隨著BIM概念的引進(jìn)，深圳市政院于2012年開始BIM技術(shù)工作，旨在研究和推廣BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用。為適應(yīng)科技進(jìn)步與市場(chǎng)需求，更好推動(dòng)行業(yè)BIM發(fā)展，于2014年2月正式組建BIM團(tuán)隊(duì)，成立“BIM中心”，2016年10月更名為“BIM設(shè)計(jì)研究院”，致力于研究和推廣BIM技術(shù)，為建設(shè)工程行業(yè)信息化、智慧化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

波形鋼腹板組合橋梁的BIM應(yīng)用

波形鋼腹板組合橋梁是一種自重輕、預(yù)應(yīng)力效率高、抗震性能好的新型組合結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目主要依托深圳市政院設(shè)計(jì)的3座波形鋼腹板組合梁特大橋，開展波形鋼腹板組合橋梁的BIM技術(shù)應(yīng)用與研究工作。

南淝河特大橋，項(xiàng)目總體規(guī)模在國(guó)內(nèi)同類橋梁中位居第一；東寶河新安特大橋是新型組合截面的實(shí)例，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了該類橋梁跨徑上的突破；伊朗德黑蘭北部高速BR-06特大橋，對(duì)9度強(qiáng)震區(qū)橋梁設(shè)計(jì)具有重要實(shí)踐參考價(jià)值。

 

針對(duì)波形鋼腹板橋梁的技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過BIM技術(shù)的應(yīng)用以及軟件二次開發(fā)，在設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工交底、施工信息管理中提供了更加有效的解決方案，對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目的全局把控、施工質(zhì)量提升具有重大意義。主要BIM應(yīng)用有以下幾點(diǎn)：

1.適用于空間曲面的橋梁建模技術(shù)路線

波形鋼腹板組合橋梁的BIM設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)屬首創(chuàng)，橋梁造型為空間曲面，常規(guī)BIM建模工具難以精準(zhǔn)完成橋隧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在深入研究相關(guān)適用建模軟件后，探索出一種適用于曲面橋梁的準(zhǔn)確建模方法，解決了大型復(fù)雜空間線形橋梁上部結(jié)構(gòu)模型建模困難的問題。

在模型創(chuàng)建的同時(shí)，形成大量組合橋梁專用構(gòu)件庫(kù)，為同類型結(jié)構(gòu)橋梁積累了大量基礎(chǔ)。

 

2. BIM技術(shù)對(duì)超大超寬波形鋼腹板進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化和管理

作為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的第一次BIM應(yīng)用，可對(duì)建成后的BIM模型進(jìn)行可視化檢驗(yàn)，對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步深化。在模型基礎(chǔ)上添加時(shí)間進(jìn)度信息，進(jìn)行4D施工模擬，直觀地展現(xiàn)施工的界面、順序與進(jìn)度情況，對(duì)施工過程進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)演，優(yōu)化工期安排。

本項(xiàng)目對(duì)Navisworks軟件進(jìn)行二次開發(fā)，對(duì)施工過程信息進(jìn)行管理。可在模型中查閱各類施工信息，有助于改進(jìn)施工過程信息化管理手段，提高項(xiàng)目的管理效率。

3.在同類橋梁中首次應(yīng)用可視化施工交底技術(shù)

波形鋼腹板組合橋梁部分節(jié)點(diǎn)施工工藝為特有形式，如波形鋼腹板與頂?shù)装宓倪B接、波形鋼腹板的安裝以及施工過程中的線形控制等，使用傳統(tǒng)的圖紙表達(dá)較為困難。通過可視化交底，大大提高鋼構(gòu)件和模板加工的精度，可縮短施工總工期約10%。

本項(xiàng)目BIM研究促進(jìn)了該類組合橋梁的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)國(guó)內(nèi)同類結(jié)構(gòu)橋梁的BIM應(yīng)用具有開拓性的貢獻(xiàn)，使我國(guó)此類橋梁的建設(shè)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

 

 

城市軌道交通的BIM應(yīng)用

福保站（地下）作為深圳市城市軌道交通3號(hào)線三期（南延）工程起始站，項(xiàng)目功能較為復(fù)雜，涉及40個(gè)以上的專業(yè)，不同專業(yè)對(duì)應(yīng)的BIM軟件也不同，協(xié)同難度大。

