BIM技术在铁四院总部设计大楼的应用实践

2014-01-18张俊毅

铁路技术创新 2014年5期

关键词：大楼总部暖通

■ 张俊毅

■ 张俊毅

介绍BIM技术在铁四院总部设计大楼的应用实践，包括BIM应用的目的、前期开展的研究与准备工作，实际设计中的各项应用，以及该项目应用经验对BIM设计的借鉴意义。

BIM；设计实践；协同方式；族库；铁四院

1 铁四院总部设计大楼简介

中铁第四勘察设计院集团有限公司（简称铁四院）总部设计大楼是集设计生产、办公、科研、会议为一体的现代化综合性办公大楼。铁四院总部设计大楼功能包括生产处科办公用房和配套用房、信息中心、图文中心、技术档案室等，总规模约为9.7万m2。

办公主楼地上19层，地下2层。主楼最高点距地高度83.3 m。主楼裙房为3层的图文中心及信息中心机房。主楼北侧设架空的连廊空间，连接总部设计大楼和办公基地内既有生产科研楼。总部设计大楼与既有生产科研楼效果图见图1。

2 BIM应用的目的

BIM是以三维数字技术为基础，集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体和功能特性的数字化表达。BIM在设计方面，通过电脑软件将带有信息的模型构件在三维环境中进行建模，BIM辅助设计方法代表未来的一种发展方向。

BIM技术应用近年来在设计、施工、运维领域发展得如火如荼。考虑BIM在设计行业上的战略价值，铁四院选择总部设计大楼项目作为建筑领域的BIM项目试点，探索BIM的应用发展，通过试点达到以下3个目的：（1）组建建筑BIM理念的三维数字化设计团队，为BIM推广进行人员技术储备；（2）完成BIM技术支持下相关应用的初步探索及模型成果；（3）总结与提炼，形成铁四院建筑领域的BIM工作流程及基础标准。

总部设计大楼BIM模型图见图2。

图1 总部设计大楼与既有生产科研楼效果图

图2 总部设计大楼BIM模型

3 BIM应用前期研究与准备

3.1 BIM平台选择

在考察了现有建筑设计领域中AutoCAD公司的Revit平台、Bentaly公司的Microstation平台、Graphic公司的ArchiCAD平台后，项目组选择在建筑领域发展较为成熟、应用难度适中，同时兼顾专业更为齐全的Revit平台。

3.2 BIM小组及研究内容

在现有总部设计大楼设计团队基础上，成立BIM小组（见图3），将复杂庞大的研究内容进行分解并分专业逐项落实。

3.3 Revit平台的协同方式选择

在Revit环境下有2种协同方式：工作集模式和链接模式。前者每个专业的本地文件都属于服务器中心文件的一部分，通过与中心文件同步，将专业之间的工作内容进行传递（见图4）。后者各个专业通过外部链接的形式，将本专业的内容反馈给其他专业（见图5）。简而言之，工作集模式是多个专业，一个模型；链接模式是多个专业，多个模型。其优缺点分析见表1。

考虑到项目为试点项目，按照循序渐进的原则以及各设计人员的BIM应用水平，选择较为稳妥的链接模式作为协同平台。

图3 BIM小组专业配备及任务分解

图4 工作集模式

图5 链接模式

表1 2种协同方式优缺点分析

4 BIM在总部设计大楼中的应用

4.1 所看即所得

在总部设计大楼的BIM应用中，对于较为复杂的空间，如立面门廊、装饰柱细部、空中花园细部等，能够得到比较直观真实的反映，使建筑设计师能够将施工图内容与方案内容进行对比，从而贯彻最初设计意图，实现“真实的设计”（见图6）。

图6 BIM技术之“所看即所得”

4.2 专业之间即时沟通

在二维设计环境中，建筑与各专业之间有提资过程。其中信息传递是按时间节点控制的，两个节点之间产生新

的设计信息必须等到下一个节点才能传递给其他专业（见图7）。而通过BIM的协同概念，信息传递是即时的，通过模型链接能够将专业之间的修改、变更及时地反映给其他专业，从而大大提高设计效率（见图8）。通过BIM的即时协调辅助，总部设计大楼项目在较为紧张的周期中，顺利地完成了BIM建模和出图任务。

4.3 结构专业数据与实体模型的转换

图7 传统二维设计流程

图8 BIM设计协同

在原有二维环境中，结构专业的计算模型与施工图绘制通常是两个阶段。建筑专业必须通过对结构二维设计图纸的读图翻译，才能在剖面中具体表现每个结构构件的尺寸，工作量非常庞大。

现在通过模型互导，可以将结构的受力分析模型直接导入Revit中形成物理模型，再通过链接直接导入建筑模型，从而快速准确自动地生成建筑剖面。在总部设计大楼项目中，这一点对建筑专业控制室内净空高度很有帮助。结构计算模型和物理模型转换见图9，建筑专业自动生成的裙房剖面见图10。

图9 结构计算模型和物理模型转换

图10 建筑专业自动生成的裙房剖面

4.4 族库的制作

BIM的三维设计中，原来设计通过大量二维符号简化表达的设备，现在必须建具体模型表达。对暖通、给排水等设备专业而言，增加较大工作量。总部设计大楼项目中暖通模型建立过程中使用的族数多达上百种。空调机房内设备及管道布置见图11，暖通专业族见图12。这些族不

仅仅是简单的三维模型，还带有大量的设备信息，是未来采购、运维的基础。这些族在以后的设计项目中可以反复使用。随着项目积累，族库内容也将增加，未来的项目应用将会越来越轻松。

4.5 碰撞检查应用

在二维设计中，综合管线是较为复杂的内容。在BIM软件Revit平台下，可通过以下2种方式进行综合关系的碰撞检查。第一种是将各专业Revit模型文件导成NWC格式，再导入到Navisworks Manage中，可方便地实现各专业间的碰撞检查，并给出碰撞检查报告。一般碰撞检查采用此方法。另一种是使用Revit MEP的“碰撞检查”功能，能快速准确地确定项目中图元之间或主体项目和链接模型的图元之间是否相互碰撞。

项目组尝试了2种方式，后一种适合在暖通单专业设计过程中使用，前一种适合多专业最后的检测校验。设备综合管线三维视图见图13，碰撞检测见图14。