BIM技术在总图设计中的应用

魏炜，郝琦，单春林（中国联合工程公司，杭州310052）

BIM技术在总图设计中的应用

魏炜，郝琦，单春林
（中国联合工程公司，杭州310052）

主要介绍了BIM技术在总图专业不同设计阶段的应用，以及不同的BIM软件在各个阶段如何发挥其优势，同时展示了一些BIM技术在工程案例不同阶段中的成果。

BIM；总图设计；Infraworks；Civil3D

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.054

1　引言

近年来,随着行业的需要以及BIM技术的不断推广，国家以及各个地方政府相继发文推进BIM技术在工程设计、施工和运行维护过程中的应用，各个设计院、施工单位以及运营管理部门都将BIM技术作为主要的工具之一。

相比较而言，传统的设计方式从技术手段、工期和造价的控制以及项目管理来说都难以满足行业的需要（见图1），新生代的BIM技术则凭借着其优势得到了各方的青睐。

图1　传统设计存在的问题

建筑信息模型（building informationmodel）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

BIM继计算机辅助绘图CAD技术之后，为工程设计领域带来了第二次革命，是从二维图纸到三维设计、建造以及管理运营的革命。BIM技术的主要优势有：可视化、协调性、模拟性、优化型、可出图性、造价精确性以及造价可控性[1]。

2　BIM技术在总图专业的应用

BIM技术在总图专业的应用非常广泛，从前期的选址到后期的施工图都可以发挥作用。

在项目选址阶段可以利用Civil3D和Map3D软件对原始地形进行建模和分析，方案阶段可以利用Infraworks软件对平面方案快速建模，施工图阶段可以利用Civil3D软件进行精细化建模等（见图2）。

图2　BIM技术在总图各个阶段的应用

3　Civil3D及Map3D在项目选址中的应用

目前在项目选址时，尤其是山地项目，受自然条件制约较大，包括工程地质、水文地质、地势坡度以及用地外形和面积等的约束，主要需解决的就是地形条件和工程建设生产所需条件的矛盾。

Civil3D软件通过对原始地形资料进行数字信息建模，进一步可以进行高程分析、坡度分析以及流域分析等（见图3）;通过查询命令，可以计算地形曲面任意点的高程、坡度及坡向等参数，十分快捷方便。在Map3D中进行高程和坡度分析流程比较相似，只是在创建用于渲染的专题规则时，选择基于坡度的特性，Map3D会根据新的约束条件重新对地图进行分析。

图3　高程分析图和坡度分析图

Civil3D及Map3D在项目选址工作中，能够给设计人员提供准确的环境信息，优势是其他软件所无可比拟的；而相比较以往的地形分析，它不仅使得耗时大且精度不高的工作变得快捷、精确，更是将以往只能定性分析的工作内容提高到定量分析的层次上，提高了项目选址的直观性和准确性，利于设计人员进行判断和决策[2]。

4　Inf raworks在总图方案中的应用

传统设计方式的前期方案设计是以CAD为工具，进行平面方案布置，待方案确定后再在sketchup里面拉体块或者进行效果图的制作。这样的设计流程已经难以满足现在的设计需要，存在着周期长、工作量大、效率低等缺点，一旦往复，不仅工作量大，而且会耽误工期。Autodesk公司推出的Infraworks软件可以很好地满足前期方案设计的需要，快速高效地对平面方案进行三维建模，可以对方案有一个更直观的展示。Infraworks软件中自带的材质库和模型库有许多不同的材质、配景以及建筑立面风格可以直接套用，成品效果（见图4、图5）。Infraworks和其他三维建模软件的交互性也是很好的，可以导入Civil3D的曲面模型、道路模型、管网模型，也可以导入Revit和Sketchup的建筑模型，其他一些常规的模型文件都是可以导入的。

图4　Inf raworks鸟瞰图

除了静态的建模，Infraworks还可以通过调整不同的时间和天气情况对方案进行分析，更可以利用自带的故事版功能进行漫游动画的制作，可以将视频导出为常用的视频格式，便于方案的展示和沟通。另外，Autodesk公司提供的云服务也是亮点之一，不仅可以通过云服务对模型进行渲染，还可以通过云服务与IPad移动平台同步，更加快捷地访问和展示。