經(jīng)過項(xiàng)目上述特點(diǎn)和同類項(xiàng)目的研究，項(xiàng)目在深圳市政院已有的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系下展開工作，保證BIM應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。利用Projectwise搭建協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)各類設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，以Autodesk系列軟件為主體，配合其他各類應(yīng)用軟件并行的方式進(jìn)行BIM應(yīng)用，打破不同軟件間的協(xié)同壁壘，提高設(shè)計(jì)人員工作效率，并對(duì)設(shè)計(jì)成功進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)管控項(xiàng)目質(zhì)量及進(jìn)度。

 

BIM應(yīng)用主要包括場(chǎng)地分析、交通疏解、管線改遷、管線綜合、機(jī)房布置、人流仿真、房間氣流組織模擬、照明優(yōu)化、監(jiān)控模擬、參數(shù)化設(shè)計(jì)等。同時(shí)，將全專業(yè)模型進(jìn)行整合，指導(dǎo)精裝修和標(biāo)志專業(yè)的末端進(jìn)行定位，將此類問題集中在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行解決，避免施工時(shí)因天花、燈具等與土建及機(jī)電設(shè)備發(fā)生碰撞導(dǎo)致返工及工期延誤。

在本項(xiàng)目開展過程中，項(xiàng)目組還專門組建開發(fā)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)設(shè)計(jì)人員的使用習(xí)慣開發(fā)了效率插件包。插件可將不同版本、類別的構(gòu)件進(jìn)行分類管理，并且支持實(shí)時(shí)預(yù)覽和檢索，可讓使用者快速找到自己需要的構(gòu)件。在同類項(xiàng)目開始前，還可以將重復(fù)率較高的構(gòu)件進(jìn)行批量導(dǎo)入，提高工作效率。并且還開創(chuàng)性地解決了Revit無法跨項(xiàng)目傳遞族文件和項(xiàng)目?jī)?nèi)族文件批量保存的問題。

地鐵限界計(jì)算軟件也是本項(xiàng)目的重要產(chǎn)物，軟件完全由深圳市政院自主開發(fā)，將限界標(biāo)準(zhǔn)和常用公式進(jìn)行內(nèi)嵌，使用者只需輸入關(guān)鍵數(shù)據(jù)就可將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出至Excel表格中，并可同步生成CAD限界輪廓，提高設(shè)計(jì)者工作效率，避免人為因素的計(jì)算錯(cuò)誤。目前正在開發(fā)生成三維輪廓的功能，此舉可將限界專業(yè)與其他相關(guān)專業(yè)在Revit中進(jìn)行協(xié)同工作。

 

道路工程的BIM應(yīng)用

東莞桑茶快速路及其東延線市政工程路線總體呈東西走向，全長(zhǎng)11.714km，總投資23億元。主路雙向六車道，為城市快速路，設(shè)計(jì)速度80km/h，重交通等級(jí)。輔路單向雙車道，為城市次干路，設(shè)計(jì)速度40km/h，中等交通等級(jí)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨工程項(xiàng)目體量大、路線范圍情況復(fù)雜（包括新建道路、舊路升級(jí)改造、拆遷征地等）、設(shè)計(jì)周期緊張、涉及專業(yè)眾多且跨部門跨地區(qū)協(xié)作、項(xiàng)目情況復(fù)雜、與業(yè)主順暢溝通存在困難等諸多挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對(duì)涉及專業(yè)眾多且跨部門跨地區(qū)協(xié)作的挑戰(zhàn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用PW搭建協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)時(shí)并行配合與數(shù)字化提資。降低溝通壁壘，節(jié)省協(xié)調(diào)溝通時(shí)間，累計(jì)減少項(xiàng)目圖紙匯總上報(bào)時(shí)間30%，讓設(shè)計(jì)師更多專注設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

為應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)周期緊張的挑戰(zhàn)，道路設(shè)計(jì)師使用參數(shù)化模板驅(qū)動(dòng)，快速生成精確道路、隧道設(shè)計(jì)成果。市政給排水及電氣設(shè)計(jì)師可充分使用本地化管線構(gòu)筑物開展設(shè)計(jì)工作，并進(jìn)行管線綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。得益于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)高流轉(zhuǎn)性，橋梁設(shè)計(jì)師可便捷完成橋梁方案設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)受力分析-三維配筋工作流，獲得和交付高質(zhì)量設(shè)計(jì)作品。每階段設(shè)計(jì)時(shí)間為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的80%。

