基礎,交互獲取顯示信息到C A D平臺上,作為線路規劃工具。通過使用開發的工具,進行人機交互操作,規劃相應的道路、管線等。在平面和立體狀態下進行道路或管線的調整,借助碰撞檢測功能進行位置判斷;在調整的同時查看規劃線路工程量,估算工程造價,考慮施工條件,獲取最優方案;最后保存規劃結果,獲取最終相關施工圖等信息。

2.3操作步驟按照模型的操作流程,在已知工程底圖基礎上進行道路管線的繪制及調整,道路、管道的基本協同規劃操作步驟如下:

(1)導入信息,從市政部門獲取相關規劃區域的已知構筑物設計圖紙;提取既有構筑物信息并輸人數據庫,實現模型信息化處理。

(2)在顯示已有構筑物的平臺上繪制道路、管線(見圖1),同時設定新建構筑物的材料、尺寸、標高等相關屬性。

(3)進行位置檢查,包括新繪制構件與原有構件、新構件之間的碰撞檢測,在平面和三維立體條件下轉換查看(見圖2)。

(4)調用碰撞檢查工具獲取碰撞檢測結果。檢測列表中按不同顏色顯示硬碰撞、軟碰撞及接近碰撞的管道信息;清楚知道哪些位置必須調整,哪些位置可以不進行處理。

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(5)拖動繪制的管道或道路,對產生碰撞的位置進行調整,包括水平方向和豎直(標高)方向的調整。

(6)調整后查看材料表窗口,匯總相關材料費用,獲取工程造價;若超預算,重復步驟(4),重新調整。

(7)查看空間位置,根據施工條件選取施工方式,檢查現有施工條件是否可以正常施工;若條件受限,重復步驟(4),重新調整。

(8)獲取最優規劃方案,出相應平面規劃圖、施工圖、材料表等。

3、結論

結合構筑物信息化處理及CA D軟件顯示技術,通過在城市道路、管網規劃中對BIM技術應用,充分利用信息化數據庫與可視化軟件的完美結合,實現市政道路、管道等高效、合理的規劃,為市政規劃人員提供方便的設計工具,并與其他相關專業協同工作,所見即所得,前瞻性地解決施工時才經常發現的管道碰撞、施工條件差、空間不合理等問題。能夠隨時進行設計變更,節約成本,并對以后的運營維護提供基礎的電子化數據,方便查找問題,快速解決。在進行城市遠景規劃時還可以作為原始規劃數據進行統籌考慮,把城市作為整個網絡科學地進行規劃布局,實現資源最優化,最終引導城市的合理化發展,節能減排,建立最宜居城市。



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