图6　土方工程图

5　Civi l3D在总图施工图设计中的应用

Civil3D软件是目前行业中场地精细化建模最适合的软件之一，从最原始的地形分析到最终的设计场地，从地上道路到地下管网，从挡土墙到护坡，Civil3D软件可以做到一条龙服务（civil3D施工图见图6～图9）。

图7　道路纵断面图

图8　道路横断面图

图9　道路交叉口详图

5.1土方施工图

Civil3D软件进行场地土方量的计算十分精确，通过对于设计场地和原始地形进行建模，两个模型曲面之间所围合的部分即为需要进行场地平整的部分。设计曲面在上，即需要填方；原始曲面在上，即需要挖方。不仅快捷准确，而且非常直观。随着场地模型不断精细化，土方工程量精度也在不断提高。

5.2竖向设计施工图

等高线表示法是一种十分准确的竖向设计表示方法，不同标高的等高线可以准确地表达复杂场地设计中的标高；但是，传统设计方式通过不断地测量计算来绘制等高线，不仅效率低而且精度差。Civil3D软件通过对场地的精细化建模，大到护坡、挡土墙，小到路缘石和台阶踏步，都可以通过不同标高的点、线、面来表示，建模完成后便可以自动生成场地等高线，对其稍作加工处理后，即可直接绘制出施工图。不仅比人工处理等高线节省时间和人力，而且更加精确。

5.3道路施工图

目前，国内有很多针对道路设计的软件或者插件，大部分都存在着功能死板、精确度差以及联动性差等缺点。相比较而言，Civil3D软件中的道路功能则有很大的优势。Civil3D软件是对道路进行三维建模，模型建好了，图纸也就生成了。精确度高，平纵横联动性好，修改同步更新。此外，Civil3D的“可拓展性”很高，可以通过部件编辑器以及二次开发来进行一些相关行业的设计，比如，桥涵设计、边坡设计、水利设计等[3]。

6　Navisworks在碰撞检查及施工模拟中的应用

Navisworks可以将不同专业提供的三维模型进行整合，通过碰撞检查来发现各个专业之间冲突的部分，将问题在设计阶段发现并解决。另外还可以实现工程项目的四维仿真模拟，能够展示设计意图并仿真施工流程，从而帮助设计人员预测和避免潜在的问题[3]。

7　结语

本文阐述了BIM技术在总图设计应用中的优势，在不同设计阶段，BIM技术都可以快捷、准确而且高效地完成设计任务。精细化建模则可以更加直观地展示方案和分析方案，尽早发现和解决问题。

BIM技术中一系列基于模型的BIM软件，是总图专业乃至整个设计行业革命性的工具，值得更深入地研究和广泛的应用。

【1】刘占省,赵明,徐瑞龙.BIM技术在我国的研发及工程应用[J].建筑技术,2013,44(10):893-897.

【2】王伊鸣,冯俊颖.Civil3D及Map3D在山区厂址选择中的应用[J].中国科技信息,2012(8):113-114.

【3】魏晓亮,刘宁.全三维技术在市政工程设计行业中的应用[J].商品与质量:建筑与发展,2012(1):15-16.

【4】陈科宇,刘占省,张桐睿,等.Navisworks在徐州体育场施工动态模拟中的应用[J].工业建筑，2013（5）:820-825.

Application of BIM Technology in the Design of General Layout

WEI Wei，HAO Qi，SHAN Chun-lin
(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou 310052，China)

This paper mainly introduces the Application of BIM Technology in the different stages of the general layout design. DifferentBIM softwaresshow theiradvantagesateachstage.What'smore,Thispaperalsoshow someresultsthatBIM Technologyused indifferentstagesofengineeringcases.

BIM；thedesign of generallayout；Infraworks；Civil3D

TU204.22

B

1007-9467（2016）11-0174-03

魏炜（1984～），女，吉林四平人，工程师，从事总图规划设计与研究。

2016-05-26