 

為應(yīng)對(duì)工程項(xiàng)目體量大、路線范圍情況復(fù)雜的挑戰(zhàn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi){借實(shí)景建模技術(shù)及定制航拍設(shè)備，可生產(chǎn)高精度、高信息豐度、高實(shí)時(shí)性實(shí)景模型。為設(shè)計(jì)師提供直觀、真實(shí)、多維度場(chǎng)地信息，減少現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)間成本，從原來相當(dāng)預(yù)定10次現(xiàn)場(chǎng)踏勘減少為兩次。近12公里路線所涉及征地、拆遷與舊路改造情況復(fù)雜，實(shí)景模型助力最優(yōu)方案決策。

為應(yīng)對(duì)項(xiàng)目情況復(fù)雜，與業(yè)主順暢溝通存在困難的挑戰(zhàn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)發(fā)布輕量化模型，在方案匯報(bào)中發(fā)揮巨大作用。設(shè)計(jì)模型所生成的VR場(chǎng)景，給設(shè)計(jì)師和項(xiàng)目業(yè)主帶來工程場(chǎng)景的沉浸式體驗(yàn)，為闡述設(shè)計(jì)意圖，推敲工程細(xì)節(jié)，后期運(yùn)維決策提供便利。

運(yùn)用BIM技術(shù)，將助力企業(yè)在設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理上實(shí)現(xiàn)有效的進(jìn)步。經(jīng)本項(xiàng)目驗(yàn)證，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用先進(jìn)的生產(chǎn)和管理工具，可以實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新、設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)水平。項(xiàng)目信息在各參與方之間實(shí)時(shí)順暢流通，最終實(shí)現(xiàn)“更好作品，更好交付”。

BIM數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

在現(xiàn)代化城市綜合管理中，運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段，感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，打造城市級(jí)大數(shù)據(jù)中心。對(duì)城市規(guī)劃、工程建設(shè)、民生、環(huán)保、公共安全等智慧城市需求做出快捷智能響應(yīng)。

深圳市政院傾力自主研發(fā)的“城市基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺(tái)”，是智慧城市管理的重要組成部分，是一個(gè)三維可視化信息管理平臺(tái)，能將地上與地下城市基礎(chǔ)設(shè)施信息數(shù)據(jù)和GIS信息數(shù)據(jù)集中管理，形成集城市實(shí)景地形管理、地下管線管理、地質(zhì)管理、城市地下空間管理于一體的城市基礎(chǔ)設(shè)施綜合大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。為城市規(guī)劃、建設(shè)、公共管理及決策提供支撐。

 

1.實(shí)景地形管理

平臺(tái)可對(duì)城市地上三維實(shí)景地形、地物進(jìn)行管理，未來還將拓展到城市規(guī)劃多規(guī)合一管理。實(shí)景地形能夠反映出周邊地形地貌及坐標(biāo)、高程、面積、體積等信息，再現(xiàn)直觀、真實(shí)、多維度城市場(chǎng)地信息，可為城市規(guī)劃、政府征地、拆遷與舊改提供依據(jù)，可作為工程建設(shè)管理和智慧城市的底層數(shù)據(jù)載體。

2.地下管線管理

將城市級(jí)別的各專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入本系統(tǒng)中，在地圖上對(duì)管線進(jìn)行各種屬性信息查看。能方便地統(tǒng)計(jì)任意選擇區(qū)域內(nèi)管線信息，并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。可對(duì)管線進(jìn)行多種編輯操作和管道剖面分析、碰撞分析。平臺(tái)內(nèi)管線數(shù)據(jù)可以作為底層數(shù)據(jù)，服務(wù)于產(chǎn)權(quán)單位的資產(chǎn)管理。

3.城市地質(zhì)管理

支持查詢鉆孔，提取鉆孔區(qū)域數(shù)據(jù)、建立不同顏色的地層模型、生成地質(zhì)體，剖切并查看三維地質(zhì)體和地下三維模型。依托平臺(tái)積累的城市級(jí)地質(zhì)信息，提供工程建設(shè)勘察數(shù)據(jù)服務(wù)，提供工程施工進(jìn)度及安全管理服務(wù)。未來還可為城市環(huán)境監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)接口。

4.城市地下空間管理

通過BIM建立地下城市空間模型，并與地下管線、地質(zhì)信息形成地下空間綜合模型，形成BIM微觀+GIS宏觀的室內(nèi)外模型。平臺(tái)提供多種方式管理城市地下空間：選點(diǎn)剖切，生成可分析各地層埋設(shè)管線情況的剖面圖；生成柵格圖，方便查詢地下管線之間、管線與地層的關(guān)系；提取三維地質(zhì)體，方便查看地下管線、隧道、鉆孔、地下建筑物等內(nèi)容。可對(duì)地下三維模型進(jìn)行模擬開挖，直觀快速地分析三維地質(zhì)及地下管線情況，為地下工程施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)管理。對(duì)項(xiàng)目施工中的管線、地質(zhì)情況進(jìn)行安全保護(hù)等科學(xué)管理。

 

 

未來將不斷進(jìn)行平臺(tái)功能模塊的創(chuàng)新研發(fā)，把大數(shù)據(jù)技術(shù)與城市交通規(guī)劃相結(jié)合，進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通仿真，全面掌握交通流量預(yù)測(cè)、交通出行特征、區(qū)內(nèi)與主城區(qū)客流交換特征，以及主要通道客流識(shí)別，保證規(guī)劃、設(shè)計(jì)項(xiàng)目科學(xué)、順利進(jìn)行。平臺(tái)集成智慧城市管理成果，進(jìn)行工程全生命周期碳排放、減排降噪、新能源利用等分析。先進(jìn)的智慧城市設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，使工程項(xiàng)目建設(shè)和管理更加低碳、智能、高效。未來將整合地形圖與城市規(guī)劃管理、軌道交通管理、道路橋梁信息管理、橋梁隧道管理、城市規(guī)劃管理等業(yè)務(wù)到“城市基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺(tái)”中，使其數(shù)據(jù)更加豐富，功能更加完備，成為一體化的智慧城市大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)。

利用先進(jìn)的信息技術(shù)，積累城市基礎(chǔ)設(shè)施大數(shù)據(jù)，可為實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)營(yíng)打下基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更美好的城市生活。

“BIM+”應(yīng)用

隨著近年高科技產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，BIM+應(yīng)用也層出不窮。

無人機(jī)已成為工程信息化數(shù)據(jù)采集的重要技術(shù)手段。超高精度無人機(jī)傾斜攝影所采集整理的實(shí)景模型、地形數(shù)據(jù)，為BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的初始信息輸入提供了有效的數(shù)據(jù)支持。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于深圳市政院市政、軌道交通等板塊的設(shè)計(jì)及BIM應(yīng)用當(dāng)中。如深汕特別合作區(qū)望鵬大道、鄭州西四環(huán)快速路、東莞灣區(qū)大道、東莞桑茶快速路等項(xiàng)目，為設(shè)計(jì)成果與周邊環(huán)境的有效結(jié)合與提升，帶來了巨大的技術(shù)效益。

AR技術(shù)在市政工程的應(yīng)用，不但能夠給用戶帶來強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊，通過手機(jī)疊加獲取項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料，更便利于設(shè)計(jì)與管理人員對(duì)大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投標(biāo)、報(bào)批、管理，對(duì)各種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與方案評(píng)審。對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)行真實(shí)的“呈現(xiàn)”，使得很多往常不易察覺的設(shè)計(jì)缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成無可挽回的損失，提高了項(xiàng)目的評(píng)估質(zhì)量。深圳市政院早期研究工程設(shè)計(jì)三維可視化表現(xiàn)時(shí)，已開始了這方面技術(shù)的探索，如錦言大橋的AR應(yīng)用，目前在多個(gè)項(xiàng)目中落地應(yīng)用。

3D打印技術(shù)有著精度高、可將三維圖形精準(zhǔn)生成實(shí)物的特點(diǎn)。“深圳彩虹（北站）大橋橋梁3D打印模型”按照橋梁實(shí)際尺寸的1:150建模打印。采用了FDM（Fused Deposition Modelling）“熔融沉積造型”技術(shù)，以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件為基礎(chǔ)進(jìn)行3D模型分解、使用米白色PLA線（聚乳酸）材料逐層打印制造。3D打印技術(shù)生成物精度非常高，于此同時(shí)，也避免了機(jī)器 切割的不精準(zhǔn)以及材料浪費(fèi)的缺點(diǎn)。

本文刊載 / 《BIM視界》雜志 2018年 第4期 總第7期